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組培快繁在瓶外生根上的運用

時間:2010-09-29  來源:互聯網  瀏覽:1514次
試管苗瓶外生根技術是近幾年研究成功的項組培生根的先進技術…試管苗瓶外生根發生發育的形態解剖構造大量的研究表明,植物的組織培養根的發生都來自不定根…般木本植物比草本植物難,只有多繼代后,年齡越幼化生根才容易…馮學贊等分別對木本植物和草本植物的氣培生根進行了較為詳細的研究…曾端香等在研究牡丹繁殖技術時指出,叢生芽在試管外生根,只有體內水平下降,iaa水平升高后才有利于不定根的形
組培快繁在瓶外生根上的運用

綜觀國內外微體繁殖的發展,植物組織培養技術作為工廠化育苗的重要手段已經得到了廣泛應用。

1、常規組培的三個過程:無菌培養體系的建立;增殖擴繁;生根和移栽。

1.1 如何產生試管苗瓶外生根技術

生根和移栽是決定能否進行大量生產和應用實際的關鍵環節。而如何提高試管苗的生根和移栽成活率就成為了工廠化育苗主要研究的任務之一。針對有些植物種類在試管中難以生根或根系發育不良,吸收功能極弱,移栽后不易成活的特點,同時為了縮短育苗周期,降低生產成本,國內外許多學者,就現有生根和馴化程序進行了改進,從而產生了試管苗瓶外生根技術。試管苗瓶外生根技術是近幾年研究成功的一項組培生根的先進技術。該技術的關鍵是將試管苗的生根階段中的生根和馴化結合起來,省去了用來提供營養物質并起支持作用的培養基,芽苗試管內生根的傳統程序。該技術的應用不僅減少了一次無菌操作的步驟,提高了培養空間,又簡化了組培程序,降低了生產成本,提高了繁殖系數,解決了組培工廠化育苗生根的難題。在這方面,debergh等認為誘導試管苗生根過程的費用占總費用的35%-75%。有研究證實,采取瓶外生根技術,則可以減少總費用的70%左右。近年來,隨著組培工廠化育苗的發展,國內外開展了試管苗瓶外生根的解剖學研究、影響瓶外生根生理原因的基礎研究、技術方法研究,并且開始應用于生產,取得了很大成功。筆者針對近年來試管苗瓶外生根的研究進展作一簡述,旨在為試管苗瓶外生根提供科學的理論、技術借鑒。
 

2、試管苗瓶外生根發生、發育的形態解剖構造

大量的研究表明,植物的組織培養根的發生都來自不定根。試管苗瓶外生根與試管內生根的形態解剖構造大體相似。不定根的形成從形態上可分為兩個階段,即根原基的形成和根原基的伸長及生長。據測定,根原基的形成約經歷48h。根原基的伸長和生長階段快的需要3-4d,慢的則要20-30d,zhoujy等在研究蘋果試管小苗生根時對不定根的形成進行了組織學觀察,認為不定根的發端是在苗基部上方約0.1-0.5mm的狹長區帶。蘋果的無根試管苗剛切下時,其基部含有典型的外韌維管束,在木質部和韌皮部之間有2-3層扁平細胞構成的形成層帶,此時細胞處于靜止狀態,次生組織不發達。之后在緊接形成層處出現分生組織,隨后開始細胞分裂,經過脫分化,逐漸分化形成根原基。試管苗瓶外根原基產生的部位一般在愈傷組織、皮層、髓射線、維管射線和形成層等。不定根的發端因植物的不同而異,這里不再贅述。筆者在研究月季試管苗瓶外生根時指出,瓶外生根苗根表皮細胞與皮層細胞差異較小,其根比較年幼,分生能力旺盛。瓶外生根苗根系生長速度快,中柱發育早,有利于根系的建成。另外,瓶外生根苗莖干皮層細胞個體較小,液泡些 葉片表皮角質層發達,葉片皮孔開張角度小,抗蒸騰作用和適應能力增強,海綿組織和柵欄組織分化程度高,葉肉細胞中葉綠素含量高,光合性能優于試管生根苗。
3、瓶外生根的影響因素

