植物的非試管高效快繁技術

2012/5/6 13:50:06

　　植物非試管高效快繁技術(Technique of Efficient & Rapid Non-test tube Plant Cloning)是由被國內(nèi)外媒介譽為"復制綠色的巨匠" ----李長瀟研究員在國內(nèi)外首創(chuàng)發(fā)明的高新技術。李長瀟研究員現(xiàn)任中國高新技術產(chǎn)業(yè)化研究會常務理事、中國農(nóng)業(yè)技術推廣協(xié)會高新技術專業(yè)委員會常務委員、中國質量檢驗協(xié)會常務理事、寧夏科隆實業(yè)公司董事長、寧夏科隆生物工程開發(fā)研究所所長。曾發(fā)表《植物非試管高效快繁技術》等研究論文30余篇。是國內(nèi)較早從事有關植物生物技術研究、開發(fā)的科學家；他在國內(nèi)外首次提出"快繁是一個先導產(chǎn)業(yè)和高效益產(chǎn)業(yè)"的理念，并是倡導和親自實踐"快繁產(chǎn)業(yè)"的著名科技實業(yè)家。

　　李長瀟研究員發(fā)明的"植物非試管高效快繁技術(TERNPC)"是一個全新的植物快繁體系。該技術經(jīng)過長期的應用實踐證明，它同時對現(xiàn)代植物生物技術中植物組織培養(yǎng)試管快繁和人類歷史應用近2000年的常規(guī)育苗技術具有雙重重大突破。

　　該技術是一個專有技術，已在近700種經(jīng)濟植物的快繁中取得成功，顯示出對大多數(shù)經(jīng)濟植物無性快繁具有普遍意義。植物非試管快繁技術經(jīng)1995年發(fā)明專利公開（公告）專利文獻檢索和中國農(nóng)業(yè)科學院文獻信息中心查新確認，該技術屬國際領先水平。植物非試管高效快繁技術(TERNPC)無形資產(chǎn)于1999年10月經(jīng)財政部授權北京權威資產(chǎn)評估機構評估為15.604億元，創(chuàng)下目前我國涉農(nóng)單項技術無形資產(chǎn)最高。2000年又經(jīng)四川省科學技術情報所聯(lián)網(wǎng)檢索查新，該技術仍然居國際領先水平。2002年4月山西省科學技術情報研究所檢索中心查新確認，2002年4月經(jīng)國家一級科技查新咨詢單位--湖南省科技信息研究所數(shù)據(jù)庫檢索確認，至今，未見其他單位和個人做了完全相同的技術研究。2002年4月30日又經(jīng)權威資產(chǎn)評估機構評估，該技術的無形資產(chǎn)達到16.288億元

　　該技術曾榮獲首屆中國農(nóng)科城技術博覽會金像獎,第九屆中國發(fā)明展金獎,銀川市科技進步獎。95年被銀川市列為95重點高新技術發(fā)展規(guī)劃；96年和99年被寧夏科委列為自治區(qū)重點科技成果推廣計劃項目, 并推薦國家科委列入國家級科技成果推廣計劃項目； 國家科委成果辦以及中國科協(xié)農(nóng)村專業(yè)技術協(xié)會曾分別發(fā)文向全國推廣該項技術；2000年被四川省又列為火炬計劃項目；2001年被國家計委列為國家級高技術產(chǎn)業(yè)化推進項目。

