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文檔簡介
1、二 環(huán)境條件 在植物組織培養(yǎng)中溫度、光照、濕度等各種環(huán)境條件,培養(yǎng)基組成、pH值、滲透壓等各種化學環(huán)境條件都會影響組織培養(yǎng)育苗的生長和發(fā)育。 溫度(temperature) 因為溫度是植物組織培養(yǎng)中的重要因素,所以植物組織培養(yǎng)在最適宜的溫度下生長分化才能表現(xiàn)良好,大多數(shù)植物組織培養(yǎng)都是在2327之間進行,一般采用25 2。低于15時培養(yǎng),植物組織會表現(xiàn)生長停止,高于35時對植物生長不利。但是,不同植物培養(yǎng)的適溫不同,百合的最適溫度是20、月季足25-27、番茄是28。溫度不僅影響植物組織培養(yǎng)育苗的生長速度,也影響其分化增殖以及器官建成等發(fā)育進程。如煙草芽的形成以28為最好,在120以下,33以
2、上形成率皆最低。不同培養(yǎng)目標采用的培養(yǎng)溫度也不同,百合鱗片在30以下再生的小鱗莖的發(fā)葉速度和百分率都比在25以下的高。桃胚在25條件進行一定時間的低溫處理,有利于提高胚培養(yǎng)成活率。用35處理草莓的莖尖分生組織35d,可得到無病毒苗。 光照(light) 組織培養(yǎng)中光照也是重要的條件之一,主要表現(xiàn)在光強、光質(zhì)、以及光照時間方面 1光照強度(light intensity)光照強度對培養(yǎng)細胞的增殖和器官的分化有重要影響,從目前的研究情況看,光照強度對外植體及細胞的最初分裂有明顯的影響。一般來說,光照強度較強,幼苗生長的粗壯,而光照強度較弱幼苗容易徒長。2光質(zhì)(light wave)光質(zhì)對愈傷組織誘
3、導(dǎo),培養(yǎng)組織的增殖以及器官的分化都有明顯的影響。如百合珠芽在紅光下培養(yǎng),8周后,分化出愈傷組織。但在藍光下培養(yǎng),幾周后才出現(xiàn)愈傷組織,而唐菖蒲子球塊接種15d后,在藍光下培養(yǎng)首先出現(xiàn)芽,形成的幼苗生長旺盛,而白光下幼苗纖細。3光周期(light period)試管苗培養(yǎng)時要選用一定的光暗周期來進行組織培養(yǎng),最常用的周期是16h的光照,8h的黑暗。研究表明,對短日照敏感的品種的器官組織,在短日照下易分化,而在長日照下產(chǎn)生愈傷組織,有時需要暗培養(yǎng),尤其是一些植物的愈傷組織在暗下比在光下更好。如紅花、烏飯樹的愈傷組織。 濕度 (humidity)濕度的影響包括培養(yǎng)容器保持和環(huán)境的濕度條件,容器內(nèi)主要
4、受培養(yǎng)基水分含量和封口材料的影響。前者又受瓊脂含量的影響。在冬季應(yīng)適當減少瓊脂用量,否則,將使培養(yǎng)基干硬,以致不利于外植體接觸或插進培養(yǎng)基,導(dǎo)致生長發(fā)育受阻。封口材料直接影響容器內(nèi)濕度情況,但封閉性較高的封口材料易引起透氣性受阻,也會導(dǎo)致植物生長發(fā)育受影響。環(huán)境的相對濕度可以影響培養(yǎng)基的水分蒸發(fā),一般要求70%80%的相對濕度,常用加濕器或經(jīng)常灑水的方法來調(diào)節(jié)濕度。濕度過低會使培養(yǎng)基喪失大量水分,導(dǎo)致培養(yǎng)基各種成分濃度的改變和滲透壓的升高,進而影響組織培養(yǎng)的正常進行。濕度過高時,易引起棉塞長霉,造成污染。 滲透壓(penetrating pressure) 培養(yǎng)基中由于有添加的鹽類、蔗糖等化合
5、物,因此,而影響到滲透壓的變化。通常12個大氣壓對植物生長有促進作用,2個大氣壓以上就對植物生長有阻礙作用,而56個大氣壓植物生長就會完全停止,6個大氣壓植物細胞就不能生存。pH值 (pH value) 不同的植物對培養(yǎng)基最適pH值的要求也是不同的(表21),大多在5、65左右,一般培養(yǎng)基皆要求5.8,這基本能適應(yīng)大多植物培養(yǎng)的需要。 pH值適度因材料而異,也因培養(yǎng)基的組成而不同。以硝態(tài)氮作氮源和以銨態(tài)氮作氮源就不一樣,后者較高一些。一般來說當pH值高于65時,培養(yǎng)基全變硬;低于5時,瓊脂不能很好地凝固。因為高溫滅菌會降低pH值(約0.20.3個pH值)因此在配制時常提高pH值0203單位。p
6、H值大小調(diào)整可用01M的NaOH和0IM的HCI來調(diào)整。lml的NaOH可使pH值升高02單位,lml的HCl可使pH值降低02單位。調(diào)節(jié)時一定要充分攪拌均勻。 種類最適pH值種類最適pH值杜鵑4.0月季5.8越桔4.5胡蘿卜、石刁柏6.0蠶豆5.5桃7.0番茄5.7 不同植物的最適不同植物的最適pH值值 氧氣(oxygen) 氧氣是組織培養(yǎng)中必需的因素,瓶蓋封閉時要考慮通氣問題,可用附有濾氣膜的封口材料。通氣最好的是棉塞封閉瓶口,但棉塞易使培養(yǎng)基干燥,夏季易引起污染。固體培養(yǎng)基可加進活性炭來增加通氣度,以利于發(fā)根。培養(yǎng)室要經(jīng)常換氣,改善室內(nèi)的通氣狀況。液體振蕩培養(yǎng)時,要考慮振蕩的次數(shù)、振幅等
