園藝植物組培育苗技術改善對策

時間:2022-08-31 08:39:33

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園藝植物組培育苗技術改善對策

摘要:近年來,我國在利用組培技術快速培育園藝植物幼苗方面取得了進展。文章對國內外組培育苗技術現(xiàn)狀及特點進行了闡述,對國內組培育苗技術的改善對策提出了相應的建議。

關鍵詞:園藝植物;組織培養(yǎng);育苗技術;改善;對策

植物組織培養(yǎng)育苗技術,簡稱組培育苗技術,它是指在無菌操作下利用植物體的某種器官,如植物的根、莖、葉、花、果實等的組織(如表皮、胚乳等)以及單個細胞(如孢子、體細胞等),給予它們適合生長發(fā)育的條件,使之分生成完整植株的育苗方法。組培育苗技術利用的是細胞分化全能性原理。目前,園藝植物組培育苗技術已成為工廠化育苗的主要方式,對我國園藝植物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大意義。

1園藝植物組培育苗技術簡介

植物的組織培養(yǎng)是根據(jù)植物細胞具有全能性這一理論,近幾十年來發(fā)展起來的一項無性繁殖新技術。植物的組織培養(yǎng)廣義又叫離體培養(yǎng),指從植物體分離出符合需要的組織、器官或細胞、原生質體等,通過無菌操作,在無菌條件下接種在含有各種營養(yǎng)物質及植物激素的培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)以獲得再生的完整植株或生產(chǎn)具有經(jīng)濟價值的其他產(chǎn)品的技術。狹義是指用植物各部分組織,如形成層、薄壁組織、葉肉組織、胚乳等進行培養(yǎng)獲得再生植株,也指在培養(yǎng)過程中從各器官上產(chǎn)生愈傷組織的培養(yǎng),愈傷組織經(jīng)過再分化形成再生植物。與傳統(tǒng)的園藝植物培養(yǎng)方法不同,植物組培育苗技術可以有效地增加增殖系數(shù)。由于栽培對象較小,表面積相對較小,特別是在母材有限的情況下,植物的直徑尖端分生組織只有0.01mm~0.05mm,可以節(jié)約繁殖材料[1]。根據(jù)它們的成長環(huán)境特點來看,植物組培育苗技術能促進培養(yǎng)物的生長,又因為礦物質養(yǎng)分、溫度、陽光、水分等因素都是人為可以控制的,可以使培養(yǎng)植株處于發(fā)育的最佳狀態(tài),為植物的生長發(fā)育提供了有利條件。目前,中國已經(jīng)開展了數(shù)千種植物的組織培養(yǎng)工作,建立了若干研究所,植物組培技術被應用在各個領域。植物組培育苗技術是我國現(xiàn)在生物技術的一個重要組成部分,已經(jīng)實現(xiàn)了由實驗室走向工廠,更加貼近人們的生活,并為人們的生活創(chuàng)造了巨大的財富。

2園藝植物組培育苗技術的現(xiàn)狀

據(jù)相關統(tǒng)計表明,觀賞型植物的病毒高達幾百種,并呈逐年上升的趨勢,所以植物的脫毒顯得尤為重要。在20世紀60年代,研究人員在進行蘭花組織培養(yǎng)時,利用植物組培技術實現(xiàn)了脫毒早芽的年產(chǎn)量,即蘭花離體早芽原代球莖根培養(yǎng)。隨后通過組培技術的改進,蘭花組培技術的生產(chǎn)規(guī)模逐步形成,同時也形成了“蘭花產(chǎn)業(yè)”的產(chǎn)業(yè)新格局。這是快速傳播和接種無病毒苗的高潮,世界各地也在進行接種無病毒苗。據(jù)統(tǒng)計,全球1985年組培早苗單株為1.3億株/年,1991年增至5億株,現(xiàn)在已超過10億株。隨著組織培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,植物培養(yǎng)的過程變得更加簡單,更有利于普及,越來越多的組織培養(yǎng)企業(yè)具有更大的規(guī)模[2]。植物組培育苗技術的應用范圍很廣,所產(chǎn)生的意義價值是不可代替的,它是種苗工廠化、規(guī)范化生產(chǎn)的主要方式。近幾年來出現(xiàn)了新型的植物組培育苗技術,比如植物無糖組織培養(yǎng)快繁技術,它是指在植物組織培養(yǎng)過程中改變碳源的種類,以二氧化碳代替糖作為植物體的碳源,并控制影響植物生長發(fā)育的環(huán)境因子,促進植物進行光合作用。植物無糖組織培養(yǎng)快繁技術在苗木生產(chǎn)中可以盡快實現(xiàn)一種新的植物的快速繁殖。此外,植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基主要由蛭石、纖維、珍珠巖、巖棉、石砂等多孔無機材料組成,成本低、透氣性好,據(jù)報道,可以使小植株的生根率和質量大大提高。無糖組織微增殖的研究和實驗雖然已經(jīng)取得了成功,但仍存在一些問題,體細胞無性系的物理特性,需要特定的生長環(huán)境、微觀環(huán)境,如不同的基質和容器。與一般的微型繁殖相比,無糖組織是培養(yǎng)自養(yǎng)的,這就要求外植體具有優(yōu)質的芽和莖,便于進行光合作用,以確保正常生長。

3園藝植物組培育苗技術的特點

植物組織培養(yǎng)之所以發(fā)展得如此之快,應用的范圍如此之廣泛,是由于具備以下幾個特點。

3.1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)基質和小氣候環(huán)境條件下進行生長的,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,且生長條件均衡,對植物生長極為有利,便于穩(wěn)定地進行培養(yǎng)生產(chǎn)。