　　植物快繁技術是古今中外人們十分關注的問題。1902年德國著名植物學家哈伯蘭德（g.haberlandt）提出植物細胞具有全能性，可以經(jīng)過體外培養(yǎng)成為一棵完整植株的設想，指引著中外無數(shù)研究者開始攀登新的科學高峰。1958年斯圖爾德（f.c.steward）用胡蘿卜根細胞培養(yǎng)成功完整植株，開花結實，取得了重大突破，為植物組織培養(yǎng)技術程序奠定了重要基礎。從此帶來了植物形態(tài)、細胞、生理、生化、遺傳、無性快繁、育種、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝、醫(yī)藥等一系列學科的重要進展。在國內(nèi)外已用于高價值的花卉、果樹、蔬菜、油料、園林綠化苗木、糧食作物及名貴中草藥的快速繁殖，有的苗木快繁已進入工廠化生產(chǎn)階段。但40年來，真正面對大多數(shù)生產(chǎn)上急需、量大、價格低廉的無性繁殖(vegetative propagation)種苗，由于植物組培(tissue culture)存在一次性投資大，成本高，技術步驟繁雜，技術易傳性差，農(nóng)民在生產(chǎn)上不能直接利用，植物試管克隆苗成活率低，推廣難度大等缺點，該試管克隆技術在實際快繁苗木生產(chǎn)中所形成的生產(chǎn)力還相當有限，真正形成大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的植物品種在世界范圍內(nèi)不超過上百個。至今實驗室成果很多，絕大部分快繁品種的生產(chǎn)技術還主要掌握在科學家手中，真正實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化目標的項目寥寥無幾。雖然幾十年來無數(shù)科學家在降低成本，簡化工藝，提高繁殖系數(shù)方面做了艱苦卓越的努力，但對很多木本植物快繁、針葉樹組培快繁來講，人們?nèi)圆荒苁怪参锝M織培養(yǎng)技術(tissue culture)在大范圍內(nèi)轉化為巨大的生產(chǎn)力。我國科學家經(jīng)過努力，利用植物組培技術已研究成功可快速繁殖的植物很多，但目前只有10種左右的經(jīng)濟植物形成生產(chǎn)線和較大面積推廣，發(fā)展速度比較慢。常規(guī)育苗如扦插、嫁接、壓條、分株法在人類歷史上已經(jīng)應用了近2000年，國內(nèi)外還在使用，作為無性繁殖方法，目前用該類技術在全世界生產(chǎn)的種苗數(shù)量最多。原因是它歷史悠久、技術簡單、從事生產(chǎn)的人數(shù)最多、容易推廣。它的這些優(yōu)點也決定了它的使用壽命很長。但它繁殖速度慢，每年生產(chǎn)代數(shù)少，不能工廠化連續(xù)生產(chǎn)的缺點，長期沒有得到解決。

　　植物非試管高效快繁技術(TERNPC)用許多植物類似組培試管莖段、莖尖培養(yǎng)的 3毫米--1厘米長的微型繁殖材料單位（包括一葉一芽），直接接種在輔助有簡易條件的大田沙床上，使大多數(shù)經(jīng)濟植物離體材料在第二代后4-11天獲得再生完整植株，并且成活率高達85%至100%。每15-60天繁殖一代，可按幾何級數(shù)高效快繁。繁殖系數(shù)達到2-15以上，比許多植物在試管內(nèi)快繁系數(shù)還高。在完全離開植物組織培養(yǎng)各種復雜設備條件下，實現(xiàn)了多種植物在試管條件下才可能達到的高效快繁。植物非試管高效快繁技術(TERNPC)經(jīng)過在全國各地各種氣候帶、各種土壤連續(xù)二十年的研發(fā)、生產(chǎn)、推廣，已形成一個完整的技術體系，是一項十分成熟的技術。由于采用獨創(chuàng)的一系列有效的標準化技術措施和管理經(jīng)驗，可在簡易條件下使千千萬萬個經(jīng)特殊訓練的普通人員直接在田間操作實施，增強了快繁技術的易傳性和大眾化；增強了實際上的綜合快繁效率，最大限度的降低了工廠化植物育苗的生產(chǎn)成本。其中一次性固定投資比組織培養(yǎng)快繁技術低幾十倍。該技術完美巧妙地克服了植物組培試管快繁和常規(guī)育苗技術的全部缺點，并保留和發(fā)揮了它們二者的全部優(yōu)點。當達到一定育苗規(guī)模以上時，生產(chǎn)投資效益比可達1:5--1:10以上。它非常節(jié)約植物種質材料，對大多數(shù)植物僅用植物3毫米--1厘米長的微型繁殖材料單位（包括一葉一芽）開始繁殖，連續(xù)一年生產(chǎn)就可快繁數(shù)十萬甚至上千萬株純種克隆苗。

　　植物非試管高效快繁技術(TERNPC)與植物組培快繁(plant tissue culture)和傳統(tǒng)育苗技術相比的先進性，及其在技術生產(chǎn)運用中的特點如下 ：

　�。�、用植物0.3-1.0厘米長的微小外植體作為繁殖單位材料，極大的節(jié)約了種質材料，所用外植體繁殖單位材料用量比常規(guī)育苗用量少3-8倍；接種速度極快，是組織培養(yǎng)的3-5倍。直接接種在大田沙床或營養(yǎng)袋中，一次成苗直至供應生產(chǎn)，不需任何移動，成活率高。完全離開組培大樓和全部試管快繁的條件，育苗設施簡易比組織培養(yǎng)快繁投入低幾十倍，比常規(guī)育苗也低。

　�。�、在獨創(chuàng)的簡易條件下，無論南方北方、不同緯度、不同土壤、不同氣候，一年四季（包括極端溫度：低溫-35度和高溫42度）都可用此法連續(xù)快繁，多數(shù)品種均可達6--12代。該技術育苗較少受季節(jié)影響，一年365天均可接種繁殖。實現(xiàn)每代在原種植物基數(shù)上按幾何級數(shù)高效增殖。一年中任何一天都可用此快繁技術啟動生產(chǎn)。極大的拓展了技術應用的時間和空間。