7、,同時要考慮容器的類型、培養(yǎng)基等 第二節(jié) 培養(yǎng)基的制備 一、母液(stock solution)的配制和保存在植物組織培養(yǎng)工作中,配制培養(yǎng)基是日常必備的工作。為簡便起見,通常先配制一系列母液,即貯備液。所謂母液是欲配制液的濃縮液,這樣不但可以保證各物質(zhì)成分的準確性及配制時的快速移取,而且還便于低溫保藏。一般母液配成比所需濃度高10-100倍。母液配制時可分別配成大量元素、微量元素、鐵鹽、有機物和激素類等。配制時注意一些離子之間易發(fā)生沉淀,如Ca2+和S042+,Ca2+、Mg2+和PO43- 一起溶解后,會產(chǎn)生沉淀,一定要充分溶解再放入母液中。配制母液時要用蒸餾水或重蒸餾水。藥品應(yīng)選取等級較高
8、的化學純或分析純。藥品的稱量及定容都要準確。各種藥品先以少量水讓其充分溶解,然后依次混合。一般配成大量元素、微量元素、鐵鹽、維生素等母液,其中維生素、氨基酸類可以分別配制,也可以混在一起。母液配好后放人冰箱內(nèi)低溫保存,用時再按比例稀釋。 母液的配制方法: 單配法:將培養(yǎng)基配方中的各種成分分別配成一定濃度的母液。一般用a:b表示,即每b毫升溶液中含有a毫克溶質(zhì)。 混配法:將幾類營養(yǎng)成分按配方中的用量擴大一定倍數(shù)稱量,分別溶解后每一類混合在一起定容到一定體積配成混合母液,濃度可用a mg/L表示,即配制一升培養(yǎng)基吸取該母液a ml. 生長素配制時可先用少量95%酒精助溶。2,4D可用O1molL的
9、NaOH或KOH助溶,加入溫水定容。生長素常配成1mgml的溶液貯于冰箱中備用。 細胞分裂素類一般先用少量1N鹽配溶解后,再加入溫水冷卻后定容, 鐵鹽配法(MS為例):在裝有400ml 蒸餾水的燒杯中加入2??列遭c,溶解后加入3.73g EDTA-Na2,加熱使其全部溶解,然后邊攪拌邊慢慢加入2.78g FeSO4.7H2O直至全部溶解,冷卻后定容至500ml,置于冰箱中備用。第三節(jié) 培養(yǎng)基的選擇 在建立一個新的實驗體系時,為了能研制出一種適合的培養(yǎng)基,最好先由一種已被廣泛使用的基本培養(yǎng)基(如Ms培養(yǎng)基或B5培養(yǎng)基)開始。當通過一系列的實驗,對這種培養(yǎng)基做了某些定性和定量的小變動之后,即有可能
10、得到一種能滿足實驗需要的新培養(yǎng)基,選擇最佳培養(yǎng)基。常用試驗方法主要有單因子試驗、多因子試驗及廣譜實驗等。 一、單因子試驗在單因子試驗中由于培養(yǎng)基中其他成分都維持在一般水平上,所以只變動一個因子,就可以找出這一因子對試驗的影響和影響的程度。例如Ms基本培養(yǎng)基的其他成分和用量都不變,只變動NAA用量對某一培養(yǎng)物生根的影響,這種只研究一個因素的試驗就是單因子試驗。生物學試驗不同于物理學或化學試驗,最顯著的差別是在生物學試驗中必需設(shè)置對照組與試驗組,試驗組可以有一組或幾組,隨試驗的復(fù)雜性而設(shè)置,對照組也可能有一組以上。試驗中要求對照組與試驗組中的試驗個體,即植物組織塊或其他培養(yǎng)物,必須在遺傳性、生理狀
11、態(tài)、前培養(yǎng)條件等方面,盡可能完全一致。以保證試驗結(jié)果是來源于試驗因子,而不是由于試驗材料的不一致導(dǎo)致的。試驗中各處理一般都要設(shè)有一定的重復(fù),以取得可靠的試驗結(jié)果。隨試驗規(guī)模和要求不同,大多每個項目要有410瓶,每瓶至少3塊培養(yǎng)物或3叢小幼苗。2種激素種激素5種濃度的實驗組合種濃度的實驗組合6-BAmg/L) 0 0.5 2.5 5 10NAA 0 1 2 3 4 5(mg/L) 0.5 6 7 8 9 10 2.5 11 12 13 14 15 5 16 17 18 19 20 10 21 22 23 24 25 對培養(yǎng)基中兩個或兩個以上因素進行研究的試驗稱為多因子實驗,試驗可采用完全試驗方案
12、,也可選用正交設(shè)計方案,完全試驗方案具有均衡完全的特點,各個因子的每個水平都相互搭配,構(gòu)成了所有可能的處理組合,如研究NAA和6BA的最佳濃度組合,每個因子各設(shè)5個濃度水平(0,0.5,2.5,5,10mgL),這兩種因子各種濃度的所有組合,就構(gòu)成了一個具有25項處理的試驗見表33。 二、多因子試驗完全試驗方案試驗因子越多,處理數(shù)越多,試驗越復(fù)雜,消耗的精力、物力越多。為了減少試驗處理,但又能準確全面地獲得試驗信息,通常采用正交試驗。例如,采用正交設(shè)計,在使用此表時就可以安排4個因子,3種水平的試驗,一共做9種不同搭配的試驗,其結(jié)果相當于做了27次種種搭配的試驗。正交試驗雖然是多因素搭配在一起
13、的試驗,但是在試驗結(jié)果的分析中,每一種因素所起的作用卻又能夠明白無誤地表現(xiàn)出來。因此,一次系統(tǒng)的試驗結(jié)果,就可以把問題分析得清清楚楚,用有限的時間取得成倍的收獲。在組織培養(yǎng)研究中,可用于同時探求培養(yǎng)基中適宜的幾種成分的用量,如細胞分裂素、生長素、糖和其他成分的用量。三、逐步添加和逐步排除的試驗方法 在植物組織分化與再生的研究中,在沒有取得可靠的分化與再生之前,往往添加各種有機營養(yǎng)成分,而在取得了穩(wěn)定的再生之后,就可以逐步減少這些成分。在逐步添加時是使試驗成功,在逐步減少時是縮小范圍,以便找到最有影響力的因子,或是為了實用上的需要竭力使培養(yǎng)基簡化,以降低成本和利于推廣。在尋求最佳激素配比時,也經(jīng)
