植物組織培養(yǎng)一般分為以下幾種:
1、胚胎培養(yǎng)
指以從胚珠中分離出來的成熟或未成熟胚為外植體的離體無菌培養(yǎng)。
2、器官培養(yǎng)
指以植物的根、莖、葉、花、果等器官為外植體的離體無菌培養(yǎng),如根的根尖和切段,莖的莖尖、莖節(jié)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)等的離體無菌培養(yǎng)。
3、組織培養(yǎng)
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(dǎo)的愈傷組織為外植體的離體無菌培養(yǎng)。這是狹義的植物組織培養(yǎng)。
4、細(xì)胞培養(yǎng)
指以單個游離細(xì)胞(如用果酸酶從組織中分離的體細(xì)胞,或花粉細(xì)胞,卵細(xì)胞)為接種體的離體無菌培養(yǎng)。
5、原生質(zhì)體培養(yǎng)。
指以除去細(xì)胞壁的原生質(zhì)體為外植體的離體無菌培養(yǎng)
組織培養(yǎng)的特點(diǎn)
1、培養(yǎng)條件可以人為控制
組織培養(yǎng)采用的植物材料完全是在人為提供的培養(yǎng)基和小氣候環(huán)境條件下進(jìn)行生長,擺脫了大自然中四季、晝夜的變化以及災(zāi)害性氣候的不利影響,且條件均一,對植物生長極為有利,便于穩(wěn)定地進(jìn)行周年培養(yǎng)生產(chǎn)。
2、生長周期短,繁殖率高
植物組織培養(yǎng)是由于人為控制培養(yǎng)條件,根據(jù)不同植物不同部位的不同要求而提供不同的培養(yǎng)條件,因此生長較快。另外,植株也比較小,往往20-30d為一個周期。所以,雖然植物組織培養(yǎng)需要一定設(shè)備及能源消耗,但由于植物材料能按幾何級數(shù)繁殖生產(chǎn),故總體來說成本低廉,且能及時提供規(guī)格一致的優(yōu)質(zhì)種苗或脫病毒種苗。
3、管理方便,利于工廠化生產(chǎn)和自動化控制
植物組織培養(yǎng)是在一定的場所和環(huán)境下,人為提供一定的溫度、光照、濕度、營養(yǎng)、激素等條件,極利于高度集約化和高密度工廠化生產(chǎn),也利于自動化控制生產(chǎn)。它是未來農(nóng)業(yè)工廠化育苗的發(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、防治病蟲等一系列繁雜勞動,可以大大節(jié)省人力、物力及田間種植所需要的土地
常用的植物培養(yǎng)方法除傳統(tǒng)的土壤培養(yǎng)法(土培法)外,還有一些人工培養(yǎng)法(無土栽培技 術(shù))逐步在農(nóng)業(yè)科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用,如溶液培養(yǎng)法(水培法)、砂基培養(yǎng)法(砂培法)、氣培法(氣栽法)和營養(yǎng)膜法(營養(yǎng)液膜技術(shù))等。
① 水培法又稱溶液培養(yǎng)法,是在含有全部或部分營養(yǎng)元素的溶液中栽培植物的方法。 ② 砂培法或砂基培養(yǎng)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養(yǎng)元素的溶液來栽培植物的方法。
③ 氣培法或氣栽法。將根系置于營養(yǎng)液氣霧中栽培植物的方法。
④ 營養(yǎng)膜法或營養(yǎng)液膜技術(shù)。將植物培養(yǎng)在一個稍微傾斜的長槽中,讓溶液向下流,形成 一層通氣良好的營養(yǎng)液的薄膜。
人工培養(yǎng)法研究植物營養(yǎng)的最大優(yōu)點(diǎn)是,能人為地控制營養(yǎng)液的成分,通過加入或除去某些元 素,觀察植物的生長發(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(yǎng)法自誕生之日到現(xiàn)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)手段。
20世紀(jì)70年代以來發(fā)展的間歇水培 法、氣培法以及營養(yǎng)液膜技術(shù)已用于蔬菜和花丼,以及某些農(nóng)作物(如馬鈴薯微型薯的快繁)的 生產(chǎn)栽培。目前,美國已把無土栽培列為當(dāng)代十大技術(shù)發(fā)展之一。
1、有性繁殖
有性繁殖也稱種子繁殖,是用花卉種子進(jìn)行繁殖的過程。近年來也有將種子中的胚取出,進(jìn)行培養(yǎng)以形成新株,稱為"胚培養(yǎng)"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、金魚草、金盞菊、百日草、三色堇、矮牽牛等。
2、無性繁殖