　�。场⑵占奥矢�。普通人員每天（8小時）可接種3000-5000個單位材料。一個培養(yǎng)四個月的生產(chǎn)技術工人每月可成功培育單一植物品種30,000-10,0000株純種苗。對人才素質要求適應性極廣，生產(chǎn)技術易于推廣；二是個人操作速度比組織培養(yǎng)快繁和常規(guī)育苗快得多，當達到一定育苗規(guī)模以上時，生產(chǎn)投資效益比可達1:5-1:10以上。它非常節(jié)約植物種質材料，一天就可以接種數(shù)十萬株至上百萬株(這是組織培養(yǎng)在世界范圍內(nèi)難以想象的事)，易于大面積快繁各種苗木。 ，易于大面積育苗產(chǎn)業(yè)化規(guī)�？旆备鞣N種苗。

　　4、操作步驟少，生產(chǎn)技術工藝簡單，經(jīng)特殊培訓較容易掌握，可廣泛應用于生產(chǎn)。適宜大規(guī)模工廠化育苗。普通人員可參加快繁全部生產(chǎn)操作，且速度極快，成苗時間時間短，極大的節(jié)約了綜合生產(chǎn)成本和提高了人員的生產(chǎn)效率。一次性投入少、成本低、勞動效率極高.極大地節(jié)約了人工開支和提高了育苗生產(chǎn)效率。

　　5、技術可操作性強，易于產(chǎn)業(yè)化。每個經(jīng)過培訓合格的生產(chǎn)技術骨干，針對不同植物每月可生產(chǎn)管理3-20萬株苗木，每個訓練4個月以上的普通人員人年均可產(chǎn)出30-100萬株合格種苗。創(chuàng)經(jīng)濟效益極高�，F(xiàn)在在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中已出現(xiàn)了許多年產(chǎn)量達千萬株以上的項目基地。

　　6、獲得完整再生植株速度快，繁殖速度快。育苗成活率高達85%--100%。根系發(fā)達，一般3-6條根，多的達30-40條根。生根時間短，大多數(shù)植物。從接種第一天算起，經(jīng)過15-60天生根、發(fā)芽、獲得完整再生植株、煉苗即可出圃。真正實現(xiàn)了高效快繁。每一再生植株每15－60天繁殖一代，每代增殖系數(shù)為2－15倍。具有在原種植物數(shù)量基數(shù)上按幾何級數(shù)高效增殖的顯著特點。這一點同于植物組織培養(yǎng)在試管內(nèi)快速繁育的優(yōu)點。

　　7、采用獨創(chuàng)的一套有效的技術體系和管理經(jīng)驗，與獨創(chuàng)的針對不同植物的200多種單方或復配方的克隆補液相配合構成了TERNPC的技術指標。

　　8、再生苗健壯、植株均表現(xiàn)為無變異、開花結果早，豐產(chǎn)性好。許多植物當年在苗圃地就開花結果。有的花卉從接種算起20-70天就開花 ，花大而艷，花期比其它技術方法培育的要長。

　　9、成熟種苗，純度高、無病蟲、根系發(fā)達完整、根長25厘米以上，根數(shù)在3-6根，成熟芽飽滿，莖高20-60厘米，定植生產(chǎn)大田成活率90％以上。

　　10、直接接種培養(yǎng)在營養(yǎng)袋（或穴盤）中的綠苗純度高，無病蟲，生長3-5片葉以上，腋芽飽滿，發(fā)枝能力強，根系發(fā)達，煉苗質量高,定植生產(chǎn)大田成活率達95%以上，生長速度均超過常規(guī)扦插苗的生長速度。

　　植物非試管高效快繁技術(TERNPC)帶動了一個嶄新的快繁先導產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，開創(chuàng)了國內(nèi)外經(jīng)濟植物開發(fā)利用和植物無性快繁(vegetative propagation)領域的一場新的革命。它適用范圍非常廣�？捎糜诮^大多數(shù)曾用植物組培莖尖快繁和常規(guī)扦插育苗(cuttage propagation)技術可繁殖的植物，或上述兩種技術均不適于繁殖的植物；可用于植物育種或瀕危經(jīng)濟植物的快繁推廣和保護；可用于自然突變植株、優(yōu)良單株及多倍體優(yōu)勢株無性選擇純化和大量生產(chǎn)利用；可用于無病毒原種苗的隔離擴繁；可用于國內(nèi)外新品種引種擴散

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