14、常用到這種加加減減的簡單方法。 四、廣譜實驗法 在廣譜實驗法中,把培養(yǎng)基中所有組分分為4大類:無機鹽、有機營養(yǎng)物質(zhì)(蔗糖、氨基酸和肌醇等)、生長素、細胞分裂素。對每一類物質(zhì)選定低(L)、中(M)、和高(H)3個濃度。4類物質(zhì)各3種濃度的自由組合即構(gòu)成了一項包括81個處理的實驗。在這81個處理中最好的一個可用4個字母表示。例如,一個包含中等濃度無機鹽,低等濃度生長素、中等濃度細胞分裂素和高等濃度有機營養(yǎng)物質(zhì)的處理即可表示為MLMH。達到這個階段,再試用不同類型的生長素和細胞分裂素即可找到培養(yǎng)基的最佳配方。這是因為不同類型的生K素和細胞分裂素對不同植物的活性有所不同。 第四章第四章 操作技術(shù)操作技
15、術(shù) 第一節(jié) 滅菌和接種 滅菌是組織培養(yǎng)重要的工作之一。初學者首先要清楚有菌和無菌的范疇。有菌的范疇是:凡是暴露在空氣中的物體,接觸自然水源的物體,至少它的表面都是有菌的。依此觀點,無菌室等未經(jīng)處理的地方、超凈臺表面、簡單煮沸的培養(yǎng)基、我們使用的刀、剪在未處理之前、我們身體的整個外表及與外界相連的內(nèi)表,如整個消化道、呼吸道,即我們呼出的氣體、培養(yǎng)容器無論洗得多干凈等等都是有菌的。 這里所指的菌,包括細菌、真菌、放線菌、藻類及其他微生物。茵的特點是:極小,肉眼看不見。無處不在,無時不有,無孔不人。在自然條件下忍耐力強,生活條件要求簡單,繁殖力極強,條件適宜時便可大量滋生。 無菌的范疇是:經(jīng)高溫灼燒
16、或一定時間蒸煮過后的物體,經(jīng)其他物理的或化學的滅菌方法處理后的物體(當然這些方法必須已經(jīng)證明是有效的),高層大氣、巖石內(nèi)部、健康的動、植物的不與外部接觸的組織內(nèi)部,強酸強堿,化學元素滅菌劑等表面和內(nèi)部等等都是無菌的。從以上可以看出:在地球表面無菌世界要比有菌世界小得多。 菌是指用物理或化學的方法,殺死物體表面和孔隙內(nèi)的一切微生物或生物體,即把所有生命的物質(zhì)全部殺死。與此相關(guān)的一個概念是消毒,它指殺死、消除或充分抑制部分微生物,使之不再發(fā)生危害作用,顯然經(jīng)過消毒,許多細菌芽孢、霉菌的厚垣孢子等不會完全殺死,即由于在消毒后的環(huán)境里和物品上還有活著的微生物,所以通過嚴格滅菌的操作空間(接種室、超凈臺
17、、等)和使用的器皿,以及操作者的衣著和手都不帶任何活著的微生物。在這樣的條件下進行的操作,就叫做無菌操作。 常用的滅菌方法 常用的滅菌方法可分為物理的和化學的兩類,即:物理方法如干熱(烘燒和灼燒)、濕熱(常壓或高壓蒸煮)、射線處理(紫外線、超聲波、微波)、過濾、清洗和大量無菌水沖洗等措施;化學方法是使用升汞、甲醛、過氧化氫、高錳酸鉀、來蘇兒、漂白粉、次氯酸鈉、抗菌素、酒精化學藥品處理。這些方法和藥劑要根據(jù)工作中的不同材料不同目的適當選用。 濕熱滅菌(培養(yǎng)基) 培養(yǎng)基在制備后的24h內(nèi)完成滅菌工序。高壓滅菌的原理是:在密閉的蒸鍋內(nèi),其中的蒸氣不能外溢,壓力不斷上升,使水的沸點不斷提高,從而鍋內(nèi)溫
18、度也隨之增加。在o1MPa的壓力下,鍋內(nèi)溫度達121。在此蒸氣溫度下,可以很快殺死各種細菌及其高度耐熱的芽孢。 注意完全排除鍋內(nèi)空氣,使鍋內(nèi)全部是水蒸氣,滅菌才能徹底。高壓滅菌放氣有幾種不同的做法,但目的都是要排凈空氣,使鍋內(nèi)均勻升溫,保證滅菌徹底。常用方法是:關(guān)閉放氣閥,通電后,待壓力上升到O05MPa時,打開放氣閥,放出空氣,待壓力表指針歸零后,再關(guān)閉放氣閥。關(guān)閥再通電后,壓力表上升達到01MPa時壓力01-015MPa,20min。對高壓滅菌后不變質(zhì)的物品,如無菌水、栽培介質(zhì)、接種用具,可以延長滅菌時間或提高壓力。而培養(yǎng)基要嚴格遵守保壓時間,既要保壓徹底,又要防止培養(yǎng)基中的成分變質(zhì)或效力
19、降低,不能隨意延長時間。對于一些布制品,如實驗服、口罩等也可用高壓滅菌。洗凈晾干后用耐高壓塑料袋裝好,高壓滅菌20-30min。高壓滅菌前后的培養(yǎng)基,其pH值下降0.2-0.3單位。高壓后培養(yǎng)基pH值的變化方向和幅度取決于多種因素。在高壓滅菌前用堿調(diào)高pH值至預(yù)定值的則相反。培養(yǎng)基中成分單一時和培養(yǎng)基中含有高或較高濃度物質(zhì)時,高壓滅菌后的pH值變化幅度較大,甚至可大于2個pH值單位。環(huán)境pH值的變化大于0.5單位就有可能產(chǎn)生明顯的生理影響。高壓滅菌通常會使培養(yǎng)基中的蔗糖水解為單糖,從而改變培養(yǎng)基的滲透壓。在8%-20%蔗糖范圍內(nèi),高壓滅菌后的培養(yǎng)基約升高043倍。培養(yǎng)基中的鐵在高壓滅菌時會催化
20、蔗糖水解,可使15%-25%的蔗糖水解為葡萄糖和果糖。培養(yǎng)基值小于5.5,其水解量更多,培養(yǎng)基中添加0.1%活性炭時,高壓下蔗糖水解大大增強,添加1%活性炭,蔗糖水解率可達5%。 防止高壓滅菌培養(yǎng)基變化的方法: (1)經(jīng)常注意搜集有關(guān)高壓滅菌影響培養(yǎng)基成分的資料,及時采取有效措施。 (2)設(shè)計培養(yǎng)基配方時盡量采用效果類似的穩(wěn)定試劑并準確掌握劑量。如避免使用果糖和山梨醇而用甘露醇,以IBA代替IAA,控制活性炭的用量(在0.1%以下)注意pH值對高壓滅菌下培養(yǎng)基中成分的影響等。 (3)配制培養(yǎng)基時應(yīng)注意成分的適當分組與加入的順序。如將磷、鈣和鐵放在最后加入。 (4)注意高壓滅菌后培養(yǎng)基pH值的變
