植物組織培養一般分為以下幾種:
1、胚胎培養
指以從胚珠中分離出來(lái)的成熟或未成熟胚為外植體的離體無(wú)菌培養。
2、器官培養
指以植物的根、莖、葉、花、果等器官為外植體的離體無(wú)菌培養,如根的根尖和切段,莖的莖尖、莖節和切段,葉的葉原基、葉片、葉柄、葉鞘和子葉,花器的花瓣、雄蕊(花藥、花絲)、胚珠、子房、果實(shí)等的離體無(wú)菌培養。
3、組織培養
指以分離出植物各部位的組織(如分生組織、形成層、木質(zhì)部、韌皮部、表皮、皮層、胚乳組織、薄壁組織、髓部等),或已誘導的愈傷組織為外植體的離體無(wú)菌培養。這是狹義的植物組織培養。
4、細胞培養
指以單個(gè)游離細胞(如用果酸酶從組織中分離的體細胞,或花粉細胞,卵細胞)為接種體的離體無(wú)菌培養。
5、原生質(zhì)體培養。
指以除去細胞壁的原生質(zhì)體為外植體的離體無(wú)菌培養
組織培養的特點(diǎn)
1、培養條件可以人為控制
組織培養采用的植物材料完全是在人為提供的培養基和小氣候環(huán)境條件下進(jìn)行生長(cháng),擺脫了大自然中四季、晝夜的變化以及災害性氣候的不利影響,且條件均一,對植物生長(cháng)極為有利,便于穩定地進(jìn)行周年培養生產(chǎn)。
2、生長(cháng)周期短,繁殖率高
植物組織培養是由于人為控制培養條件,根據不同植物不同部位的不同要求而提供不同的培養條件,因此生長(cháng)較快。另外,植株也比較小,往往20-30d為一個(gè)周期。所以,雖然植物組織培養需要一定設備及能源消耗,但由于植物材料能按幾何級數繁殖生產(chǎn),故總體來(lái)說(shuō)成本低廉,且能及時(shí)提供規格一致的優(yōu)質(zhì)種苗或脫病毒種苗。
3、管理方便,利于工廠(chǎng)化生產(chǎn)和自動(dòng)化控制
植物組織培養是在一定的場(chǎng)所和環(huán)境下,人為提供一定的溫度、光照、濕度、營(yíng)養、激素等條件,極利于高度集約化和高密度工廠(chǎng)化生產(chǎn),也利于自動(dòng)化控制生產(chǎn)。它是未來(lái)農業(yè)工廠(chǎng)化育苗的發(fā)展方向。它與盆栽、田間栽培等相比省去了中耕除草、澆水施肥、防治病蟲(chóng)等一系列繁雜勞動(dòng),可以大大節省人力、物力及田間種植所需要的土地
常用的植物培養方法除傳統的土壤培養法(土培法)外,還有一些人工培養法(無(wú)土栽培技 術(shù))逐步在農業(yè)科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中應用,如溶液培養法(水培法)、砂基培養法(砂培法)、氣培法(氣栽法)和營(yíng)養膜法(營(yíng)養液膜技術(shù))等。
① 水培法又稱(chēng)溶液培養法,是在含有全部或部分營(yíng)養元素的溶液中栽培植物的方法。 ② 砂培法或砂基培養法是以洗凈的石英砂、珍珠巖、蛭石或玻璃球等(中性物質(zhì))作為支 持物,加入含有全部或部分營(yíng)養元素的溶液來(lái)栽培植物的方法。
③ 氣培法或氣栽法。將根系置于營(yíng)養液氣霧中栽培植物的方法。
④ 營(yíng)養膜法或營(yíng)養液膜技術(shù)。將植物培養在一個(gè)稍微傾斜的長(cháng)槽中,讓溶液向下流,形成 一層通氣良好的營(yíng)養液的薄膜。
人工培養法研究植物營(yíng)養的最大優(yōu)點(diǎn)是,能人為地控制營(yíng)養液的成分,通過(guò)加入或除去某些元 素,觀(guān)察植物的生長(cháng)發(fā)育情況及缺素癥狀,可以判定某元素是否屬于必需元素以及它的生理作用。 人工培養法自誕生之日到現在已有140多年的歷史了,它不單單可以用于判斷植物的必需元 素和缺素癥狀,而且已成為一種切實(shí)可行的農業(yè)生產(chǎn)手段。
