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一、组培快繁的意义
组培快繁是指在无菌条件下,采用人工培养基及人工培养条件,对植物的营养器官或细胞诱导分化,达到高速繁殖而形成,小植株的技术。该技术有以下优点。
1.繁殖速度快这对加速新品种的推广更为有利,使新品种能在短期内推广到生产中去。也能使种苗生产企业获得显著的经济效益。
2.繁殖脱毒苗组织培养都是在灭菌的条件下进行的,培养的苗为脱毒苗。脱毒苗长势强健,抗逆性强,产花量高,品质优,经济效益也会显著提高。
3.不受季节限制采用组织培养繁殖苗木可以不受季节限制,一年四季均可进行,在人工控制的条件下实现育苗工厂化,可根据市场需要随时提供幼苗。
二、组培快繁的基本原理
组培快繁是根据植物细胞全能性的理论发展起来的一项技术。细胞全能性是指植物体中每个具有完整细胞核的细胞,都具有该植物的全部遗传信息和产生新的完整植株的能力。在一个完整植株上的某部分体细胞只是表现一定的形态,具有一定的功能,体细胞一旦脱离原来所在的器官或组织,在一定的营养、激素和环境条件的作用下,就表现出全能性,而生长发育成完整的植株。
三、组培快繁生产的场地及其设备
(一)实验室
实验室根据生产要求分为准备室、洗刷室、灭菌室、无菌操作室和试管苗培养室。准备室主要用于化学药品的称量和溶液的配制,洗刷室主要用于培养容器的洗刷工作,灭菌室主要用于培养基的消毒灭菌工作,无菌操作室主要用于植物材料的消毒接种,试管苗继代转苗,整个技术操作是在无菌环境中进行的。试管苗培养室主要用于植物材料接种后的培养、试管苗继代培养与生根培养。
(二)采用的仪器和设备
1.制备培养基的设备与器材主要包括:天平、酸度计、蒸馏水器、冰箱、烘箱、高压灭菌锅、晾瓶架、水槽、实验台、药品柜、玻璃器皿(烧杯、量筒、三角瓶、容量瓶、培养皿、广口瓶、吸管)等。
2.无菌接种的设备与器材主要包括超净工作台和各种接种工具(如镊子、剪刀、解剖刀、酒精灯及双目实体解剖镜等)。
3.培养设备主要包括空调机、除湿机、定时器、培养架、光照培养箱等。
四、培养基的制备
(—)培养基的组成
用于植物组织培养基种类已有几十种,但基本组成都包括无机营养元素、有机附加成分、碳素、琼脂、生长调节剂、水等。无机营养元素主要包括大(常)量元素与微量元素。有机附加成分主要包括维生素、肌醇、氨基酸等。
(二)培养基的制备
1.配制前的准备必须将所用的玻璃器皿洗净,烘干备用。
2.溶解琼脂和蔗糖。
3.加入母液培养基的成分按一定顺序排列。制备培养基时,将各种成分的药剂先溶解成水溶液,配成各种母液,再按照母液的顺序依次加入到烧杯中,待用。
4.调节pH值。
5.分装培养基培养基冷却前应灌装完毕,且避免培养基粘在瓶壁上。
6.培养瓶封口用塑料封口膜、塑料瓶盖等材料将瓶口封严。
7.培养基灭菌将包扎密封好的培养瓶放在高压蒸汽灭菌锅中灭菌,取出后在干净柜中存放,待用。
五、组培快繁生产程序
(一)外植体的启动培养选择
1.外植体的选择植物的任何器官包括细胞或组织都能作外植体,如根尖根段、茎尖茎段、叶片叶柄、花瓣花萼、皮层维管束、髓细胞、表皮细胞、薄壁细胞、子叶、胚珠、子房等。不同种类植物、不同组织和器官对诱导条件的反应不一致,有的部位诱导成功率高,有的很难诱导分化、再分化,或者有的只分化芽不分化根,有的分化根不分化芽,所以外植体选择合适,组织培养就容易诱导,选择不合适就不易成功。外植体的选择除注意植物种类和部位之外,还要注意取材的部位与季节。凡是落叶休眠的植物,在春季萌发季节选取幼嫩的茎尖和茎段比较合适。生长末期或休眠期取外植体,大多数对诱导反应迟钝或不反应。