21、化及回復(fù)動態(tài)。如高壓滅菌后的pH值常由5.80升高至6.48。而96h后又回降至5.8左右。這樣在實驗中就可以根據(jù)這一規(guī)律加以掌握。 灼燒滅菌(用于無菌操作的器械 ) 在無菌操作時,把鑷子、剪子、解剖刀等浸入95%的酒精中,使用之前取出在酒精燈火焰卜灼燒火菌。冷卻后,立即使用。操作中可采用250或500ml的廣口瓶,放入95%的酒精,以便插入工具。 干熱滅菌(玻璃器皿及耐熱用具) 干熱滅菌是利用烘箱加熱到160-180C的溫度來殺死微生物。由于在干熱條件下,細菌的營養(yǎng)細胞的抗熱性大為提高,接近芽抱的抗熱水平,通常采用170持續(xù)90min來滅菌。干熱滅菌的物品要預(yù)先洗凈并干燥,工具等要妥為包扎,
22、以免滅菌后取用時重新污染。包扎可用耐高溫的塑料。滅菌時應(yīng)漸進升溫,達到頂定溫度后記錄時間。烘箱內(nèi)放置的物品的數(shù)量不宜過多,以免妨礙熱對流和穿透,到指定時間斷電后,待充分冷涼,才能打開烘箱,以免因驟冷而使器皿破裂。干熱滅菌能源消耗太大,浪費時間。 過濾滅菌(不耐熱的物質(zhì) ) 一些生長調(diào)節(jié)劑,如赤霉素、玉米素、脫落酸和某些維生素是不耐熱的,不能用高壓滅菌處理,通常采用過濾滅菌方法。 防細菌濾膜的網(wǎng)孔的直徑為0.45m以下,當溶液通過濾膜后,細菌的細胞和真菌的孢子等因大于濾膜直徑而被阻,在需要過濾滅菌的液體量大時,常使用抽濾裝置;液量小時,可用注射器。使用前對其高壓滅菌,將濾膜裝在注射器的靠針管處,
23、將待過濾的液體裝入注射器,推壓注射器活塞桿,溶液壓出濾膜,從針管壓出的溶液就是無菌溶液。 紫外線和熏蒸滅菌(空間)(1)紫外線滅菌 在接種室、超凈臺上或接種箱里用紫外燈滅菌。紫外線滅菌是利用輻射因子滅菌,細菌吸收紫外線后,蛋白質(zhì)和核酸發(fā)生結(jié)構(gòu)變化,引起細菌的染色體變異,造成死亡。紫外線的波長為200300nm,其中以260nm的殺菌能力最強,但是由于紫外線的穿透物質(zhì)的能力很弱,所以只適于空氣和物體表面的滅菌,而且要求距照射物以不超過1.2m為宜。(2)熏蒸滅菌 用加熱焚燒、氧化等方法,使化學藥劑變?yōu)闅怏w狀態(tài)擴散到空氣中,以殺死空氣和物體表面的微生物。這種方法簡便,只需要把消毒的空間關(guān)閉緊密即可
24、。常用熏蒸劑是甲醛,熏蒸時,房間關(guān)閉緊密,按58mlm3用量,將甲醛置于廣口容器中,加5g/m3高錳酸鉀氧化揮發(fā)。熏蒸時,房間可預(yù)先噴濕以加強效果。冰醋酸也可進行加熱熏蒸,但效果不如甲醛。 化學消毒劑的種類很多,它們使微生物的蛋白質(zhì)變性,或競爭其酶系統(tǒng),或降低其表面張力,增加菌體細胞漿膜的通透性,使細胞破裂或溶解。一般說來,溫度越高,作用時間越長,殺菌效果越好。另外,由于消毒劑必須溶解于水才能發(fā)揮作用,所以要制成水溶狀態(tài),如升汞與高錳酸鉀。還有消毒劑的濃度一般是濃度越大,殺菌能力越強,但石炭酸和酒精例外。噴霧滅菌(物體表面) 物體表面可用一些藥劑涂擦、噴霧滅菌。如桌面、墻面、雙手、植物材料表面
25、等,可用70%的酒精反復(fù)涂擦滅菌,l%-2%的來蘇兒溶液以及0.25%1%的新潔爾滅也可以。植物材料表面用消毒劑滅菌 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,這一過程叫做接種。 第一步,將采來的植物材料除去不用的部分,將需要的部分仔細洗干凈,如用適當?shù)乃⒆拥人⑾?。把材料切割成適當大小,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。易漂浮或細小的材料,可裝入紗布袋內(nèi)沖洗。流水沖洗在污染嚴重時特別有用。洗時可加入洗衣粉清洗,然
26、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1030s。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,所以浸潤時間不能過長。有一些特殊的材料,如果實、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
27、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12種使用見表。滅菌劑使用濃度(%)持續(xù)時間(min)去除的難易效果次氯酸鈣910530易很好次氯酸鈉2530易很好氯化汞0.1158較難最好抗菌素450mg/L3060中較好常用滅菌劑使用濃度及效果比較表上述滅菌劑應(yīng)在使用前臨時配制,氯化汞可短期內(nèi)貯用。次氯酸鈉和次氯酸鈣都是利用分解產(chǎn)生氯氣來殺菌的,故滅菌時用廣口瓶加蓋較好;升汞是由重金屬汞離子來達到滅菌的;過氧化氫是分解中釋放原子態(tài)氧來殺菌的,這種藥劑殘留的影響較小,滅菌后用無菌水涮洗34次即可;由于用升汞液滅菌的材料,難以對升汞殘毒較難去除,所以應(yīng)當用無菌水涮洗810次,每次不少于3
