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植物組培苗生產中,如何有效提高養殖速度的方法

時間:2016-12-07  來源:中國景觀網  編輯:fangfang  瀏覽:597次
植物的組織培養廣義又叫離體培養,指從植物體分離出符合需要的組織、器官或細胞,原生質體等,通過無菌操作,在無菌條件下接種在含有各種營養物質及植物激素的培養基上進行培養以獲得再生的完整植株或生產具有經濟價值的其他產品的技術。狹義是指組培指用植物各部分組織,如形成層、薄壁組織、葉肉組織、胚乳等進行培養獲得再生植株,也指在培養過程中從各器官上產生愈傷組織的培養,愈傷組織再經過再分化形成再生植物。

植物組織培養在花卉產業中應用非常廣泛, 組織培養技術促進了花卉的快速繁殖和生產脫毒苗及其在花卉產業中的應用,具有廣泛的應用前景。植物的組織培養是根據植物細胞具有全能性這個理論,近幾十年來發展起來的一項無性繁殖的新技術。植物的組織培養廣義又叫離體培養,指從植物體分離出符合需要的組織、器官或細胞,原生質體等,通過無菌操作,在無菌條件下接種在含有各種營養物質及植物激素的培養基上進行培養以獲得再生的完整植株或生產具有經濟價值的其他產品的技術。狹義是指組培指用植物各部分組織,如形成層、薄壁組織、葉肉組織、胚乳等進行培養獲得再生植株,也指在培養過程中從各器官上產生愈傷組織的培養,愈傷組織再經過再分化形成再生植物。

一、組培苗養殖速率及計算 

統計組培苗增殖速度,有以苗為單位,也有以芽或未生根的小莖作單位的,以原球莖球狀體或胚狀體因難以統計,則以瓶為單位。大多數以芽和苗作單位。

由于組培苗在無菌條件下生長,營養充足,溫度適宜,光照充分,100%的相對濕度,又不受季節、氣候的限制,也無病蟲的危害,故增殖極快,那么,怎樣計算其增殖速度呢?計算增殖速率有理論計算和實際計算兩種。實踐中要受到多種因素制約,困難很多,因此實際產苗要遠遠低于理論數字。但理論計算可以作為一個計算產量的指標,提供參考,有它的積極意義。組培苗理論上一年能養殖多少,可用下面的簡單公式計算: 

Y=mXn 

Y=年養殖數 

m=無菌母株苗數 

X=每個培養周期增殖的倍數 

n=全年可增殖的周期次數 

例如月季每5周轉接一次,甲品種每次增殖3倍,乙品種每次增殖5倍,丙品種每次增殖7倍,假定一開始都是一個芽,那么這三個品種一年能養殖多少呢?根據公式可知: 

n==10.4,即每年可轉接10次,那么這三個品種年養殖率分別計算如下: 

甲品種Y=1×310=59000=5.9×104 

乙品種Y=1×510=9760000=9.76×106 

丙品種Y=1×710=282000000=2.82×108 

二、提高養殖速度的方法 

不僅組培苗的養殖類型不同,而且在試管內又受到基因型、外植體來源、年齡、部位、培養基種類、附加成分和培養環境等多種因素的影響,應通過具體試驗來摸索每種植物最快最好的養殖方法。 

1.改進培養基 

長期以來,根據培養的組織不同,目的不同,已設計了許多種培養基。初代培養能否進行增殖,培養基的選擇是一個關鍵。MS培養基可以適用于許多植物的培養,但在大量組織器官培養中發現,由于其無機鹽濃度較高,對某些植物來說出現了抑制生長甚至毒害作用,例如,撲蟲堇(pinguiculamoranensis)的葉,接種到1/2LS培養基中死亡率很高(LS和MS的無機鹽一樣),在1/5LS培養基中效果很好,而越橘的嫩莖在1/4MS培養基中生長良好,作為熱帶氣生蘭的許多種類均需要較低的鹽濃度。 

