植物组织培养一般分为以下几种:
1、胚胎培养
指以从胚珠中分离出来的成熟或未成熟胚为外植体的离体无菌培养。
2、器官培养
指以植物的根、茎、叶、花、果等器官为外植体的离体无菌培养,如根的根尖和切段,茎的茎尖、茎节和切段,叶的叶原基、叶片、叶柄、叶鞘和子叶,花器的花瓣、雄蕊(花药、花丝)、胚珠、子房、果实等的离体无菌培养。
3、组织培养
指以分离出植物各部位的组织(如分生组织、形成层、木质部、韧皮部、表皮、皮层、胚乳组织、薄壁组织、髓部等),或已诱导的愈伤组织为外植体的离体无菌培养。这是狭义的植物组织培养。
4、细胞培养
指以单个游离细胞(如用果酸酶从组织中分离的体细胞,或花粉细胞,卵细胞)为接种体的离体无菌培养。
5、原生质体培养。
指以除去细胞壁的原生质体为外植体的离体无菌培养
组织培养的特点
1、培养条件可以人为控制
组织培养采用的植物材料完全是在人为提供的培养基和小气候环境条件下进行生长,摆脱了大自然中四季、昼夜的变化以及灾害性气候的不利影响,且条件均一,对植物生长极为有利,便于稳定地进行周年培养生产。
2、生长周期短,繁殖率高
植物组织培养是由于人为控制培养条件,根据不同植物不同部位的不同要求而提供不同的培养条件,因此生长较快。另外,植株也比较小,往往20-30d为一个周期。所以,虽然植物组织培养需要一定设备及能源消耗,但由于植物材料能按几何级数繁殖生产,故总体来说成本低廉,且能及时提供规格一致的优质种苗或脱病毒种苗。
3、管理方便,利于工厂化生产和自动化控制
植物组织培养是在一定的场所和环境下,人为提供一定的温度、光照、湿度、营养、激素等条件,极利于高度集约化和高密度工厂化生产,也利于自动化控制生产。它是未来农业工厂化育苗的发展方向。它与盆栽、田间栽培等相比省去了中耕除草、浇水施肥、防治病虫等一系列繁杂劳动,可以大大节省人力、物力及田间种植所需要的土地
常用的植物培养方法除传统的土壤培养法(土培法)外,还有一些人工培养法(无土栽培技 术)逐步在农业科学研究和生产实践中应用,如溶液培养法(水培法)、砂基培养法(砂培法)、气培法(气栽法)和营养膜法(营养液膜技术)等。
① 水培法又称溶液培养法,是在含有全部或部分营养元素的溶液中栽培植物的方法。 ② 砂培法或砂基培养法是以洗净的石英砂、珍珠岩、蛭石或玻璃球等(中性物质)作为支 持物,加入含有全部或部分营养元素的溶液来栽培植物的方法。
③ 气培法或气栽法。将根系置于营养液气雾中栽培植物的方法。
④ 营养膜法或营养液膜技术。将植物培养在一个稍微倾斜的长槽中,让溶液向下流,形成 一层通气良好的营养液的薄膜。
人工培养法研究植物营养的最大优点是,能人为地控制营养液的成分,通过加入或除去某些元 素,观察植物的生长发育情况及缺素症状,可以判定某元素是否属于必需元素以及它的生理作用。 人工培养法自诞生之日到现在已有140多年的历史了,它不单单可以用于判断植物的必需元 素和缺素症状,而且已成为一种切实可行的农业生产手段。
20世纪70年代以来发展的间歇水培 法、气培法以及营养液膜技术已用于蔬菜和花丼,以及某些农作物(如马铃薯微型薯的快繁)的 生产栽培。目前,美国已把无土栽培列为当代十大技术发展之一。
1、有性繁殖
有性繁殖也称种子繁殖,是用花卉种子进行繁殖的过程。近年来也有将种子中的胚取出,进行培养以形成新株,称为"胚培养"方法。大部分一、二年生草花和部分多年生草花常采用种子繁殖,这些种子大部分为f1代种子,具有优良的性状,但需要每年制种。如翠菊、鸡冠花、一串红、金鱼草、金盏菊、百日草、三色堇、矮牵牛等。
2、无性繁殖
无性繁殖也称营养繁殖,是用花卉营养体的一部分(根、茎、叶、芽)为材料,利用植物细胞的全能性而获得新植物的繁殖方法。通常包括分生、扦插、嫁接、压条等方法。温室木本花卉、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。如一品红、变叶木、金盏菊、矮牵牛、瓜叶菊等。仙人掌多浆植物也常采用扦插、嫁接繁殖。