28、min,以盡量去除殘毒。滅菌時,把瀝干的植物材料轉(zhuǎn)放到燒杯或其他器皿中,記好時間,倒人消毒溶液,不時用玻璃棒輕輕攪動,以促進材料各部分與消毒溶液充分接觸,驅(qū)除氣泡,使消毒徹底。在快到時間之前12min,開始把消毒液傾人一備好的大燒杯內(nèi),要注意勿使材料倒出,傾凈后立即倒入無菌水,輕攪涮洗。滅菌時間是從倒人消毒液開始,至倒入無菌水時為止。記錄時間還便于比較消毒效果,以便改正。滅菌液要充分浸沒材料,寧可多用些滅菌液,切勿勉強在一個體積偏小的容器中使用很多材料滅菌。在滅菌溶液中加吐溫80或Tnton X效果較好,這些表面活性劑主要作用是使藥劑更易于展布,更容易浸人到滅菌的材料表面。但吐溫加人后對材料的
29、傷害也在增加,應(yīng)注意吐溫的用量和滅菌時間,一般加入滅菌液的O.5%,即在100ml加入15滴。最后一步是用無菌水涮洗,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胞的副作用。 二、無菌操作 接種時由于有一個敞口的過程,所以是極易引起污染的時期,這一時期主要由空氣中的細菌和工作人員本身引起,接種室要嚴格進行空間消毒。接種室內(nèi)保持定期用1%3%的高錳酸鉀溶液對設(shè)備、墻壁、地板等進行擦洗。除了使用前用紫外線和甲醛滅菌外,還可在使用期間用70%的酒精或3%的來蘇兒噴霧,使空氣中灰塵顆粒沉降下來。無菌操作可按以下步驟進行: (1)在接種4h前用甲醛
30、熏蒸接種室,并打開其內(nèi)紫外燈進行滅菌; (2)在接種前20min,打開超凈工作臺的風機以及臺上的紫外燈; (3)接種員先洗凈雙手,在緩沖間換好專用實驗服,并換穿拖鞋等; (4)上工作臺后,用酒精棉球擦拭雙手,特別是指甲處。然后擦拭工作臺面; (5)先用酒精棉球擦拭接種工具,再將鑷子和剪子從頭至尾過火一遍,然后反復(fù)過火尖端處,對培養(yǎng)皿要過火烤干; (6)接種時,接種員雙手不能離開工作臺,不能說話、走動和咳嗽等; (7)接種完畢后要清理干凈工作臺,可用紫外燈滅菌30min。 若連續(xù)接種,每5天要大強度滅菌一次。三、接種 (1)將初步洗滌及切割的材料放人燒杯,帶入超凈臺上,用消毒劑滅菌,再用無菌水沖
31、洗,最后瀝去水分,取出放置在滅過菌的4層紗布上或濾紙上。(2)材料吸干后,一手拿鑷子,一手拿剪子或解剖刀,對材料進行適當?shù)那懈?。如葉片切成0.5cm見方的小塊;莖切成含有一個節(jié)的小段。微莖尖要剝成只含l2片幼葉的莖尖大小等。在接種過程中要經(jīng)常灼燒接種器械,防止交叉污染。(3)用灼燒消毒過的器械將切割好的外植體插植或放置到培養(yǎng)基上。具體操作過程是:先解開包口紙,將試管幾乎水平拿著,使試管囗靠近酒精燈火焰,并將管口在火焰上方轉(zhuǎn)動,使管口里外灼燒數(shù)秒鐘。若用棉塞蓋口,可先在管口外面灼燒,去掉棉塞,再燒管口里面。然后用鑷子夾取一塊切好的外植體送入試管內(nèi),輕輕插入培養(yǎng)基。若是葉片直接附在培養(yǎng)基上,以放1
32、3塊為宜。至于材料放置方法除莖尖、莖段要正放(尖端向上)外,其他尚無統(tǒng)一要求。放置材料數(shù)量現(xiàn)在傾向少放,通過統(tǒng)計認為:對外植體每次接種以一支試管放一枚組塊為宜,這樣可以節(jié)約培養(yǎng)基和人力,一旦培養(yǎng)物污染可以拋棄,接完種后,將管口在火焰上再灼燒數(shù)秒鐘。并用棉塞,塞好后,包上包口紙,包囗紙里面也要過火。第二節(jié) 培養(yǎng)和馴化 指把培養(yǎng)材料放在培養(yǎng)室(有光照、溫度條件)里,使之生長,分裂和分化形成愈傷組織或進一步分化成再生植株的過程。 1培養(yǎng)方法 (1)固體培養(yǎng)法 即用瓊脂固化培養(yǎng)基來培養(yǎng)植物材料的方法。是現(xiàn)在最常用的方法。雖然該方法設(shè)備簡單,易行,但養(yǎng)分分布不均,生長速度不均衡,并常有褐化中毒現(xiàn)象發(fā)生。
33、 (2)液體培養(yǎng)法 即用不加固化劑的液體培養(yǎng)基培養(yǎng)植物材料的方法。由于液體中氧氣含量較少,所以通常需要通過攪動或振動培養(yǎng)液的方法以確保氧氣的供給,采用往復(fù)式搖床或旋轉(zhuǎn)式搖床進行培養(yǎng),其速度一般為50-100rmin,這種定期浸沒的方法,既能使培養(yǎng)基均一,又能保證氧氣的供給。 2培養(yǎng)步驟 (1)初代培養(yǎng) 初代培養(yǎng)旨在獲得無菌材料和無性繁殖系。即接種某種外植體后,最初的幾代培養(yǎng)。初代培養(yǎng)時,常用誘導(dǎo)或分化培養(yǎng)基,即培養(yǎng)基中含有較多的細胞分裂素和少量的生長素。初代培養(yǎng)建立的無性繁殖系包括:莖梢、芽叢、胚狀體和原球莖等。根據(jù)初代培養(yǎng)時發(fā)育的方向可分為:1)頂芽和腋芽的發(fā)育采用外源的細胞分裂素,可促使具
34、有頂芽或沒有腋芽的休眠側(cè)芽啟動生長,從而形成 一個微型的多枝多芽的小灌木叢狀的結(jié)構(gòu)。在幾個月內(nèi)可以將這種叢生苗的一個枝條轉(zhuǎn)接繼代,重復(fù)芽苗增殖的培養(yǎng),并且迅速獲得多數(shù)的嫩莖。然后將一部分嫩莖轉(zhuǎn)移到生根培養(yǎng)基上,就能得到可種植到土壤中去的完整的小植株。一些木本植物和少數(shù)草本植物也可以通過這種方式來進行再生繁殖,如月季、茶花、菊花、香石竹等等。這種繁殖方式也稱作微型扦插,它不經(jīng)過發(fā)生愈傷組織而再生,所以是最能使無性系后代保持原品種特性的一種繁殖方式。適宜這種再生繁殖的植物,在采樣時,只能采用頂芽、側(cè)芽或帶有芽的莖切段,其他如種子萌發(fā)后取枝條也可以。莖尖培養(yǎng)可看作是這方面較為特殊的一種方式。它采用極
