石竹科（學名：Caryophyllaceae）有86屬大約2,200種植物，在全球溫帶地區分布，有幾種分布在熱帶山區甚至在寒帶，都是草本植物，主要分布在歐洲、亞洲和地中海地區，但也有一種Colobanthus quitensis生長在南極洲，是南極洲僅有的兩種雙子葉植物之一。中國有32屬大約400餘種，分布於全國各地。石竹科植物是重要的觀賞園藝植物，其中香石竹(Diahthus caryophyllus L.)、 中國石竹(Dianthus chinensis L.)和美國石竹(Dianthusbarbatus L.)是它的3個重要觀賞種,常被用作庭院花壇栽培，也可做成盆花、鮮切花等，以香石竹最為著名。
石竹科植物大部分是一年生的，也有多年生植物，但地上部分每年枯死，或地下有木質根莖，甚至有幾種是小喬木。
石竹科都是單葉對生，花為二歧聚傘花序，花瓣常有爪，一般為5基數，也有少數為4基數，果實為蒴果，很少有漿果的。
基本介紹
形態特徵,地理分布,植物價值,植物組織培養,莖尖培養,莖段培養,葉片培養,花瓣培養,
形態特徵
一年生或多年生草本，稀亞灌木。莖節通常膨大，具關節。單葉對生，稀互生或輪生，全緣，基部多少連合；托葉有膜質或缺。花輻射對稱，兩性，稀單性，排列成聚傘花序或聚傘圓錐花序，稀單生，少數呈總狀花序、頭狀花序、假輪傘花序或傘形花序，有時具閉花授精花；萼片5，稀4，草質或膜質，宿存，覆瓦狀排列或合生成筒狀；花瓣5，稀4，無爪或具爪，瓣片全緣或分裂，通常爪和瓣片之間具2片狀或鱗片狀副花冠片，稀缺花瓣；雄蕊10，二輪列，稀5或2；雌蕊1，由2-5合生心皮構成，子房上位，3室或基部1室，上部3-5室，特立中央胎座或基底胎座，具1至多數胚珠；花柱（1）2-5，有時基部合生，稀合生成單花柱。果實為蒴果，長橢圓形、圓柱形、卵形或圓球形，果皮殼質、膜質或紙質，頂端齒裂或瓣裂，開裂數與花柱同數或為其2倍，稀為漿果狀、不規則開裂或為瘦果；種子彎生，多數或少數，稀1粒，腎形、卵形、圓盾形或圓形，微扁；種臍通常位於種子凹陷處，稀盾狀著生；種皮紙質，表面具有以種臍為圓心的、整齊排列為數層半環形的顆粒狀、短線紋或瘤狀凸起，稀表面近平滑或種皮為海綿質；種脊具槽、圓鈍或銳，稀具流蘇狀篦齒或翅；胚環形或半圓形，圍繞胚乳或勁直，胚乳偏於一側；胚乳粉質。
地理分布
約75 （80）屬2000種，世界廣布，但主要在北半球的溫帶和暖溫帶，少數在非洲、大洋洲和南美洲。地中海地區為分布中心。中國有30屬，約388種，58變種，8變型，分隸屬3亞科，幾遍布全國，以北部和西部為主要分布區。其中無心菜屬、蠅子草屬和繁縷屬3屬占全科種數一半以上，多集中於青藏高原，尤其是橫斷山至喜馬拉雅山一帶特別豐富。金鐵鎖屬則為中國所特有。
植物價值
本科植物的經濟用途主要供藥用和觀賞。
植物組織培養
利用植物組織培養與細胞工程技術可以解決石竹科植物無性繁殖中的種性退化問題;可以將有利基因轉移到需要改良的石竹科植物中；通過原生質體培養和體細胞雜交技術，可以克服石竹科植物不同品種、種、屬之間的有性雜交不親和障礙，獲得新種質等。
石竹科植物的組織培養中,常選擇莖尖、莖段、葉片和花瓣等作為外植體來獲得再生植株。
莖尖培養
莖尖是石竹科植物組織培養中常用的一個取材部位，除用於快速繁殖外，還用於脫毒培養、種質資源保存等。從20世紀90年代初開始，國內外報導了這方面的研究成果。香石竹由於生產中採用的扦插繁殖導致品質嚴重下降，因此，它的莖尖培養具有重要的生產實踐意義。Can等研究了不同生長素、細胞分裂素和赤黴素組合對瞿麥莖尖快繁的影響。結果表明:莖尖分生組織在MS+5.0mg/L BA+1.0mg/LIAA培養基中比在含其他幾種生長調節劑組合的培養基中產生的叢生芽多。Onamu等報導了TDZ的劑量和處理時間對香石竹莖尖離體繁殖效率的影響很大。他們的研究表明，TDZ的濃度為1~5mg/L,處理時間為3~10天，對香石竹莖尖進行離體繁殖時，效率可達100%。