20世紀70年代以來(lái)發(fā)展的間歇水培 法、氣培法以及營(yíng)養液膜技術(shù)已用于蔬菜和花丼,以及某些農作物(如馬鈴薯微型薯的快繁)的 生產(chǎn)栽培。目前,美國已把無(wú)土栽培列為當代十大技術(shù)發(fā)展之一。
1、有性繁殖
有性繁殖也稱(chēng)種子繁殖,是用花卉種子進(jìn)行繁殖的過(guò)程。近年來(lái)也有將種子中的胚取出,進(jìn)行培養以形成新株,稱(chēng)為"胚培養"方法。大部分一、二年生草花和部分多年生草花常采用種子繁殖,這些種子大部分為f1代種子,具有優(yōu)良的性狀,但需要每年制種。如翠菊、雞冠花、一串紅、金魚(yú)草、金盞菊、百日草、三色堇、矮牽牛等。
2、無(wú)性繁殖
無(wú)性繁殖也稱(chēng)營(yíng)養繁殖,是用花卉營(yíng)養體的一部分(根、莖、葉、芽)為材料,利用植物細胞的全能性而獲得新植物的繁殖方法。通常包括分生、扦插、嫁接、壓條等方法。溫室木本花卉、多年生花卉、多年生一、二年生栽培的花卉常用分生、扦插方法繁殖。如一品紅、變葉木、金盞菊、矮牽牛、瓜葉菊等。仙人掌多漿植物也常采用扦插、嫁接繁殖。
1、植物組織培養實(shí)驗室的設計原則: ①實(shí)驗室最好設緩沖間或走道,以方便出入,減少污染; ②培養室最好建在南面,并設大窗戶(hù)以利自然采光,減少能耗; ③培養室及接種室均不宜過(guò)大,并裝滑動(dòng)門(mén),接種室還需設一緩沖間,以減少污染。
2、決定組培實(shí)驗室規模的因素: ①所要進(jìn)行的實(shí)驗的性質(zhì); ②所能得到的經(jīng)費的多少。 3、組培實(shí)驗室的布局: 基本要求:便于隔離、便于操作、便于滅菌、便于觀(guān)察。
布局:一般按自然工作程序先后,安排成一條連續的生產(chǎn)線(xiàn),應避免交叉或倒排。 二、植物組織培養實(shí)驗室的組成及其功能: 1.基本實(shí)驗室: ①準備室:可分為洗滌室、試劑室、培養基室、滅菌室等 功能:進(jìn)行一切與實(shí)驗有關(guān)的準備工作,包括器皿洗滌、試劑的配制及培養基的制備、滅菌和貯存等。
要求:寬敞明亮,通風(fēng)條件好。 設備:洗滌池、工作臺、試劑柜、冰箱、天平、微波爐、烘箱、高蒸汽滅菌鍋等。
②接種室:也可置于準備室內僻靜的一角 功能:進(jìn)行無(wú)菌操作。 要求:房間一般不宜過(guò)大,需設一緩沖間,要求封閉性好,干燥清潔,能較長(cháng)時(shí)間保持無(wú)菌。
設備:超凈工作臺、空調等。 ③培養室: 功能:對離體材料進(jìn)行控制培養。
要求:能控制光照和溫度(25℃±2℃),防止微生物感染,保持干燥和清潔。 設備:培養架、搖床、空調等。
2.輔助實(shí)驗室: ①馴化移栽室: 功能:提供組培苗煉苗的環(huán)境。 要求:能控溫調濕、控光通風(fēng)。
②育苗溫室或大棚: 功能:生產(chǎn)商品苗。 要求:能控制光照和濕度,并具一定的保溫性能。
③細胞學(xué)實(shí)驗室:觀(guān)察室 功能:對培養材料進(jìn)行細胞學(xué)鑒定和研究。 要求:清潔、明亮、干燥,使各種光學(xué)儀器不受潮濕和灰塵污染。
④攝影室及暗室:在有條件的情況下建立。 功能:進(jìn)行培養材料的攝影記錄和膠片沖印。