35、其幼嫩的頂芽的莖尖分生組織作為外植體進行接種。在實際操作中,采用包括莖尖分生組織在內(nèi)的一些組織來培養(yǎng),這樣便保證了操作方便以及容易成活。用靠培養(yǎng)定芽得到的培養(yǎng)物一般是莖節(jié)較長,有直立向上的莖梢,擴繁時主要用切割莖段法,如香石竹、矮牽牛、菊花等。但特殊情況下也會生出不定芽,形成芽叢。 2)不定芽的發(fā)育在培養(yǎng)中由外植體產(chǎn)生不定芽,通常首先要經(jīng)脫分化過程,形成愈傷組織的細胞。然后,經(jīng)再分化,即由這些分生組織形成器官原基,它在構(gòu)成器官的縱軸上表現(xiàn)出單向的極性(這與胚狀體不同)。多數(shù)情況下它先形成芽,后形成根。另一種方式是從器官中直接產(chǎn)生不定芽,有些植物具有從各個器官上長出不定芽的能力如矮牽牛、福祿考、
36、懸鉤子等。當在試管培養(yǎng)的條件下,培養(yǎng)基中提供了營養(yǎng),特別是提供了連續(xù)不斷植物激素的供應(yīng),使植物形成不定芽的能力被大大地激發(fā)起來。許多種類的外植體表面幾乎全部為不定芽所覆蓋。在許多常規(guī)方法中不能無性繁殖的種類,在試管條件下卻能較容易地產(chǎn)生不定芽而再生,如柏科,松科,銀杏等一些植物。許多單子葉植物儲藏器官能強烈地發(fā)生不定芽,用臼合鱗片的切塊就可大量形成不定鱗莖。在不定芽培養(yǎng)時,也常用誘導(dǎo)或分化培養(yǎng)基。用靠培養(yǎng)不定芽得到的培養(yǎng)物,一般采用芽叢進行繁殖,如非洲菊、草莓等。3)體細胞胚狀體的發(fā)生與發(fā)育 體細胞胚狀體類似于合子胚但又有所不同,它也通過球形、心形、魚雷形和子葉形的胚胎發(fā)育時期,最終發(fā)育成小苗
37、。但它是由體細胞發(fā)生的。胚狀體可以從愈傷組織表面產(chǎn)生,也可從外植體表面已分化的細胞中產(chǎn)生,或從懸浮培養(yǎng)的細胞中產(chǎn)生,也可從外植體表面已分化的細胞中產(chǎn)生,或從懸浮培養(yǎng)的細胞中產(chǎn)生。 (2)繼代培養(yǎng)在初代培養(yǎng)的基礎(chǔ)上所獲得的芽、苗、胚狀體和原球莖等,數(shù)量都還不多,它們需要進一步增殖,使之越來越多,從而發(fā)揮快速繁殖的優(yōu)勢。繼代培養(yǎng)是繼初代培養(yǎng)之后的連續(xù)數(shù)代的擴繁培養(yǎng)過程。旨在繁殖出相當數(shù)量的無根苗,最后能達到邊繁殖邊生根的目的。繼代培養(yǎng)的后代是按幾何級數(shù)增加的過程。如果以2株苗為基礎(chǔ),那么經(jīng)10代將生成210株苗。繼代培養(yǎng)中擴繁的方法包括:切割莖段、分離芽叢、分離胚狀體、分離原球莖等。切割莖段常用于
38、有伸長的莖梢、莖節(jié)較明顯的培養(yǎng)物。這種方法簡便易行,能保持母種特性。培養(yǎng)基常是MS0基本培養(yǎng)基;分離芽叢適于由愈傷組織生出的芽叢。培養(yǎng)基常是分化培養(yǎng)基。若芽叢的芽較小,可先切成芽叢小塊,放人MS0培養(yǎng)基中,待到稍大時,再分離開來繼續(xù)培養(yǎng)。增殖使用的培養(yǎng)基對于一種植物來說每次幾乎完全相同由于培養(yǎng)物在接近最良好的環(huán)境條件,營養(yǎng)供應(yīng)和激素調(diào)控下,排除了其他生物的競爭,所以能夠按幾何級數(shù)增殖;在快速繁殖中初代培養(yǎng)只是一個必經(jīng)的過程,而繼代培養(yǎng)則是經(jīng)常性不停的進行過程。但在達到相當?shù)臄?shù)量之后,則應(yīng)考慮使其中一部分轉(zhuǎn)入生根階段。從某種意義上講,增殖只是貯備母株,而生根才是增殖材料的分流,生產(chǎn)出成品。 培養(yǎng)
39、過程中常出現(xiàn)的問題及解決方法初代培養(yǎng)外植體的褐變 外植體褐變是指在接種后,其表面開始褐變,有時甚至會使整個培養(yǎng)基褐變的現(xiàn)象。它的出現(xiàn)是由于植物組織中的多酚氧化酶被激活,而使細胞的代謝發(fā)生變化所致。在褐變過程中,會產(chǎn)生醌類物質(zhì),它們多呈棕褐色,當擴散到培養(yǎng)基后,就會抑制其他酶的活性,從而影響所接種外植體的培養(yǎng)。 褐變的主要原因植物品種 研究表明,在不同品種間的褐變現(xiàn)象是不同的。由于多酚氧化酶活性上的差異,因此,有些花卉品種的外植體在接種后較容易褐變,而有些花卉品種的外植體在接種后不容易褐變。因此,在培養(yǎng)過程中應(yīng)該有所選擇,對不同的品種分別進行處理。生理狀態(tài) 由于外植體的生理狀態(tài)不同,所以在接種后
40、褐變程度也有所不同。一般來說,處于幼齡期的植物材料褐變程度較淺,而從已經(jīng)成年的植株采收的外植體,由于含醌類物質(zhì)較多,因此褐變較為嚴重。一般來說,幼嫩的組織在接種后褐變程度并不明顯,而老熟的組織在接種后褐變程度較為嚴重。培養(yǎng)基成分 濃度過高的無機鹽會使某些觀賞植物的褐變程度增加,此外,細胞分裂素的水平過高也會刺激某些外植體的多酚氧化酶的活性,從而使褐變現(xiàn)象加深。培養(yǎng)條件不當 如果光照過強、溫度過高、培養(yǎng)時間過長等,均可使多酚氧化酶的活性提高,從而加速被培養(yǎng)的外植體的褐變程度。減輕褐變現(xiàn)象發(fā)生的方法 選擇合適的外植體 一般來說,最好選擇生長處于旺盛的外植體,這樣可以使褐變現(xiàn)象明顯減輕。 合適的培養(yǎng)