3.2生長周期短,繁殖率高

植物組織培養(yǎng)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20d~30d為一個周期。所以,雖然植物組織培養(yǎng)需要一定設備及能源消耗,但由于植物材料能按幾何級數(shù)繁殖生產(chǎn),且能及時提供規(guī)格一致的優(yōu)質種苗或脫病毒種苗[3],故總體來說成本低廉。

4園藝植物組培育苗技術的改善對策

4.1接種室定時滅菌

在每次接種的前半個小時內都要用消毒劑對接種室內的設備、工作臺面、器材等進行殺菌滅毒,再用紫外線光燈照射20min。在組培的過程中,除了培養(yǎng)基、接種材料、器皿等要保持無菌以外,接種時更要嚴格進行無菌操作。

4.2嚴格把控植物材料的選擇

由于不同的植物材料品種、不同的取材部位、取材大小等的帶菌量也不同,為此,在取材時也應仔細選擇,盡量避免選擇有細菌的材料。如果外植體的生存條件比較臟的話,可以在室內或無菌條件下對枝條進行液體催芽培養(yǎng),從而降低污染率。

4.3提高植物組培育基質量

培養(yǎng)基好比土壤,它是植物組織培養(yǎng)過程中離體材料獲取營養(yǎng)而賴以生存的條件。培養(yǎng)基的基本組成成分有:無機營養(yǎng)物、碳源、維生素、生長調節(jié)物質和有機附加物等。根據(jù)培養(yǎng)基形態(tài)的不同,可以將培養(yǎng)基分為固體培養(yǎng)基與液體培養(yǎng)基[4]。固體培養(yǎng)基是指加凝固劑的培養(yǎng)基,加入凝固劑后,加熱溶解,將它們分別裝入常用的培養(yǎng)器皿中冷卻即可得到固體培養(yǎng)基;而液體培養(yǎng)基一般是指不加凝固劑的培養(yǎng)基。目前,大多數(shù)企業(yè)在實際生產(chǎn)中仍以固體介質為主要介質,這是因為液體培養(yǎng)基容易出現(xiàn)由于缺氧造成培養(yǎng)物死亡的現(xiàn)象,而固體培養(yǎng)基方便觀察培養(yǎng)物,而且移動方便,同時固體培養(yǎng)基可以使植物生長得更快。但一些固體培養(yǎng)基比如橡膠固化劑等存在一些明顯的問題,它會使營養(yǎng)分布不均勻,使得植物生長發(fā)育不一致,這主要是由于培養(yǎng)基的接觸面積小,各種養(yǎng)分的擴散速度不同,所以會造成養(yǎng)分在培養(yǎng)基上分布不均勻,進而造成植物的不良生長。近年來,由于固體培養(yǎng)基存在各種缺陷,人們也在不斷探索發(fā)現(xiàn)新的培養(yǎng)基。相關研究人員在研究新型培養(yǎng)基時,在培養(yǎng)容器中種植巖棉并將其作為培養(yǎng)基載體,結果表明,使用巖棉后,植物苗的根數(shù)和根的長度明顯增加。此外,使用巖棉塊可以使試管苗下部的根部獨立,從而減少了根部之間相互纏繞的現(xiàn)象,減少了植物苗根部受到的傷害。

4.4提高植物組培育苗器皿的質量

傳統(tǒng)的植物組培育苗器皿一般有玻璃瓶、試管、罐頭瓶等,還有一些塑料容器。玻璃器皿如玻璃瓶、試管等具有很強的性能,但玻璃器皿一般價格較貴,不方便保存及運輸,極易受到損壞,容易摔碎。所以,目前很多工廠一般都會選擇塑料容器。塑料容器重量輕、運輸方便,清洗過程中不會有損耗,但塑料容器不易清洗、透光性不好,植物的生長效果不是太好,而且塑料容器會對環(huán)境造成一定的污染。近幾年來,相關研究人員也在不斷探索研究新型培養(yǎng)容器,研究出了一系列價格合適又環(huán)保的培養(yǎng)器皿。比如高分子膜培養(yǎng)器皿,它具有很強的透氣性,可以有效地保證植物根部的呼吸作用,加快容器內外氣體交換的速率,但它的價格比塑料容器稍貴。研究人員可在此基礎上不斷研發(fā)出更加符合需要的培養(yǎng)器皿[5]。

5園藝植物組培育苗技術的相關結論

植物組培技術作為一種有效的技術手段已經(jīng)被廣泛應用于各個領域。任何產(chǎn)業(yè)都需要人才和技術來支撐。園藝植物組培育苗技術涉及多個領域,需要各個領域的人才。為了打造更加和諧、文明的城市環(huán)境,政府部門必須加強園林工程建設,重視植物組培育苗技術的應用,加強實踐工作,從而培育出更為優(yōu)質的植物苗。生物技術的發(fā)展將會帶動園林植物組培育苗技術的發(fā)展,加快植物組培育苗技術的商業(yè)化進程。所以,在未來,植物組培育苗技術的科技手段將會越來越成熟,在園藝領域發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻

[1]盛玉婷.植物組織培養(yǎng)技術及應用進展[J].安徽農學通報,2008(9):45-47.

[2]郝玉華.我國植物組織培養(yǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望[J].江蘇農業(yè)科學,2008(4):20-23.

[3]許鳳芹,劉桂茹,楊學舉.植物組織培養(yǎng)研究進展[J].河北農業(yè)科學,2005(1):99-103.

[4]張東旭,周增產(chǎn),卜云龍,等.植物組織培養(yǎng)技術應用研究進展[J].北方園藝,2011(6):209-213.

[5]侯典云,王聰睿,胥華偉,等.植物無糖組培快繁技術的應用[J].安徽農學通報(上半月刊),2010,16(11):72,148.

作者:單春生 單位:徐州市園林建設管理中心