糖類具有維持培養基滲透壓的作用,在培養過程中,組織不斷地從培養基中吸取糖,隨時間增長,逐漸降低了糖的濃度,不能維持正常的滲透壓,這種情況下應盡快將材料轉移至新鮮的培養基,否則影響組培苗的生長。 

在植物組織培養中所用的維生素類絕大部分為B族維生素,如硫胺素、煙酸、葉酸、生物素等,它們以各種輔酶的形成參與代謝活動,影響形態發生、分化及組培苗的生長。有的外植體或愈傷組織能自己合成各類維生素,但在沒有研究和確定的情況下,一般均加入,以防缺乏。 

植物生長調節物質,在組培苗增殖中起決定性的作用,由于植物體內源激素難以測定,因此,外源激素的加入靠一系列的試驗來修正。下面敘述試管內增殖的三種不同途徑和使用不同的植物生長調節物質。 

(1)促進腋芽形成和生長的激素高等植物的每一個葉腋中都有腋芽,在一定條件下可使它生長。現在知道頂端優勢抑制芽的生長可被外源的細胞分裂素打破,所以在利用這條途徑來增殖時,幾乎都要加入細胞分裂素。由于細胞分裂素的持續作用,腋芽不斷分化和生長,逐漸形成芽叢。反復切割和轉移到新的培養基中繼代培養,就可在短期內得到大量的芽。除了細胞分裂素以外,培養基中還經常加入低濃度的生長素,以促進腋芽的生長,但要防止愈傷組織化。有時還加入低濃度的赤霉素,以促進腋芽的伸長。在實際操作中,一般高濃度細胞分裂素和低濃度生長素的配比,既能提高腋芽的增殖速度,也能保證腋芽健壯生長,為后續的生根移栽打下良好基礎。如果細胞分裂素濃度過高生長素濃度過低,會形成過于細密的嫩芽,雖然提高了增殖速度,但苗多而弱,降低了芽的質量,不適宜作為生根或移栽用苗,這不免是一種浪費。但這并不意味著促進腋芽的增殖必須同時需要生長素和細胞分裂素。許多情況下只用細胞分裂素也可以達到優質的增殖芽。 

(2)誘導不定芽形成和生長的激素除現有的芽之外,任何器官上的,通過器官發生重新形成的芽稱為不定芽。促進外植體形成不定芽,要使用一定量的細胞分裂素和生長素,一般濃度不能過高。否則不但使器官分化能力降低,而且也使遺傳性難以穩定。誘導外植體形成不定芽時,一般使用細胞分裂素的濃度高于生長素濃度的配比,但也經常采用細胞分裂素和生長素濃度的比值接近于1的配比。有的材料還需加入低濃度的2,4-D才能誘導不定芽的產生。具體應用時應查閱資料,并通過大量篩選來尋找最適當的細胞分裂素和生長素種類和濃度的配比。但總的原則還是如上所述,不能片面追求增殖率,既要求一定的增殖率,也要保證小苗的質量。 

(3)促進胚狀體的形成和養殖的激素胚狀體途徑的優點是增殖率高,而且同時具有胚根和胚芽,可免去生根。現在胚狀體發生還不普遍或產生的胚狀體難以成株或成株率太低,以及遺傳性尚不穩定,故僅在有限植物中應用。一般是在含有豐富還原氮的培養基上,加有生長素,特別是2,4-D以誘導胚狀的發生,然后轉移到降低濃度或沒有生長素的培養基上使其成熟、萌發和生長。培養基中,還可加入其他附加成分,如氨基酸,水解乳蛋白(LH)300mg/L~500mg/L,水解酪蛋白(CH)200mg/L~500mg/L,以及腺嘌呤(ADE)1mg/L~80mg/L等,以促進組培苗的生長。 

2、改善培養條件 

組培苗增殖與培養條件如溫度、光照、濕度、培養器皿和培養基的pH值密切相關,需要進行控制,以促進養殖。 

(1)溫度(temperature) 