2.外植体的灭菌与接种即茎尖、茎段及叶片的灭菌接种。植物的茎、叶部位有较多的茸毛、油脂、蜡质和枝刺,消毒前要经自来水较长时间的冲洗,在冲洗过程中,用软毛刷刷洗或用刀刮,用剪刀剪去茸毛。对多年生的木本植物材料冲洗时要用肥皂、洗衣粉等进行洗涤。洗涤后带入无菌操作室进行接种。
整个接种过程都是在无菌条件下进行。先将接种工具、消毒的玻璃器皿、无菌水放入超净工作台,紫外灯消毒20分钟。进入无菌操作室,关闭紫外线灯,打开风机送风。将接种材料用无菌水反复冲洗3~5次放入无菌吸水纸上吸干水分,用剪刀将接种材料剪裁成几段,打开已准备好的培养基瓶盖或封口膜,在酒精灯无菌圈内接入外植体。接种过程中要注意防止环境菌类污染,一旦接种污染,既浪费了外植体材料,又浪费了培养基材料,还耽误时间。接种防污染是组织培养成功的关键技术。
(二)增殖与继代培养
外植体达到无菌培养后,在人为条件下经诱导产生茎段、丛生芽、原球茎,并能在短期内加倍增殖,这部分增殖的材料称为中间繁殖体,这种增殖过程称为继代培养。任何植物继代的次数是有限度的,继代次数过多易发生植物变异,而且,当继代繁殖一定数量后,培养室的容量就会饱和,必须分流进入壮苗、生根培养阶段。因此,在生产中,继代的次数和繁殖的数量要计划准确,既繁殖了一定的数量,又不超过继代限度,达到工厂化育苗规范标准的最佳效益。
(三)生根培养
生根培养基上,转入单株生长或单株丛生的无根小苗,培养其生根。草本植物7天左右可生根,木本植物10—15天生根。当小植株生出3—5条水平根,每条根长2—3厘米时,为最适宜的出瓶冻苗阶段。
(四)炼苗管理
经过前3个阶段的培养,小苗已生根成为完整植株,这时可出瓶种植。试管苗是在无菌条件、营养充足、适宜温度与光照的环境中逐渐长大,这个过程是完全人为创造条件。一旦出瓶种植,所接触的条件都是自然环境,空气相对干燥了,昼夜温差加大了,营养的供应靠根系吸收,改变了人为条件,试管苗在短期内很难适应。因此,试管苗出瓶后必须经30~50天的炼苗阶段,才能进入大田栽培。
福建省南平农校
邮编:354200
组培快繁是指在无菌条件下,采用人工培养基及人工培养条件,对植物的营养器官或细胞诱导分化,达到高速繁殖而形成,小植株的技术。该技术有以下优点。
1.繁殖速度快这对加速新品种的推广更为有利,使新品种能在短期内推广到生产中去。也能使种苗生产企业获得显著的经济效益。
2.繁殖脱毒苗组织培养都是在灭菌的条件下进行的,培养的苗为脱毒苗。脱毒苗长势强健,抗逆性强,产花量高,品质优,经济效益也会显著提高。
3.不受季节限制采用组织培养繁殖苗木可以不受季节限制,一年四季均可进行,在人工控制的条件下实现育苗工厂化,可根据市场需要随时提供幼苗。
二、组培快繁的基本原理
组培快繁是根据植物细胞全能性的理论发展起来的一项技术。细胞全能性是指植物体中每个具有完整细胞核的细胞,都具有该植物的全部遗传信息和产生新的完整植株的能力。在一个完整植株上的某部分体细胞只是表现一定的形态,具有一定的功能,体细胞一旦脱离原来所在的器官或组织,在一定的营养、激素和环境条件的作用下,就表现出全能性,而生长发育成完整的植株。
三、组培快繁生产的场地及其设备
(一)实验室
实验室根据生产要求分为准备室、洗刷室、灭菌室、无菌操作室和试管苗培养室。准备室主要用于化学药品的称量和溶液的配制,洗刷室主要用于培养容器的洗刷工作,灭菌室主要用于培养基的消毒灭菌工作,无菌操作室主要用于植物材料的消毒接种,试管苗继代转苗,整个技术操作是在无菌环境中进行的。试管苗培养室主要用于植物材料接种后的培养、试管苗继代培养与生根培养。
(二)采用的仪器和设备
1.制备培养基的设备与器材主要包括:天平、酸度计、蒸馏水器、冰箱、烘箱、高压灭菌锅、晾瓶架、水槽、实验台、药品柜、玻璃器皿(烧杯、量筒、三角瓶、容量瓶、培养皿、广口瓶、吸管)等。