無性繁殖也稱營養(yǎng)繁殖,是用花卉營養(yǎng)體的一部分(根、莖、葉、芽)為材料,利用植物細(xì)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?nèi)~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(yǎng)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計原則: ①實(shí)驗(yàn)室最好設(shè)緩沖間或走道,以方便出入,減少污染; ②培養(yǎng)室最好建在南面,并設(shè)大窗戶以利自然采光,減少能耗; ③培養(yǎng)室及接種室均不宜過大,并裝滑動門,接種室還需設(shè)一緩沖間,以減少污染。
2、決定組培實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的因素: ①所要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的性質(zhì); ②所能得到的經(jīng)費(fèi)的多少。 3、組培實(shí)驗(yàn)室的布局: 基本要求:便于隔離、便于操作、便于滅菌、便于觀察。
布局:一般按自然工作程序先后,安排成一條連續(xù)的生產(chǎn)線,應(yīng)避免交叉或倒排。 二、植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室的組成及其功能: 1.基本實(shí)驗(yàn)室: ①準(zhǔn)備室:可分為洗滌室、試劑室、培養(yǎng)基室、滅菌室等 功能:進(jìn)行一切與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的準(zhǔn)備工作,包括器皿洗滌、試劑的配制及培養(yǎng)基的制備、滅菌和貯存等。
要求:寬敞明亮,通風(fēng)條件好。 設(shè)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(zhǔn)備室內(nèi)僻靜的一角 功能:進(jìn)行無菌操作。 要求:房間一般不宜過大,需設(shè)一緩沖間,要求封閉性好,干燥清潔,能較長時間保持無菌。
設(shè)備:超凈工作臺、空調(diào)等。 ③培養(yǎng)室: 功能:對離體材料進(jìn)行控制培養(yǎng)。
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(shè)備:培養(yǎng)架、搖床、空調(diào)等。
2.輔助實(shí)驗(yàn)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(diào)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(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)室:觀察室 功能:對培養(yǎng)材料進(jìn)行細(xì)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(yǎng)材料的攝影記錄和膠片沖印。
⑤生化分析室:在以培養(yǎng)細(xì)胞產(chǎn)物為主要目的的實(shí)驗(yàn)室中,應(yīng)建立相應(yīng)的分析化驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室,以便于對培養(yǎng)物的有效成分隨時進(jìn)行取樣檢查。 三、常用儀器設(shè)備: 1、基本設(shè)備:冰箱、天平、酸度計、電蒸餾水器、純水器、電爐、培養(yǎng)基分裝器、攪拌器、恒溫水浴鍋等。
2、滅菌設(shè)備:蒸汽壓力滅菌鍋、干熱消毒柜、過濾滅菌裝置、噴霧消毒器、紫外燈。 3、無菌操作設(shè)備:凈化工作臺、接種箱。
4、光溫控制設(shè)備:時間程序控制器、空調(diào)及溫度感應(yīng)器等。 5、細(xì)胞培養(yǎng)設(shè)備:培養(yǎng)設(shè)備根據(jù)需要而定,包括培養(yǎng)架、培養(yǎng)箱、搖床、生物反應(yīng)器等。
6、細(xì)胞學(xué)鑒定設(shè)備:光學(xué)研究顯微鏡、實(shí)體顯微鏡、倒置顯微鏡。 7、其它設(shè)備:如果有條件和需要可配制攝影設(shè)備、生化分析設(shè)備等。
四、常用工具: 1、培養(yǎng)容器: (1)玻璃容器:如培養(yǎng)皿、三角瓶、試管、廣口瓶、罐頭瓶等,要求無色、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、無毒; ②可重復(fù)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(zhuǎn)筐、試管架、酒精燈等。
組織培養(yǎng)的方法和步驟要根據(jù)培養(yǎng)目的適當(dāng)選取材料,選擇原則:易于誘導(dǎo)、帶菌少。
要選取植物組織內(nèi)部無菌的材料。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、陰天或露水未干時取材料。因?yàn)榻训闹仓旰颓缣旃夂虾粑⒌慕M織,有自身消毒作用,這種組織一般是無菌的。
培養(yǎng)材料的消毒 從外界或室內(nèi)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(yǎng)基,便會造成培養(yǎng)基污染。