不同植物增殖的最適溫度不同,大多采用25±2℃的溫度。一般低于15℃時,培養的組織生長出現停滯,而高于35℃對生長也不利。促進芽的形成溫度略低,如煙草芽形成以18℃最好,12℃以下,33℃以上成芽率均低。增殖苗的溫度一般是恒溫,也有晝夜變溫下生長效果比恒溫好的,如百合。在考慮某種培養物的溫度要求時,也應考慮原植物的生態環境所處溫度條件,如松樹一般生長在較高的海拔及較低的溫度環境,在較高溫度的培養條件下其組培苗生長變慢,有人采用兩到三個月的模擬冬天的低溫環境,又使生長恢復。溫度預處理也對組培苗增殖有影響。高溫處理不僅可獲得無病毒植株,也影響到器官發生。草莓的莖尖分生組織經38℃處理3d~5d,提高了無病毒莖尖分生組織的成活率。天竺葵一個品種分別用10℃、20℃和30℃等不同溫度處理1周~4周,培養8周后,以10℃處理的莖尖養殖數最高,20℃處理的其次,30℃處理的最差,在木本植物的胚培養中,發現胚在2-5℃條件下進行一定時間的低溫處理,有利于提高胚的成活率,如桃。 

(2)光照(light)光對組培苗生長增殖也有明顯影響,表現在光照、光質和光周期等方面。光照強度對細胞、組織的增殖和器官的分化研究尚少,因此看法不一致。在一些植物(如荷蘭芹等)的組織培養中,發現器官形成不需要光;而另一些植物(如菊芋、卡里佐)的組織培養中,則發現光對器官的形成有重要作用。據報道用黑暗、2200lux和5700lux等不同光照處理卡里佐枳橙的莖尖培養,莖尖分化新梢數隨著光強增加而增加,分別增加153.8%和238.5%。吳絳云發現對光照顯著促進黑穗醋栗幼苗的增殖。而王際軒等培養蘋果砧木的芽,通過暗培養產生黃化苗,明顯提高莖尖增殖率。關于光周期,組培苗的增殖與分化,許多研究者都選用一定光周期來培養,最常用的光周期是16h光照,8h黑暗。有人發現菊芋塊莖器官的分化,每天1h600lux光照有促進,到12h由達最高限度,再增加則無作用。曹孜義等用連續光照培養葡萄組培苗,絕大多數品種可加快苗的增殖,而且使苗生長健壯。王永明發現一月以上每日10h以下光照,會使部分苗生長停止和封頂,若延長至12h~16h,則可消除。如果誘導試管內花的形成,那日照長短則是一個重要因素。 

(3)濕度(humidity)培養容器內的相對濕度幾乎可達100%,而環境中的濕度會影響培養基濕度,培養室溫度太低,培養基易失水、干裂,影響生長,過高則易引起棉塞長霉,造成污染。一般要求在70%~80%的相對濕度,過低應灑水,過高應通風除濕。 

(4)pH值(pHvalue)組培苗的增殖都要一定的PH值。如果PH值不適,則直接影響組培苗對營養物質的吸收,從而影響到生長和養殖。除特殊要求外,一般培養基PH值都在5.6~6.0之間。 

(5)滲透壓(penetratingpressure) 

培養基中由于有添加的鹽類、蔗糖等化合物,因此,而影響到滲透壓的變化。通常1—2個大氣壓對植物生長有促進作用,2個大氣壓以上就對植物生長有阻礙作用,而5—6個大氣壓植物生長就會完全停止,6個大氣壓植物細胞就不能生存。 

(6)氣體(air) 

組培苗生長和養殖需要氧氣。進行固體培養時,如果瓶塞密閉或將芽埋入培養基會影響生長和養殖。液體培養,則需進行振蕩和旋轉或淺層培養以解決氧氣供應。組培苗增殖培養時,應注意避免有害氣體的進入,如SO2、乙烯等的傷害。

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