2.无菌接种的设备与器材主要包括超净工作台和各种接种工具(如镊子、剪刀、解剖刀、酒精灯及双目实体解剖镜等)。
3.培养设备主要包括空调机、除湿机、定时器、培养架、光照培养箱等。
四、培养基的制备
(—)培养基的组成
用于植物组织培养基种类已有几十种,但基本组成都包括无机营养元素、有机附加成分、碳素、琼脂、生长调节剂、水等。无机营养元素主要包括大(常)量元素与微量元素。有机附加成分主要包括维生素、肌醇、氨基酸等。
(二)培养基的制备
1.配制前的准备必须将所用的玻璃器皿洗净,烘干备用。
2.溶解琼脂和蔗糖。
3.加入母液培养基的成分按一定顺序排列。制备培养基时,将各种成分的药剂先溶解成水溶液,配成各种母液,再按照母液的顺序依次加入到烧杯中,待用。
4.调节pH值。
5.分装培养基培养基冷却前应灌装完毕,且避免培养基粘在瓶壁上。
6.培养瓶封口用塑料封口膜、塑料瓶盖等材料将瓶口封严。
7.培养基灭菌将包扎密封好的培养瓶放在高压蒸汽灭菌锅中灭菌,取出后在干净柜中存放,待用。
五、组培快繁生产程序
(一)外植体的启动培养选择
1.外植体的选择植物的任何器官包括细胞或组织都能作外植体,如根尖根段、茎尖茎段、叶片叶柄、花瓣花萼、皮层维管束、髓细胞、表皮细胞、薄壁细胞、子叶、胚珠、子房等。不同种类植物、不同组织和器官对诱导条件的反应不一致,有的部位诱导成功率高,有的很难诱导分化、再分化,或者有的只分化芽不分化根,有的分化根不分化芽,所以外植体选择合适,组织培养就容易诱导,选择不合适就不易成功。外植体的选择除注意植物种类和部位之外,还要注意取材的部位与季节。凡是落叶休眠的植物,在春季萌发季节选取幼嫩的茎尖和茎段比较合适。生长末期或休眠期取外植体,大多数对诱导反应迟钝或不反应。
2.外植体的灭菌与接种即茎尖、茎段及叶片的灭菌接种。植物的茎、叶部位有较多的茸毛、油脂、蜡质和枝刺,消毒前要经自来水较长时间的冲洗,在冲洗过程中,用软毛刷刷洗或用刀刮,用剪刀剪去茸毛。对多年生的木本植物材料冲洗时要用肥皂、洗衣粉等进行洗涤。洗涤后带入无菌操作室进行接种。
整个接种过程都是在无菌条件下进行。先将接种工具、消毒的玻璃器皿、无菌水放入超净工作台,紫外灯消毒20分钟。进入无菌操作室,关闭紫外线灯,打开风机送风。将接种材料用无菌水反复冲洗3~5次放入无菌吸水纸上吸干水分,用剪刀将接种材料剪裁成几段,打开已准备好的培养基瓶盖或封口膜,在酒精灯无菌圈内接入外植体。接种过程中要注意防止环境菌类污染,一旦接种污染,既浪费了外植体材料,又浪费了培养基材料,还耽误时间。接种防污染是组织培养成功的关键技术。
(二)增殖与继代培养
外植体达到无菌培养后,在人为条件下经诱导产生茎段、丛生芽、原球茎,并能在短期内加倍增殖,这部分增殖的材料称为中间繁殖体,这种增殖过程称为继代培养。任何植物继代的次数是有限度的,继代次数过多易发生植物变异,而且,当继代繁殖一定数量后,培养室的容量就会饱和,必须分流进入壮苗、生根培养阶段。因此,在生产中,继代的次数和繁殖的数量要计划准确,既繁殖了一定的数量,又不超过继代限度,达到工厂化育苗规范标准的最佳效益。
(三)生根培养
生根培养基上,转入单株生长或单株丛生的无根小苗,培养其生根。草本植物7天左右可生根,木本植物10—15天生根。当小植株生出3—5条水平根,每条根长2—3厘米时,为最适宜的出瓶冻苗阶段。
(四)炼苗管理
经过前3个阶段的培养,小苗已生根成为完整植株,这时可出瓶种植。试管苗是在无菌条件、营养充足、适宜温度与光照的环境中逐渐长大,这个过程是完全人为创造条件。一旦出瓶种植,所接触的条件都是自然环境,空气相对干燥了,昼夜温差加大了,营养的供应靠根系吸收,改变了人为条件,试管苗在短期内很难适应。因此,试管苗出瓶后必须经30~50天的炼苗阶段,才能进入大田栽培。
福建省南平农校
邮编:354200