41、條件 無機鹽成分、植物生長物質(zhì)水平、適宜溫度、及時繼代培養(yǎng)均可以減輕材料的褐變現(xiàn)象。 使用抗氧化劑 在培養(yǎng)基中,使用半胱氨酸、抗壞血酸、PVP等抗氧化劑能夠較為有效地避免或減輕很多外植體的褐變現(xiàn)象。另外,使用0.1%-0.5%的活性炭對防止褐變也有較為明顯的效果。 連續(xù)轉(zhuǎn)移 對容易褐變的材料可間隔1224h的培養(yǎng)后,再轉(zhuǎn)移到新的培養(yǎng)基上,這樣經(jīng)過連續(xù)處理7-l0d后,褐變現(xiàn)象便會得到控制或大為減輕。 繼代培養(yǎng)時材料的玻璃化實踐表明,當植物材料不斷地進行離體繁殖時,有些培養(yǎng)物的嫩莖、葉片往往會呈半透明水漬狀,這種現(xiàn)象通常稱為玻璃化。它的出現(xiàn)會使試管苗生長緩慢、繁殖系數(shù)有所下降。玻璃化為試管苗的生
42、理失調(diào)癥。因為出現(xiàn)玻璃化的嫩莖不宜誘導(dǎo)生根,因此,使繁殖系數(shù)大為降低。在不同的種類、品種間,試管苗的玻璃化程度也有所差異。當培養(yǎng)基上細胞分裂素水平較高時,也容易出現(xiàn)玻璃化現(xiàn)象。在培養(yǎng)基中添加少量聚乙烯醇、脫落酸等物質(zhì),能夠在一定程度上減輕玻璃化的現(xiàn)象發(fā)生。 呈現(xiàn)玻璃化的試管苗,其莖、葉表面無蠟質(zhì),體內(nèi)的極性化合物水平較高,細胞持水力差,植株蒸騰作用強,無法進行正常移栽。這種情況主要是由于培養(yǎng)容器中空氣濕度過高,透氣性較差造成的,其具體解決的方法為: 增加培養(yǎng)基中的溶質(zhì)水平,以降低培養(yǎng)基的水勢; 減少培養(yǎng)基中含氮化合物的用量; 增加光照; 增加容器通風,最好進行CO2施肥,這對減輕試管苗玻璃化的
43、現(xiàn)象有明顯的作用; 降低培養(yǎng)溫度,進行變溫培養(yǎng),有助于減輕試管苗玻璃化的現(xiàn)象發(fā)生; 降低培養(yǎng)基中細胞分裂素含量,可以考慮加入適量脫落酸。 3生根培養(yǎng) 當材料增殖到一定數(shù)量后,就要使部分培養(yǎng)物分流到生根培養(yǎng)階段。若不能及時將培養(yǎng)物轉(zhuǎn)到生根培養(yǎng)基上去,就會使久不轉(zhuǎn)移的苗子發(fā)黃老化,或因過分擁擠而使無效苗增多造成拋棄浪費。根培養(yǎng)是使無根苗生根的過程,這個過程目的是使生出的不定根濃密而粗壯。生根培養(yǎng)可采用12或者1/4MS培養(yǎng)基,全部去掉細胞分裂素,并加入適量的生長素(NAA、IBA等)。誘導(dǎo)生根方法:將新梢基部浸入50或10010-6I IBA溶液中處理48h;在含有生長素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)4-6d;直
44、接移入含有生長素的生根培養(yǎng)基中。上述三種方法均能誘導(dǎo)新梢生根,但前二種方法對新生根的生長發(fā)育則更為有利。而第三種對幼根的生長有抑制作用。其原因是當根原始體形成后較高濃度生長素的繼續(xù)存在,則不利于幼根的生長發(fā)育。不過這種方法比較可行。 另外也可采用下列方法就可生根:延長在增殖培養(yǎng)基中的培養(yǎng)時間;有意降低一些增殖倍率,減少細胞分裂素的用量(即將增殖與生根合并為一步);切割粗壯的嫩枝在營養(yǎng)缽中直接生根,此方法則沒有生根階段??梢允∪ヒ淮闻囵B(yǎng)基制作,切割下的插穗可用生長素溶液浸蘸處理,但這種方法只適于一些容易生根的作物。另外少數(shù)植物生根比較困難時,則需要在培養(yǎng)基中放置濾紙橋,使其略高于液面,靠濾紙的吸
45、水性供應(yīng)水和營養(yǎng),從而誘發(fā)生根。 從胚狀體發(fā)育成的小苗,常常有原先已分化的根,這種根可以不經(jīng)誘導(dǎo)生根階段而生長。但因經(jīng)胚狀體途徑發(fā)育的苗數(shù)特別多,并且個體較小,所以也常需要一個低濃度或沒有植物激素的培養(yǎng)基培養(yǎng)的階段,以便壯苗生根。 試管內(nèi)生根壯苗的階段,為了成功地將苗移植到試管外的環(huán)境中,以使試管苗適應(yīng)外界的環(huán)境條件。通常不同植物的適宜馴化溫度不同。如菊花,以1820為宜。實踐證明植物生長的溫度過高不但會牽涉到蒸騰加強。而且還牽涉到菌類易滋生的問題。溫度過低使幼苗生長遲緩,或不易成活。春季低溫時苗床可加設(shè)電熱線,使墓質(zhì)溫度略高于氣溫23,這不但有利于生根和促進根系發(fā)達,而且還有利于提前成活。
46、移植到試管外的植物苗光強度應(yīng)比移植前培養(yǎng)有所提高,并可適應(yīng)強度較高的漫射光,(約4000h左右),以維持光合作用所需光照強度。但光線過強刺激蒸騰加強,會使水分平衡的矛盾更尖銳。 二、試管苗移栽馴化 試管苗移栽是組織培養(yǎng)過程的重要環(huán)節(jié),這個工作環(huán)節(jié)做不好,就會造成前功盡棄。為了做好試管苗的移栽,應(yīng)選擇合適的基質(zhì),并配合以相應(yīng)的管理措施,才能確保整個組織培養(yǎng)工作的順利完成。 試管苗由于是在無菌、有營養(yǎng)供給、適宜光照和溫度近100%的相對濕度環(huán)境條件下生長的,因此,在生理、形態(tài)等方面都與自然條件生長的正常小苗有著很大的差異。所以必須通過煉苗,例如通過控水、減肥、增光、降溫等措施,使它們逐漸地適應(yīng)外界