1、植物组织培养实验室的设计原则: ①实验室最好设缓冲间或走道,以方便出入,减少污染; ②培养室最好建在南面,并设大窗户以利自然采光,减少能耗; ③培养室及接种室均不宜过大,并装滑动门,接种室还需设一缓冲间,以减少污染。
2、决定组培实验室规模的因素: ①所要进行的实验的性质; ②所能得到的经费的多少。 3、组培实验室的布局: 基本要求:便于隔离、便于操作、便于灭菌、便于观察。
布局:一般按自然工作程序先后,安排成一条连续的生产线,应避免交叉或倒排。 二、植物组织培养实验室的组成及其功能: 1.基本实验室: ①准备室:可分为洗涤室、试剂室、培养基室、灭菌室等 功能:进行一切与实验有关的准备工作,包括器皿洗涤、试剂的配制及培养基的制备、灭菌和贮存等。
要求:宽敞明亮,通风条件好。 设备:洗涤池、工作台、试剂柜、冰箱、天平、微波炉、烘箱、高蒸汽灭菌锅等。
②接种室:也可置于准备室内僻静的一角 功能:进行无菌操作。 要求:房间一般不宜过大,需设一缓冲间,要求封闭性好,干燥清洁,能较长时间保持无菌。
设备:超净工作台、空调等。 ③培养室: 功能:对离体材料进行控制培养。
要求:能控制光照和温度(25℃±2℃),防止微生物感染,保持干燥和清洁。 设备:培养架、摇床、空调等。
2.辅助实验室: ①驯化移栽室: 功能:提供组培苗炼苗的环境。 要求:能控温调湿、控光通风。
②育苗温室或大棚: 功能:生产商品苗。 要求:能控制光照和湿度,并具一定的保温性能。
③细胞学实验室:观察室 功能:对培养材料进行细胞学鉴定和研究。 要求:清洁、明亮、干燥,使各种光学仪器不受潮湿和灰尘污染。
④摄影室及暗室:在有条件的情况下建立。 功能:进行培养材料的摄影记录和胶片冲印。
⑤生化分析室:在以培养细胞产物为主要目的的实验室中,应建立相应的分析化验实验室,以便于对培养物的有效成分随时进行取样检查。 三、常用仪器设备: 1、基本设备:冰箱、天平、酸度计、电蒸馏水器、纯水器、电炉、培养基分装器、搅拌器、恒温水浴锅等。
2、灭菌设备:蒸汽压力灭菌锅、干热消毒柜、过滤灭菌装置、喷雾消毒器、紫外灯。 3、无菌操作设备:净化工作台、接种箱。
4、光温控制设备:时间程序控制器、空调及温度感应器等。 5、细胞培养设备:培养设备根据需要而定,包括培养架、培养箱、摇床、生物反应器等。
6、细胞学鉴定设备:光学研究显微镜、实体显微镜、倒置显微镜。 7、其它设备:如果有条件和需要可配制摄影设备、生化分析设备等。
四、常用工具: 1、培养容器: (1)玻璃容器:如培养皿、三角瓶、试管、广口瓶、罐头瓶等,要求无色、透光,不产生折射。 (2)塑料容器:材质轻、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、无毒; ②可重复使用容器:如聚丙烯、聚碳酸酯材料,要求耐高温高压。
2、一般容器:烧杯、广口瓶、试剂瓶等 3、计量器皿:量筒、容量瓶、移液管等 4、金属用具:镊子、剪刀、解剖刀、接种针、接种铲等 5、其他用具:滴瓶、玻璃棒、漏斗、注射器、周转筐、试管架、酒精灯等。
组织培养的方法和步骤要根据培养目的适当选取材料,选择原则:易于诱导、带菌少。
要选取植物组织内部无菌的材料。这一方面要从健壮的植株上取材料,不要取有伤口的或有病虫的材料。
另一方面要在晴天,最好是中午或下午取材料,决不要在雨天、阴天或露水未干时取材料。因为健壮的植株和晴天光合呼吸旺盛的组织,有自身消毒作用,这种组织一般是无菌的。
培养材料的消毒 从外界或室内选取的植物材料,都不同程度地带有各种微生物。这些污染源一旦带人培养基,便会造成培养基污染。
因此,植物材料必须经严格的表面灭菌处理,再经无菌操作手续接到培养基上。第一步,将采来的植物材料除去不用的部分,将需要的部分仔细洗干净,如用适当的刷子等刷洗。
把材料切割成适当大小,即灭菌容器能放人为宜。置自来水龙头下流水冲洗几分钟至数小时,冲洗时间视材料清洁程度而宜。
易漂浮或细小的材料,可装入纱布袋内冲洗。流水冲洗在污染严重时特别有用。
洗时可加入洗衣粉清洗,然后再用自来水冲净洗衣粉水。洗衣粉可除去轻度附着在植物表面的污物,除去脂质性的物质,便于灭菌液的直接接触。