⑤生化分析室:在以培養細胞產(chǎn)物為主要目的的實(shí)驗室中,應建立相應的分析化驗實(shí)驗室,以便于對培養物的有效成分隨時(shí)進(jìn)行取樣檢查。 三、常用儀器設備: 1、基本設備:冰箱、天平、酸度計、電蒸餾水器、純水器、電爐、培養基分裝器、攪拌器、恒溫水浴鍋等。
2、滅菌設備:蒸汽壓力滅菌鍋、干熱消毒柜、過(guò)濾滅菌裝置、噴霧消毒器、紫外燈。 3、無(wú)菌操作設備:凈化工作臺、接種箱。
4、光溫控制設備:時(shí)間程序控制器、空調及溫度感應器等。 5、細胞培養設備:培養設備根據需要而定,包括培養架、培養箱、搖床、生物反應器等。
6、細胞學(xué)鑒定設備:光學(xué)研究顯微鏡、實(shí)體顯微鏡、倒置顯微鏡。 7、其它設備:如果有條件和需要可配制攝影設備、生化分析設備等。
四、常用工具: 1、培養容器: (1)玻璃容器:如培養皿、三角瓶、試管、廣口瓶、罐頭瓶等,要求無(wú)色、透光,不產(chǎn)生折射。 (2)塑料容器:材質(zhì)輕、不易破碎、制作方便 ①一次性使用容器:如聚乙烯、聚丙烯材料,要求透光、無(wú)毒; ②可重復使用容器:如聚丙烯、聚碳酸酯材料,要求耐高溫高壓。
2、一般容器:燒杯、廣口瓶、試劑瓶等 3、計量器皿:量筒、容量瓶、移液管等 4、金屬用具:鑷子、剪刀、解剖刀、接種針、接種鏟等 5、其他用具:滴瓶、玻璃棒、漏斗、注射器、周轉筐、試管架、酒精燈等。
組織培養的方法和步驟要根據培養目的適當選取材料,選擇原則:易于誘導、帶菌少。
要選取植物組織內部無(wú)菌的材料。這一方面要從健壯的植株上取材料,不要取有傷口的或有病蟲(chóng)的材料。
另一方面要在晴天,最好是中午或下午取材料,決不要在雨天、陰天或露水未干時(shí)取材料。因為健壯的植株和晴天光合呼吸旺盛的組織,有自身消毒作用,這種組織一般是無(wú)菌的。
培養材料的消毒 從外界或室內選取的植物材料,都不同程度地帶有各種微生物。這些污染源一旦帶人培養基,便會(huì )造成培養基污染。
因此,植物材料必須經(jīng)嚴格的表面滅菌處理,再經(jīng)無(wú)菌操作手續接到培養基上。第一步,將采來(lái)的植物材料除去不用的部分,將需要的部分仔細洗干凈,如用適當的刷子等刷洗。
把材料切割成適當大小,即滅菌容器能放人為宜。置自來(lái)水龍頭下流水沖洗幾分鐘至數小時(shí),沖洗時(shí)間視材料清潔程度而宜。
易漂浮或細小的材料,可裝入紗布袋內沖洗。流水沖洗在污染嚴重時(shí)特別有用。
洗時(shí)可加入洗衣粉清洗,然后再用自來(lái)水沖凈洗衣粉水。洗衣粉可除去輕度附著(zhù)在植物表面的污物,除去脂質(zhì)性的物質(zhì),便于滅菌液的直接接觸。
當然,最理想的清洗物質(zhì)是表面活性物質(zhì)—吐溫。第二步是對材料的表面浸潤滅菌。
要在超凈臺或接種箱內完成,準備好消毒的燒杯、玻璃棒、70%酒精、消毒液、無(wú)菌水、手表等。用70%酒精浸10~30s。
由于酒精具有使植物材料表面被浸濕的作用,加之70%酒精穿透力強,也很易殺傷植物細胞,所以浸潤時(shí)間不能過(guò)長(cháng)。有一些特殊的材料,如果實(shí)、花蕾、包有苞片、苞葉等的孕穗,多層鱗片的休眠芽等等,以及主要取用內部的材料,則可只用70%酒精處理稍長(cháng)的時(shí)間。
處理完的材料在無(wú)菌條件下,待酒精蒸發(fā)后再剝除外層,取用內部材料。第三步是用滅菌劑處理。
表面滅菌劑的種類(lèi)較多,可根據情況選取1—2種使用見(jiàn)表。第四步是用無(wú)菌水涮洗,涮洗要每次3min左右,視采用的消毒液種類(lèi),涮洗3-l0次左右。
無(wú)菌水涮洗作用是免除消毒劑殺傷植物細胞的副作用注意:①酒精滲透性強,幼嫩材料易在酒精中失綠,所以浸泡時(shí)間要短,防止酒精殺死植物細胞。②老熟材料,特別是種子等可以在酒精中浸泡時(shí)間長(cháng)一些,如種子可以浸泡5分鐘。
