植物組織培養(yǎng)的技術(shù)原理

2008/6/1 11:56:13

　　組培快繁技術(shù)已應(yīng)用到蝴蝶蘭的栽培中

　　非洲菊也可以通過組培快繁技術(shù)進(jìn)行繁殖
　　植物組織培養(yǎng)是指將植物體的一部分接種在合成培養(yǎng)基上，使其按照預(yù)定目標(biāo)生長發(fā)育成新植株。近年來，花卉組織培養(yǎng)及快繁脫毒技術(shù)越來越多地應(yīng)用于花卉種苗繁殖生產(chǎn)中。
　　一、組織培養(yǎng)在花卉產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用1.快速、大量繁殖優(yōu)良品種組織培養(yǎng)技術(shù)已成為種苗生產(chǎn)的主要技術(shù)之一。經(jīng)組織培養(yǎng)，可增加繁殖系數(shù)，加快繁殖速度，可生產(chǎn)出種性純、品質(zhì)好、產(chǎn)花量高的生產(chǎn)性用苗。
　　在花卉育種過程中，不斷的雜交、選種極大地擴展了花卉的花形與顏色，使得花卉在各方面都越來越接近人們的需求。但在同時，也造成了花卉基因類型的高度異質(zhì)化———子代不易有均一表現(xiàn)。而組培苗是在母株器官、組織或細(xì)胞的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，可以保持母株的全部特性（花形、花色、株形、開花習(xí)性、抗逆性等），因而可以根據(jù)需要來選擇集多種優(yōu)良性狀于一體的植株加以分生，從而得到大量與母株一模一樣的植株。
　　2.培育脫毒苗木采用組織培養(yǎng)技術(shù)，利用植株的分生組織不易感染病毒的原理，可以對花卉植株的分生組織進(jìn)行組織培養(yǎng)來繁殖苗木，防止親代植株的病害傳遞給子代，從而達(dá)到脫毒的目的。
　　病毒病對長期應(yīng)用營養(yǎng)繁殖（分株、扦插等）的觀賞植物及其生產(chǎn)的危害相當(dāng)嚴(yán)重。由于觀賞植物多采用營養(yǎng)繁殖，如嫁接、分株、壓條等方法繁殖時，病毒（及類病毒）則通過營養(yǎng)體及刀具、土壤傳遞給后代，大大加速了病毒病的傳播與積累，導(dǎo)致病毒病的危害越來越嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計，觀賞植物的病毒已多達(dá)100多種，并且逐年有新增病毒的報道。觀賞植物因病毒病大大影響其觀賞價值，表現(xiàn)在康乃馨、菊花、百合、風(fēng)信子等的鱗莖、球莖與宿根類花卉及蘭科植物等嚴(yán)重退化，花少且小，花朵畸形、變色，大大影響觀賞價值，嚴(yán)重者甚至導(dǎo)致某些品種的滅絕，嚴(yán)重制約觀賞植物生產(chǎn)的發(fā)展，這也是我國切花品種跨不出國門的原因之一。
　　植物組織培養(yǎng)脫毒的原理主要是利用莖尖分生組織不帶毒或少帶毒。感病植株體內(nèi)的病毒分布不均勻，其數(shù)量隨植株部位和年齡而異，越靠近莖尖頂端的區(qū)域，病毒的濃度也越低。分生區(qū)域無維管束，病毒只能通過胞間連絲傳遞，趕不上細(xì)胞不斷分裂和活躍的生長速度，因此生長點含有病毒的數(shù)量極少，幾乎檢測不出病毒。因此，莖尖培養(yǎng)時，切取莖尖的大小對脫毒效果有很大影響，莖尖越小效果越佳，但太小時不易成活，過大則不能保證完全除去病毒。不同種類的植物和不同種類的病毒在莖尖培養(yǎng)時切取的莖尖大小也不相同。一般來說，切取0.2至0.5毫米帶1至2個葉原基的莖尖進(jìn)行培養(yǎng)即可。
　　3.保存種質(zhì)資源常規(guī)有性繁殖往往會造成大小不一的變異，如紅色可能變異成粉紅色等。組織培養(yǎng)不存在變異，可保持原母本的一切遺傳特性，防止種質(zhì)資源的退化。很多無性繁殖的植物因沒有種子，無法長期保存，其種質(zhì)資源傳統(tǒng)上只能在田間種植保存，耗費人力物力，且資源易受人為因素和環(huán)境因素影響而丟失。而用組培方法保存，可大大節(jié)省人力、物力，并延長保存期，保證種質(zhì)資源不會突變和流失。