当然,最理想的清洗物质是表面活性物质—吐温。第二步是对材料的表面浸润灭菌。
要在超净台或接种箱内完成,准备好消毒的烧杯、玻璃棒、70%酒精、消毒液、无菌水、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湿的作用,加之70%酒精穿透力强,也很易杀伤植物细胞,所以浸润时间不能过长。有一些特殊的材料,如果实、花蕾、包有苞片、苞叶等的孕穗,多层鳞片的休眠芽等等,以及主要取用内部的材料,则可只用70%酒精处理稍长的时间。
处理完的材料在无菌条件下,待酒精蒸发后再剥除外层,取用内部材料。第三步是用灭菌剂处理。
表面灭菌剂的种类较多,可根据情况选取1—2种使用见表。第四步是用无菌水涮洗,涮洗要每次3min左右,视采用的消毒液种类,涮洗3-l0次左右。
无菌水涮洗作用是免除消毒剂杀伤植物细胞的副作用注意:①酒精渗透性强,幼嫩材料易在酒精中失绿,所以浸泡时间要短,防止酒精杀死植物细胞。②老熟材料,特别是种子等可以在酒精中浸泡时间长一些,如种子可以浸泡5分钟。
③升汞的渗透力弱,一般浸泡10分钟左右,对植物材料的杀伤力不大。④漂白粉容易导致植物材料失绿,所以对于幼嫩材料要慎用。
⑤在消毒液中加入浓度为0.08—0.12%的吐温20或80(一种湿润剂),可以降低植物材料表面的张力,达到更好的消毒效果。灭菌剂 使用浓度(%) 持续时间(min) 去除的难易 效果次氯酸钙 9~10 5~30 易 很好次氯酸钠 2 5~30 易 很好氯化汞 0.1~1 5~8 较难 最好抗菌素 4~50mg/L 30~60 中 较好制备外植体 将已消毒的材料,用无菌刀、剪、镊等,在无菌的环境下,剥去芽的鳞片、嫩枝的外皮和种皮胚乳等,叶片则不需剥皮。
在操作中严禁用手触动材料。接种和培养 (一)接种在无菌坏境下,将切好的外植体立即接在培养基上,每瓶接种1-2个,以防止交叉污染。
(二)封口接种后,瓶、管用无菌药棉或盖封口,培养皿用无菌胶带封口。 (三)温度培养基大多应保持在25℃左右,但要因花卉种类及材料部位的不同而区别对待。
增殖外植体的增殖是组培的关键阶段,在新梢等形成后为了扩大繁殖系数,需要继代培养。把材料分株或切段转入增殖培养基中,增殖培养基一般在分化培养基上加以改良,以利于增殖率的提高。
增殖1个月左右后,可视情况进行再增殖。根的诱导继代培养形成的不定芽和侧芽等一般没有根,必须转到生根培养基上进行生根培养。
1个月后即可获得键壮根系。组培苗的炼苗移栽 试管苗从无菌到光、温、湿稳定的环境进入自然环境,必须进行炼苗。
一般移植前,先将培养容器打开,于室内自然光照下放3天,然后取出小苗,用自来水把根系上的营养基冲洗干净,再栽入已准备好的基质中,基质使用前最好消毒。移栽前要适当遮荫,加强水分管理,保持较高的空气湿度(相对湿度98%左右),但基质不宜过湿,以防烂苗。
植物组织培养方法 1 MS培养基的配制包括以下步骤.培养基母液的配制和保存 MS培养基含有近30种营养成分,为了避免每次配制培养基都要对这几十种成分进行称量,可将培养基中的各种成分,按原量的20倍或200倍分别称量,配成浓缩液,这种浓缩液叫做培养基母液.这样每次使用时,取其总量的1/20(50 mL)或1/200(5 mL),加水稀释,制成培养液.现将制备培养基母液所需的各类物质的量列出,供配制时使用.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 铁盐(母液Ⅲ) FeSO4·7H2O 5 560 Na2-EDTA·2H2O 7 460 有机成分(母液Ⅳ) ⅣA 肌醇 20 000 ⅣB 烟酸 100 盐酸吡哆醇(维生素B6) 100 盐酸硫胺素(维生素B1) 100 甘氨酸 400 以上各种营养成分的用量,除了母液Ⅰ为20倍浓缩液外,其余的均为200倍浓缩液.上述几种母液都要。
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