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)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(diǎn)含有病毒的數(shù)量極少,幾乎檢測不出病" />
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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)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(diǎn)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(fèi)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(diǎn)。
(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(xiàng)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(kuò)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(yùn)用組織培養(yǎng),苗木的復(fù)壯過程很明顯,對于長期運(yùn)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(diǎn)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(jī)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(jī)會比其他兩種途徑都大。
三、組織培養(yǎng)對實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室及設(shè)備有一定的要求。
1.實(shí)驗(yàn)室方面(1)化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(fèi),建議較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(shí)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(jì):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(jī):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)用較多的為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,莖尖是較好的部位,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(qiáng)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,較后用無菌水沖洗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。培育無病毒苗則應(yīng)在1毫米以下,然后用解剖針或槍式鑷子將材料接種到培養(yǎng)瓶內(nèi)。工具用完即應(yīng)在95%酒精中蘸一下,用干熱滅菌器或用火焰消毒法消毒,避免工具帶菌造成交叉污染。操作時應(yīng)穿工作服、戴工作帽,事先洗凈手,然后再用酒精棉擦拭一遍。
3.無菌培養(yǎng)體系的建立選擇健壯無病蟲害的花卉植物母株,種植于室內(nèi)或溫室中經(jīng)過蒸汽消毒的培養(yǎng)基上,2至4周后,再從母株上采取剛生長不久的莖頂或芽體(這些部位分生能力強(qiáng)且不易受污染)。莖頂或芽體以清水洗滌干凈后,先用70%(體積數(shù),下同)的酒精表面消毒15至30秒,再用1.0克/升的升汞(HgCl 2)溶液(以浸沒莖頂或芽體為準(zhǔn))消毒10分鐘左右,然后,再用無菌水沖洗5至7次。在超凈臺內(nèi),先用無菌濾紙吸干莖頂或芽體表面的水分,然后摘取適當(dāng)大小的莖尖或芽體于誘芽培養(yǎng)基中培養(yǎng)。
誘芽培養(yǎng)基可采用基本培養(yǎng)基
MS,生根培養(yǎng)基可用1/2MS。激素可控制在6-BA(6-卞基腺嘌呤)1至5毫克/升,NAA(萘乙酸)0.1至0.5毫克/升范圍內(nèi)。誘芽、生根培養(yǎng)基附加的蔗糖量分別為30克/升和15克/升左右,瓊脂7至8克/升,pH值為5.7至5.8。培養(yǎng)溫度為23℃至27℃。光照時間每天為10至14小時,光照強(qiáng)度為1000至2000勒克斯。
4.叢生芽的分化及增殖篩選合適的培養(yǎng)基進(jìn)行芽分化及增殖培養(yǎng),而后繼代培養(yǎng),以使外植體在短期內(nèi)產(chǎn)生大量不定芽。
花卉材料接種后放到培養(yǎng)室培養(yǎng)。培養(yǎng)室是花卉材料培養(yǎng)生長的場所,一般幾至十幾平方米皆可。高度約2米左右,空間小,可節(jié)省控溫能源。把培養(yǎng)材料放在培養(yǎng)架上培養(yǎng)。培養(yǎng)架可由木材或金屬制成,4至5層,每層高40至50厘米,常規(guī)方法是將日光燈裝在上方。架長1.2米左右,與40瓦日光燈長度一致,寬80至90厘米。每一層可裝2盞日光燈,這樣培養(yǎng)時的照度約為3000勒克斯。
目前市場上有一種加入稀土的植物培養(yǎng)補(bǔ)光燈,一盞燈的亮度和強(qiáng)度相當(dāng)于兩盞日光燈。經(jīng)過實(shí)驗(yàn),這種燈下培養(yǎng)的植物葉片或莖中的色素形成充分,對植物生長有利,值得推廣。另外,可以節(jié)約一倍多的能源,不但降低散熱,也可減少空調(diào)的工作強(qiáng)度,從而大大降低培養(yǎng)成本。
培養(yǎng)室大多采取晝夜恒溫培養(yǎng),其溫度為25℃±2℃,也有采取晝夜變溫培養(yǎng)的,夜晚溫度可低些,這應(yīng)根據(jù)花卉生長需要而定。每天燈光照明12至16小時。
5.壯苗生根增殖繁殖所得到的不定芽,要轉(zhuǎn)移到不含任何激素,或者不含任何細(xì)胞分裂素而只含有一定量生長素的生根培養(yǎng)基中,經(jīng)誘導(dǎo)生根培養(yǎng),才能得到完整的組培苗。
6.試管苗煉苗處理及移植(假植)生根苗的移栽是組織培養(yǎng)育苗的重要一環(huán),只有移栽成活才能達(dá)到快速育苗的目的。
花卉試管苗由人工提供各方面優(yōu)越條件,一般生長發(fā)育好,根系也多?墒峭捎跊]掌握其特性,而造成移栽時成活率不高。
這是因?yàn),花卉材料在瓶中處于異養(yǎng)生活狀態(tài),可以說比溫室生長的花卉還要嬌嫩得多。而突然從瓶中移到土壤讓其過自養(yǎng)生活,往往由于變化太劇烈而造成損傷甚至死亡。為此,將已生根的瓶苗移出進(jìn)行煉苗,應(yīng)注意調(diào)控光線與溫度。經(jīng)常調(diào)整瓶子位置,使其各個方向均勻受光。2至3天后,可適當(dāng)旋松瓶蓋,使空氣慢慢進(jìn)入,使瓶苗逐步適應(yīng)自然環(huán)境,增強(qiáng)抗逆力。
將長到一定大。5至6片真葉或苗高4至5厘米)、生有4至5條根的組培苗經(jīng)開瓶煉苗后,洗掉苗上的培養(yǎng)基,將其移栽到保水、透氣性好的基質(zhì)或苗床土中。理想的基質(zhì)是蛭石,一般為河沙、蛭石、園土等按一定比例混合而成。移栽后的組培苗前期宜生長在適溫、適濕的環(huán)境中,逐漸使其適應(yīng)外界環(huán)境。
煉苗7至10天后進(jìn)行移植。移植(假植)前,將瓶苗根部的培養(yǎng)基洗凈,依大小進(jìn)行分級。將已分級的瓶苗以溝植或穴植方式植入栽培基質(zhì)中。移植初期的一周內(nèi),應(yīng)采用塑料薄膜覆蓋和用噴霧器澆定根水等措施,以保持濕度,并遮去50%至60%的陽光。試管苗經(jīng)2至3周馴化后,即可移至培養(yǎng)土中。
組培苗由于組織幼嫩,在移植時易滋生雜菌,造成苗霉?fàn)或根莖處腐爛,從而導(dǎo)致死亡。因此可在整個生長期,每間隔7至10天輪換噴一次殺菌劑,如多菌靈、百菌清、甲基托布津等進(jìn)行預(yù)防,而且可以用0.1%多菌靈洗根,并在種植后用它來澆透水,以清除雜菌對首次移栽幼苗的危害。
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由生長點(diǎn)途徑誘導(dǎo)出的菊花小植株
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由菊花葉片的愈傷組織分化出的小植株
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