3.1 生長素對生根的影響

在植物的組織培養中,植物激素起著決定性的作用,而生長素都能促進生根。不定根的發生和發育的整個階段都需要連續補充生長素,生長素的存在不僅有利于根原基的誘導,還有利于不定根的生長。但過高的生長素也會抑制根原基的生長,進而影響根的伸長。大量的研究表明,根原基的啟動和形成階段生長素起著關鍵作用,而根原基的伸長和生長則可以在沒有外源生長素的條件下實現。生長素可能主要在根的誘導和發端起作用,但根原基形成后,較高濃度的生長素的繼續存在則不利于幼根的生長發育。瓶外生根正是基于上述原理,生根起始階段采用高濃度的生長素刺激根原基的形成,根原基伸長階段撤掉生長素,解除其抑制作用。曾端香等在研究牡丹繁殖技術時指出,叢生芽在試管外生根,只有體內45水平下降,iaa水平升高后才有利于不定根的形成。因此生長激素的存在對試管苗瓶外生根是必需和必要的。
 

3.2試管苗的質量對瓶外生根的影響

不同的植物、不同基因型、不同的幼化程度對分化不定根有決定性的影響。一般木本植物比草本植物難,只有多繼代后,年齡越幼化生根才容易。無根試管苗進行瓶外生根前,必須進行練苗過程。何云芳等在進行金線蓮組培苗的試管外生根時采用松口練苗的成活率比封口練苗的提高5.3%。李紅旭在研究一品紅試管苗試管外生根時指出,通過強光充足練苗,使試管苗莖干及葉柄發紅,幼莖組織充實,達到較高木質化程度,可提高抗性,促進了生根。經過鍛煉的試管苗,葉片抗蒸騰作用和適應能力增強,光合性能顯著提高,適應外界環境的能力增強。進一步說明,生長旺盛的苗比生長細弱的苗生根力強。因此,多繼代,半木質化,葉片肥厚,莖稈粗壯的無根苗是獲得較高生根率的保證。
 

3.3 不同生根方式對瓶外生根的影響

國內外瓶外生根大多采用微體扦插法進行,即將無根苗切下,經過生長素處理后,扦插到基質中,進行保濕管理,來完成生根的方法。微體扦插基質一般采用既透氣又保濕的基質如苔蘚、蛭石、珍珠巖、泥炭等。何云芳等在進行金線蓮組培苗試管外生根時指出,以苔蘚作基質最為理想,地下和地上部分的生長都最為旺盛,成活率最高。陳宗禮等在研究狗頭棗組培苗試管外生根時認為,蛭石具有透氣性、保水性都較好,即可滿足基部的吸水要求,又不會因濕度過大導致腐爛而死苗,生根率達到70.5%,生根數多而長,根系發育完整而健壯。在進行一品紅試管苗試管外生根時認為:珍珠巖空隙大,質輕,透氣性好,且有一定的保水能力,扦插成活率最高,達到83.8%。
 

試管苗氣培生根作為瓶外生根的一種方法,在國內也有了一定的研究。馮學贊等分別對木本植物和草本植物的氣培生根進行了較為詳細的研究。將試管苗的莖段進行激素處理后,放到無任何基質的氣培容器中進行生根,人為調節環境條件。其生根率與常規生根培養不相上下。
 

董玲等在進行組培滿天星時,采用瓶外水培生根,將健壯試管苗的莖段用#$%生根粉處理后,然后扦插進行水培,覆膜保濕管理。其生根率在90%以上,且根系發達,生長勢強。
 

3.4 環境條件對瓶外生根的影響


瓶外生根過程中的濕度、溫度和光照條件是獲得成功的關鍵因素。試管苗一般生長在高濕、弱光、恒溫條件進行異養培養,出瓶后若不保濕,極易失水萎蔫死亡。因此,試管苗進行瓶外生根時,必須經過高濕到低濕,恒溫到自然變溫,弱光到強光的分步練苗過程。瓶外生根前期采取覆膜或噴霧等方法進行,保證空氣相對濕度在85%以上,溫度起始階段控制在20°左右較為適宜,并及時增加光照,以保證苗基部的正常呼吸,并防止葉片失水萎蔫。瓶外生根后期采取加強通風逐漸降低濕度和溫度,以增強幼苗的自養能力,促進葉片保護功能快速完善,氣孔變小,增強抗性和適應外界環境條件的能力,生根率提高。溫度、光照、基質水分和空氣濕度的平衡是獲得較高生根率的保證。在影響瓶外生根的環境因子中,最重要的是溫度,其次是基質水分和濕度,最后是光照。
 