　　4.花卉育種在花卉育種上，主要在胚胎培養(yǎng)、單倍體育種、體細(xì)胞雜交和植物基因工程等方面應(yīng)用較多，此外還可采用愈傷組織誘變、花粉培養(yǎng)等多種方法來進(jìn)行花卉育種。通過組織培養(yǎng)，可縮短育種年限和世代，也有利于基因突變中隱性突變的分離。利用組織培養(yǎng)技術(shù)可以對花粉和花藥進(jìn)行培養(yǎng)，得到單倍體植株，從而縮短了育種周期，尤其是對木本的花卉育種特別有意義。
　�。�1）無性系變異的利用植物細(xì)胞或原生質(zhì)體經(jīng)愈傷組織誘導(dǎo)再生植株的過程中，可能伴隨著廣泛的變異，這種變異稱為體細(xì)胞無性系變異。植物體細(xì)胞無性系變異是遺傳變異的重要來源之一，它具有變異廣泛、后代較穩(wěn)定、基本保持原品種特性等優(yōu)點。
　�。�2）遠(yuǎn)緣雜交種后代的獲得百合、鳶尾等許多花卉雖然可以進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交，但是由于生理代謝等方面的原因，常使雜種胚早期敗育，因而得不到雜種植物。而在試管中進(jìn)行胚培養(yǎng)，可使其順利生長，得到遠(yuǎn)緣雜種。
　　（3）草花育種組織培養(yǎng)是應(yīng)用較早，比較成熟的一項技術(shù)，在草花育種中主要用作其他育種手段的輔助技術(shù)。例如，當(dāng)某一變異植株上具有優(yōu)良性狀而尚未確定該性狀能否遺傳時，可用莖尖組培技術(shù)擴繁，增加供試材料，防止有益變異的組織丟失。另外，誘導(dǎo)胚狀體過程中常產(chǎn)生變異，因而組培也是一種引發(fā)變異的育種手段。同時，細(xì)胞在離體培養(yǎng)過程中會產(chǎn)生廣泛的無性系變異，通過協(xié)迫培養(yǎng)，可以獲得具有相應(yīng)耐性的愈傷組織，誘導(dǎo)產(chǎn)生再生體植株，從而獲得耐性遺傳。
　�。�4）花卉品種的提純復(fù)壯運用組織培養(yǎng)，苗木的復(fù)壯過程很明顯，對于長期運用無性方法繁殖并開始退化的花卉品種，如康乃馨采用組培方法繁殖，可使個體發(fā)育向年輕階段轉(zhuǎn)化。
　　二、花卉組織培養(yǎng)的途徑1.生長點途徑通過誘導(dǎo)莖尖或側(cè)芽，形成大量腋芽，從而獲得大量幼小植株。此途徑產(chǎn)生變異的機會較小，所獲瓶苗的品質(zhì)也較均勻。多數(shù)花卉植物的組培苗都采用這一途徑進(jìn)行快速繁殖。
　　2.胚狀體途徑通過誘導(dǎo)植物體細(xì)胞或組織產(chǎn)生胚狀體，再由胚狀體發(fā)育成大量植株。此途徑較易產(chǎn)生變異。一品紅、蘇鐵等通常采用此途徑進(jìn)行繁育。
　　3.愈傷組織途徑外植體經(jīng)植物生長調(diào)節(jié)劑處理后先形成愈傷組織，再經(jīng)器官分化形成許多芽體，達(dá)到大量繁殖的目的。此途徑產(chǎn)生變異的機會比其他兩種途徑都大。
　　三、組織培養(yǎng)對實驗室的要求花卉組織培養(yǎng)是在人工控制的條件下培養(yǎng)花卉，是一種花卉現(xiàn)代工廠化生產(chǎn)新技術(shù)，所以其對實驗室及設(shè)備有一定的要求。
　　1.實驗室方面（1）化學(xué)實驗室：主要承擔(dān)配制培養(yǎng)基的任務(wù)。要求具有各種化學(xué)藥品試劑、各種玻璃器皿、稱量天平等。
　�。�2）準(zhǔn)備室：主要進(jìn)行玻璃器皿的洗滌，要求有上下水裝置。進(jìn)行培養(yǎng)基礎(chǔ)用具的消毒。要有高壓滅菌鍋，具有水源和電源。
　�。�3）接種室：是花卉材料分離、消毒接種和轉(zhuǎn)移的場所。要求密閉、清潔、整齊，裝有紫外燈，能隨時滅菌。
　�。�4）培養(yǎng)室：是花卉材料培養(yǎng)生長的地方。要求清潔、保溫好、室溫均勻一致，并有絕熱、防火性能。
　　為了保證接種室和培養(yǎng)室清潔無菌以及減少由于環(huán)境污染進(jìn)而導(dǎo)致培養(yǎng)基污染而造成的浪費，建議最好安裝十萬級的凈化設(shè)備，用物理滅菌手段代替化學(xué)滅菌，達(dá)到減少環(huán)境污染，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