莖段培養
莖段也是石竹科植物快速繁殖中的常用材料之由於其具有取材方便、數量多等優點而被廣泛採用。Watad等研究了以莖段作外植體，採用凝膠培養基培養(agar-gelledmedium)、液體搖動培養(liquidshakenmedium)以及液體培養基_上漂浮界面膜輔助培養(aninterfacialmembraneraftfloatingonliquidmedium)等3種不同培養方式對香石竹再生頻率的影響。結果表明，第三種培養方式的再生頻率比另外兩種方式可提高兩至三倍，這在植物快繁過程中可大大節約成本。Godo等對剪秋羅莖段培養進行了研究，外植體在1/2MS+0.2mg/LBA和1/2MS培養基上的再生頻率分別為30%和70%。在MS+10mg/LBA培養基上每個莖段節點平均可以生成8個可利用芽，而且芽的遺傳穩定性相當穩定。
葉片培養
石竹科植物的葉片培養可通過直接或間接再生途徑獲得再生植株。Jethwani等向培養基中加入生長素PAA(phenylaceticacid)對中國石竹葉片的愈傷組織進行再分化研究。結果發現，最適愈傷組織分化培養基為MS+BA(2.0，5.0mg/L)+PAA(0.5，1.0mg/L)。無論單獨或組合使用BA、NAA、2,4-D,愈傷組織都不能再分化產生芽。此外，他們還對中國石竹的第1片葉子(從頂部開始)和第2片葉子的愈傷組織誘導情況做了比較，研究表明第1片葉子和第2片葉子基部誘導出的愈傷組織具有再生能力，而第2片葉子其餘部分誘導的愈傷組織不具有再生能力。Kantia等研究報導:中國石竹葉片外植體在3mg/LBA+0.5mg/LNAA和3mg/LBA+1mg/LNAA的MS基本培養基上培養，都會直接產生不定芽;而在0.5mg/LBA+1mg/L2,4-D的MS培養基上雖也可以產生不定芽，但伴隨有愈傷組織的產生，產生的不定芽要在含BA和NAA的培養基上才能生長。
Pareek等以香石竹、中國石竹和美國石竹的葉片為外植體，採用MS+1mg/L2,4-D液體培養基誘導出了體細胞胚，體細胞胚在MS+1mg/LGAz固體培養基上發育成幼苗，首次建立了石竹科植物直接體細胞胚誘導再生體系。
Okamura等用碳離子束照射香石竹葉片，經組織培養獲得了花的突變體，成為香石竹新品種。該研究發現:碳離子束照射的方法與伽馬射線和X射線照射的方法相比，前者誘導的再生率最高，能誘導多種花色和花型的突變體。離子束照射與組織培養結合的方法可以在短時間內獲得商業品種，具有很高的實際利用價值。
Okamura等用碳離子束照射香石竹葉片，經組織培養獲得了花的突變體，成為香石竹新品種。該研究發現:碳離子束照射的方法與伽馬射線和X射線照射的方法相比，前者誘導的再生率最高，能誘導多種花色和花型的突變體。離子束照射與組織培養結合的方法可以在短時間內獲得商業品種，具有很高的實際利用價值。
花瓣培養
Nakano等以香石竹花瓣、葉片和莖段為外植體誘導不定芽。結果只有花瓣具有較高的再生頻率，適宜的培養基為MS+1.1~2.2mg/LBA和MS+0.9mg/LNAA。Fisher等以香石竹花瓣為外植體研究了兩種培養方式對石竹芽再生頻率的影響。結果表明，石竹花瓣在液體培養基比固體培養基上的再生率高(前者可達100%，而後者只有50%);花瓣的各部位都會形成再生芽，每個外植體最多可產生7個不定芽。Casanova等也由香石竹花瓣誘導出再生芽，誘導率達84.4%，而rolC轉基因香石竹花瓣的再生芽誘導率高達90.4%，他們隨後的研究進一步證實了這一結果的可靠性。