③升汞的滲透力弱,一般浸泡10分鐘左右,對植物材料的殺傷力不大。④漂白粉容易導致植物材料失綠,所以對于幼嫩材料要慎用。
⑤在消毒液中加入濃度為0.08—0.12%的吐溫20或80(一種濕潤劑),可以降低植物材料表面的張力,達到更好的消毒效果。滅菌劑 使用濃度(%) 持續時(shí)間(min) 去除的難易 效果次氯酸鈣 9~10 5~30 易 很好次氯酸鈉 2 5~30 易 很好氯化汞 0.1~1 5~8 較難 最好抗菌素 4~50mg/L 30~60 中 較好制備外植體 將已消毒的材料,用無(wú)菌刀、剪、鑷等,在無(wú)菌的環(huán)境下,剝去芽的鱗片、嫩枝的外皮和種皮胚乳等,葉片則不需剝皮。
在操作中嚴禁用手觸動(dòng)材料。接種和培養 (一)接種在無(wú)菌壞境下,將切好的外植體立即接在培養基上,每瓶接種1-2個(gè),以防止交叉污染。
(二)封口接種后,瓶、管用無(wú)菌藥棉或蓋封口,培養皿用無(wú)菌膠帶封口。 (三)溫度培養基大多應保持在25℃左右,但要因花卉種類(lèi)及材料部位的不同而區別對待。
增殖外植體的增殖是組培的關(guān)鍵階段,在新梢等形成后為了擴大繁殖系數,需要繼代培養。把材料分株或切段轉入增殖培養基中,增殖培養基一般在分化培養基上加以改良,以利于增殖率的提高。
增殖1個(gè)月左右后,可視情況進(jìn)行再增殖。根的誘導繼代培養形成的不定芽和側芽等一般沒(méi)有根,必須轉到生根培養基上進(jìn)行生根培養。
1個(gè)月后即可獲得鍵壯根系。組培苗的煉苗移栽 試管苗從無(wú)菌到光、溫、濕穩定的環(huán)境進(jìn)入自然環(huán)境,必須進(jìn)行煉苗。
一般移植前,先將培養容器打開(kāi),于室內自然光照下放3天,然后取出小苗,用自來(lái)水把根系上的營(yíng)養基沖洗干凈,再栽入已準備好的基質(zhì)中,基質(zhì)使用前最好消毒。移栽前要適當遮蔭,加強水分管理,保持較高的空氣濕度(相對濕度98%左右),但基質(zhì)不宜過(guò)濕,以防爛苗。
植物組織培養方法 1 MS培養基的配制包括以下步驟.培養基母液的配制和保存 MS培養基含有近30種營(yíng)養成分,為了避免每次配制培養基都要對這幾十種成分進(jìn)行稱(chēng)量,可將培養基中的各種成分,按原量的20倍或200倍分別稱(chēng)量,配成濃縮液,這種濃縮液叫做培養基母液.這樣每次使用時(shí),取其總量的1/20(50 mL)或1/200(5 mL),加水稀釋?zhuān)瞥膳囵B液.現將制備培養基母液所需的各類(lèi)物質(zhì)的量列出,供配制時(shí)使用.大量元素(母液Ⅰ) mg/L NH4NO3 33 000 KNO3 38 000 CaCl2·2H2O 8 800 MgSO4·7H2O 7 400 KH2PO4 3 400 微量元素(母液Ⅱ) KI 166 H3BO3 1 240 MnSO4·4H2O 4 460 ZnSO4·7H2O 1 720 Na2MoO4·2H2O 50 CuSO4·5H2O 5 CoCl2·6H2O 5 鐵鹽(母液Ⅲ) FeSO4·7H2O 5 560 Na2-EDTA·2H2O 7 460 有機成分(母液Ⅳ) ⅣA 肌醇 20 000 ⅣB 煙酸 100 鹽酸吡哆醇(維生素B6) 100 鹽酸硫胺素(維生素B1) 100 甘氨酸 400 以上各種營(yíng)養成分的用量,除了母液Ⅰ為20倍濃縮液外,其余的均為200倍濃縮液.上述幾種母液都要。
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