因此,植物材料必須經(jīng)嚴(yán)格的表面滅菌處理,再經(jīng)無菌操作手續(xù)接到培養(yǎng)基上。第一步,將采來的植物材料除去不用的部分,將需要的部分仔細(xì)洗干凈,如用適當(dāng)?shù)乃⒆拥人⑾础?/p>
把材料切割成適當(dāng)大小,即滅菌容器能放人為宜。置自來水龍頭下流水沖洗幾分鐘至數(shù)小時,沖洗時間視材料清潔程度而宜。
易漂浮或細(xì)小的材料,可裝入紗布袋內(nèi)沖洗。流水沖洗在污染嚴(yán)重時特別有用。
洗時可加入洗衣粉清洗,然后再用自來水沖凈洗衣粉水。洗衣粉可除去輕度附著在植物表面的污物,除去脂質(zhì)性的物質(zhì),便于滅菌液的直接接觸。
當(dāng)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(nèi)完成,準(zhǔn)備好消毒的燒杯、玻璃棒、70%酒精、消毒液、無菌水、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(qiáng),也很易殺傷植物細(xì)胞,所以浸潤時間不能過長。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(nèi)部的材料,則可只用70%酒精處理稍長的時間。
處理完的材料在無菌條件下,待酒精蒸發(fā)后再剝除外層,取用內(nèi)部材料。第三步是用滅菌劑處理。
表面滅菌劑的種類較多,可根據(jù)情況選取1—2種使用見表。第四步是用無菌水涮洗,涮洗要每次3min左右,視采用的消毒液種類,涮洗3-l0次左右。
無菌水涮洗作用是免除消毒劑殺傷植物細(xì)胞的副作用注意:①酒精滲透性強(qiáng),幼嫩材料易在酒精中失綠,所以浸泡時間要短,防止酒精殺死植物細(xì)胞。②老熟材料,特別是種子等可以在酒精中浸泡時間長一些,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(dǎo)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(dá)到更好的消毒效果。滅菌劑 使用濃度(%) 持續(xù)時間(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,用無菌刀、剪、鑷等,在無菌的環(huán)境下,剝?nèi)パ康镊[片、嫩枝的外皮和種皮胚乳等,葉片則不需剝皮。
在操作中嚴(yán)禁用手觸動材料。接種和培養(yǎng) (一)接種在無菌壞境下,將切好的外植體立即接在培養(yǎng)基上,每瓶接種1-2個,以防止交叉污染。
(二)封口接種后,瓶、管用無菌藥棉或蓋封口,培養(yǎng)皿用無菌膠帶封口。 (三)溫度培養(yǎng)基大多應(yīng)保持在25℃左右,但要因花卉種類及材料部位的不同而區(qū)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(kuò)大繁殖系數(shù),需要繼代培養(yǎng)。把材料分株或切段轉(zhuǎn)入增殖培養(yǎng)基中,增殖培養(yǎng)基一般在分化培養(yǎng)基上加以改良,以利于增殖率的提高。
增殖1個月左右后,可視情況進(jìn)行再增殖。根的誘導(dǎo)繼代培養(yǎng)形成的不定芽和側(cè)芽等一般沒有根,必須轉(zhuǎn)到生根培養(yǎng)基上進(jìn)行生根培養(yǎng)。
1個月后即可獲得鍵壯根系。組培苗的煉苗移栽 試管苗從無菌到光、溫、濕穩(wěn)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(yǎng)容器打開,于室內(nèi)自然光照下放3天,然后取出小苗,用自來水把根系上的營養(yǎng)基沖洗干凈,再栽入已準(zhǔn)備好的基質(zhì)中,基質(zhì)使用前最好消毒。移栽前要適當(dāng)遮蔭,加強(qiáng)水分管理,保持較高的空氣濕度(相對濕度98%左右),但基質(zhì)不宜過濕,以防爛苗。
植物組織培養(yǎng)方法 1 MS培養(yǎng)基的配制包括以下步驟.培養(yǎng)基母液的配制和保存 MS培養(yǎng)基含有近30種營養(yǎng)成分,為了避免每次配制培養(yǎng)基都要對這幾十種成分進(jìn)行稱量,可將培養(yǎng)基中的各種成分,按原量的20倍或200倍分別稱量,配成濃縮液,這種濃縮液叫做培養(yǎng)基母液.這樣每次使用時,取其總量的1/20(50 mL)或1/200(5 mL),加水稀釋,制成培養(yǎng)液.現(xiàn)將制備培養(yǎng)基母液所需的各類物質(zhì)的量列出,供配制時使用.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(jī)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 以上各種營養(yǎng)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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