　　2.設(shè)備方面（1）天平：供配制培養(yǎng)基時稱量藥品和激素用。大量元素用普通天平；微量元素和激素用分析天平。
　　（2）酸度計：測定培養(yǎng)基的pH值。
　　（3）高壓滅菌鍋：用來供培養(yǎng)基和器械用具滅菌。
　�。�4）烘箱：用于洗凈的玻璃器皿干燥滅菌。
　�。�5）蒸餾水制造裝置：用來得到純凈水，供培養(yǎng)用。
　�。�6）冰箱：供貯放母液和植物材料用。
　　（7）接種箱或超凈工作臺：為植物材料接種或轉(zhuǎn)移的操作場所。
　�。�8）空調(diào)機：控制室溫用。四、花卉組織培養(yǎng)對培養(yǎng)基的要求培養(yǎng)基是花卉植物組織培養(yǎng)中十分重要的基質(zhì)，目前應(yīng)用的有很多種，但其主要成分大體相同。除主要成分是水外，其他還有大量元素、微量元素、維生素、生長調(diào)節(jié)物質(zhì)、蔗糖和瓊脂等。
　　目前花卉組織培養(yǎng)中應(yīng)用最多的為MS培養(yǎng)基。其組成是在配制1升培養(yǎng)基時，加硝酸銨1.65克、硝酸鉀1.9克、氯化鈣0.44克、硫酸鎂0.37克、磷酸二氫鉀0.17克、碘化鉀0.83毫克、硼酸5.2毫克、硫酸鎂22.3毫克、硫酸鋅3.6毫克、鉑酸鈉0.25毫克、硫酸銅0.025毫克、氯化鈷0.025毫克、硫酸鐵27.8毫克、蔗糖20至40克和瓊脂4至10克。其他生長調(diào)節(jié)物質(zhì)要根據(jù)花卉的種類和培養(yǎng)目的而確定。
　　配制培養(yǎng)基前要準(zhǔn)備好燒杯、量筒、吸管、容量瓶等玻璃儀器，預(yù)先稱好藥品用蒸餾水溶解，分別配制成10倍或100倍母液備用。配制培養(yǎng)基時準(zhǔn)備好培養(yǎng)瓶，可以是三角瓶也可以用目前市場上推出的塑料瓶、大燒杯、分液器等儀器，配制時先將瓊脂溶化，再加入各種母液和蔗糖，然后用1摩爾的氫氧化鈉或鹽酸調(diào)整培養(yǎng)基的pH值，一般掌握在5.8左右。以后可分注到培養(yǎng)瓶中，蓋好瓶蓋。培養(yǎng)基配好要經(jīng)高壓滅菌，冷卻后放到培養(yǎng)室預(yù)培養(yǎng)3天，如沒有雜菌污染，才可進(jìn)行花卉材料的接種。
　　五、組培法繁殖花卉的基本階段1.外植體材料的選取從理論上講，越是具有全能性的部位其組培的成功性就越高。植物具有全能性的細(xì)胞通常有三類：一是受精卵；二是發(fā)育中的分生組織細(xì)胞，即分生組織、根尖、嫩莖、幼葉、花等；三是雌雄配子及單倍體細(xì)胞。
　　對大多數(shù)種子植物來說，莖尖是最好的部位，但往往受到材料來源的限制，為此莖段也得到了徹底的應(yīng)用，而葉片的培養(yǎng)利用更為普遍，材料來源也較豐富。子葉和下胚軸的培養(yǎng)對于難培養(yǎng)的植物很有效，花粉和花藥培養(yǎng)則成為育種和脫毒苗獲取的重要途徑之一。
　　選材時應(yīng)注意選取帶菌少、生長時間短、生長旺盛的材料，還應(yīng)注意取材的時期。大多數(shù)植物應(yīng)在生長開始的季節(jié)進(jìn)行采樣，生長末期或休眠期的外植體對誘導(dǎo)反應(yīng)遲飩。器官的狀態(tài)也有影響，沿花卉的主軸，越往上的部位經(jīng)組培形成的器官其生長的時間越短且越易形成花器官；而下部組織產(chǎn)生營養(yǎng)組織的比例較高。
　　2.材料的滅菌處理花卉植物組織培養(yǎng)即無菌培養(yǎng)，也就是要求培養(yǎng)的材料不帶有雜菌。從田間或溫室等地切取花卉材料時，應(yīng)選擇健壯無病蟲母株，取幼嫩、分生能力強的部位，以利生長。
　　取來的材料雖經(jīng)選擇，外部總還有不少雜菌。為此，接種前應(yīng)進(jìn)行表面滅菌。通常先用自來水沖洗十幾分鐘，把泥刷去。沖洗干凈后，用70％的酒精浸泡10至15秒鐘消毒。接著用無菌水（經(jīng)高壓滅菌的蒸餾水）沖洗兩次，再用10％的漂白粉澄清液浸泡20分鐘消毒或用0.1％的氯化汞浸泡3至15分鐘，最后用無菌水沖洗3至4次。帶有茸毛不易濕潤消毒的材料可加些洗衣粉。上述操作皆應(yīng)在接種箱或超凈工作臺等無菌環(huán)境條件進(jìn)行。經(jīng)過表面滅菌的材料，用無菌濾紙將水吸掉，再用解剖刀切取所需部位，通常幾毫米大小即可。培育