4、試管苗瓶內與瓶外生根的比較

4.1 生根率的比較
 

大量試驗證明,瓶外生根的生根率比瓶內生根率略低。其主要原因是試管苗從無菌狀態的高溫、高濕、弱光的環境過渡到有菌狀態的自然條件,一些弱苗、小苗因不適應環境條件的變化導致死亡。陳宗禮等分析,認為未生根前有死苗的現象,一種為基部腐爛而死,另一種為葉片失水萎蔫而死,前者是由于基部濕度過大所致,后者由于無根苗在扦插后的新環境下失去了水等物質而破壞了它們間的動態平衡所致。還有研究認為,瓶外生根的生根率與瓶內生根率不相上下,或高于瓶內生根率。

4.2 成活率的比較
 

移栽成活率是檢驗組培是否成功的關鍵,也是檢驗組培能否進行工廠化的關鍵。試管無根苗瓶內生根和瓶外移栽是兩個單獨過程,其生根率和移栽成活率是需要累計連續計算的,而瓶外生根率是將生根和移栽合二為一。綜合國內外研究認為,試管苗瓶外生根的生根率比瓶內生根后移栽成活率顯著提高。究其主要原因,形態解剖方面,因為在培養基上誘導形成的根與芽莖的輸導系統不同,或者根細小,無根毛,發育不良造成死亡。生理功能方面,生根試管苗的根系無吸收功能或極低,氣孔不能關閉,開口過大,葉片光合能力低等原因造成。瓶外生根苗避免了根系附著的瓊脂造成的污染腐爛,并且發育正常健壯,而瓶內生根根系往往是肉質根,吸收功能很差。瓶外生根在生根過程中已經逐步適應了環境,經受了自然環境的鍛煉,不適應環境的弱苗在生根過程中已經被淘汰,移栽苗都是抗逆性強的壯苗,容易成活。
 

5、討論
 

國內外在組培工廠化育苗中開展了瓶外生根的大量研究,基本明確了試管苗瓶外不定根的發生、發育的形態解剖構造,定性地闡明了生根過程中植物激素的作用,同時指明了影響瓶外生根的相關因子。
 

瓶外生根的介質,即可以將組培無根苗置于氣培容器中進行氣培生根,也可以進行水培生根。目前應用最多的是將組培無根苗扦插于蛭石、珍珠巖、泥炭、苔蘚等基質中來完成瓶外生根過程。但應根據不同植物的種類、生根的難易、繼代的次數決定采取何種方式。
 

瓶外生根作為一種先進的組培生根技術,是把生根與馴化相結合,有效縮短了育苗周期,節約成本,節約空間,提高了移栽成活率,加速了種苗繁殖的進程,因此是一項值得應用和推廣的技術。
 

采用植物非試管快繁的計算機智能控制系統能解決瓶外生根對于環境溫光氣熱營養的精確化控制,使基質濕度,葉片的水平衡,光照,礦質營養分得到最適控制,無機的苗床環境加上定期的殺菌可大大降低瓶外生根的真菌感染率,運用該系統進行試管苗的瓶外生根,可大大降低組培苗成本,比傳統的瓶外生根技術成活率大幅度提高,這將是未來組培上運用最為重要的技術。
 

瓶外生根初期,試管苗內源激素含量和激素處理濃度、時間的關系,是瓶外生根研究的主要方向。只有明確不同植物試管苗瓶外生根率達到最高時的內源激素的水平,才能有針對性采取有效措施使試管苗有利于生根的方向生長發育,從而提高繁殖數量和質量,瓶外生根的標準化將是今后的發展趨勢。

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