相關(guān)信息

□ 植物組織培養(yǎng)的技術(shù)原理 2008-6-01

□ 苗木組織培養(yǎng)繁殖的原理及意義 2012-10-14

□ 植物病蟲害的防治原理 2015-12-07

□ 植物組織培養(yǎng)，組織培養(yǎng)育苗 2012-6-24

□ 玫瑰的組織培養(yǎng)技術(shù) 2012-5-09

□ 夜香樹的組織培養(yǎng)技術(shù) 2012-5-08

□ 蝴蝶蘭的組織培養(yǎng)技術(shù) 2012-4-30

□ 杜鵑花的組織培養(yǎng)技術(shù) 2011-3-19

□ 植物組織培養(yǎng)育苗快繁技術(shù) 2010-9-15

□ 印度植物組織培養(yǎng)商業(yè)化應(yīng)用的啟示 2012-5-08

□ 植物組織培養(yǎng)過程 2012-5-10

□ 芍藥屬植物組織培養(yǎng)中褐化問題的研究進(jìn)展 2012-5-06

□ 杜鵑的組織培養(yǎng)及種植管理技術(shù) 2012-4-30

□ 杜鵑的組織培養(yǎng)及栽培管理技術(shù) 2011-3-25

□ 杜鵑的組織培養(yǎng)及栽培管理技術(shù) 2017-7-22

□ 杜鵑的組織培養(yǎng)及栽培管理技術(shù) 2018-7-06

□ 植物組織培養(yǎng)與新品種復(fù)制 2012-5-02

□ 苗木移植城活的基本技術(shù)與原理 2012-5-10

□ 國蘭莖尖組織培養(yǎng)技術(shù) 2013-9-03

□ 國蘭莖頂組織培養(yǎng)技術(shù) 2012-11-15