47、環(huán)境,從而使生理、形態(tài)、組織上發(fā)生相應(yīng)的變化,使之更適合于自然環(huán)境,只有這樣才能保證試管苗順利移栽成功。 從葉片上看,試管苗的角質(zhì)層不發(fā)達,葉片通常沒有表皮毛,或僅有較少表皮毛,甚至葉片上出現(xiàn)了大量的水孔,而且,氣孔的數(shù)量、大小也往往超過普通苗。由此可知,試管苗更適合于高濕的環(huán)境生長,當將它們移栽到試管外環(huán)境時,試管苗失水率會很高,非常容易死亡。因此,為了改善試管苗的上述不良生理、形態(tài)特點,則必須經(jīng)過與外界相適應(yīng)的馴化處理另外,對栽培馴化基質(zhì)要進行滅菌,因為試管苗在無菌的環(huán)境中生長,對外界細菌、真菌的抵御能力極差。為了提高其成活率,在培養(yǎng)基質(zhì)中可摻入75%的百菌清可濕性粉劑200-500倍液,
48、以進行滅菌處理。 ,通常采取的措施有:對外界要增加濕度、減弱光照;對試管內(nèi)要通透氣體、增施二氧化碳肥料、逐步降低空氣濕度等。 移栽用基質(zhì) 適合于栽種試管苗的基質(zhì)要具備透氣性、保濕性和一定的肥力,容易滅菌處理,并不利于雜菌滋生的特點,一般可選用珍珠巖、蛭石、砂子等。為了增加粘著力和一定的肥力可配合草炭土或腐殖土。配時需按比例搭配,一般用珍珠巖,蛭石,草炭土或腐殖土比例為1:1:0.5。也可用砂子:草炭土或腐殖土為1:1。這些介質(zhì)在使用前應(yīng)高壓滅菌?;蛴弥辽?h烘烤來消滅其中的微生物。要根據(jù)不同植物的栽培習性來進行配制,這樣才能獲得滿意的栽培效果。以下介紹幾種常見的試管苗栽培基質(zhì)。 (1)河砂:河
49、砂分為粗砂、細砂兩種類型。粗砂即平常所說的河砂,其顆粒直徑為12mm。細砂即通常所說的面砂,其顆粒直徑為0.10.2mm。河砂的特點是排水性強,但保水蓄肥能力較差,一般不單獨用來直接栽種試管苗。(2)草炭土:草炭土是由沉積在沼澤中的植物殘骸經(jīng)過長時間的腐爛所形成,其保水性好,蓄肥能力強,呈中性或微酸性反應(yīng),但通常不能單獨用來栽種試管苗,宜與河砂等種類相互混合配成盆土而加以使用。(3)腐殖土:腐殖土是由植物落葉經(jīng)腐爛所形成。一種是自然形成,一種是人為造成,人工制造時可將秋季的落葉收集起來,然后埋人坑中,灌水壓實令其腐爛。第二年春季將其取出置于空氣中,在經(jīng)常噴水保濕的條件下使其風化,然后過篩即可獲
50、得。腐葉上含有大量的礦質(zhì)營養(yǎng)、有機物質(zhì),它通常不能單獨使用。摻有腐殖土的栽培基質(zhì)有助于植株發(fā)根。移栽前的練苗 移栽前可將培養(yǎng)物不開口移到自然光照下鍛煉23d,讓試管苗接受強光的照射,使其長得壯實起來,然后再開口練苗12d,經(jīng)受較低濕度的處理,以適應(yīng)將來自然濕度的條件。移栽和幼苗的管理 從試管中取出發(fā)根的小苗,用自來水洗掉根部粘著的培養(yǎng)基,要全部除去,以防殘留培養(yǎng)基滋生雜菌。但要輕輕除去,應(yīng)避免造成傷根。栽植時用一個筷子粗的竹簽在基質(zhì)中插一小孔,然后將小苗插入,注意幼苗較嫩,防止弄傷,栽后把苗周圍基質(zhì)壓實,栽前基質(zhì)要澆透水。栽后輕澆薄水。再將苗移入高濕度的環(huán)境中。保證空氣濕度達90%以上。 (1
51、)保持小苗的水分供需平衡。在移栽后5-7d內(nèi),應(yīng)給予較高的空氣濕度條件,使葉面的水分蒸發(fā)減少,盡量接近培養(yǎng)瓶的條件,讓小苗始終保持挺拔的狀態(tài)。保持小苗水分供需平衡首先營養(yǎng)缽的培養(yǎng)基質(zhì)要澆透水,所放置的床面也要澆濕,然后搭設(shè)小拱棚,以減少水分的蒸發(fā),并且初期要常噴霧處理,保持拱棚薄膜上有水珠出現(xiàn)。當57d后,發(fā)現(xiàn)小苗有長趨勢,可逐漸降低濕度,減少噴水次數(shù),將拱棚兩端打開通風,使小苗適應(yīng)濕度較小的條件。約15d以后揭去拱棚的薄膜,并給予水分控制,逐漸減少澆水,促進小苗長得粗壯。(2)防止菌類滋生。由于試管苗原來的環(huán)境是無菌的,移出來以后難以保持完全無菌,因此,應(yīng)盡量不使菌類大量滋生,以利成活。所以
52、應(yīng)對基質(zhì)進行高壓滅菌或烘烤滅菌。可以適當使用一定濃度的殺菌劑以便有效地保護幼苗,如多菌靈、托布津,濃度8001000倍,噴藥宜7l0d一次。在移苗時盡量少傷苗,傷口過多,根損傷過多,都是造成死苗的原因。噴水時可加入0.1%的尿素,或用12MS大量元素的水溶液作追肥,可加快苗的生長與成活。 (3)一定的溫、光條件。試管苗移栽以后要保持一定的溫光條件,適宜的生根溫度是18200C,冬春季地溫較低時,可用電熱線來加溫。溫度過低會使幼苗生長遲緩,或不易成活。溫度過高會使水分蒸發(fā),從而使水分平衡受到破壞,并會促使菌類滋生。另外在光照管理的初期可用較弱的光照,如在小拱棚上加蓋遮陽網(wǎng)或報紙等,以防陽光灼傷小
53、苗和增加水分的蒸發(fā)。當小植株有了新的生長時,逐漸加強光照,后期可直接利用自然光照。促進光合產(chǎn)物的積累,增強抗性,促其成活。(4)保持基質(zhì)適當?shù)耐庑?。要選擇適當?shù)念w粒狀基質(zhì),保證良好的通氣作用。在管理過程中不要澆水過多,過多的水應(yīng)迅速瀝除,以利根系呼吸。綜上所述,試管苗在移栽的過程中,只要把水分平衡、適宜的介質(zhì)、控制雜菌和適宜的光、溫條件控制好,試管苗是很容易移栽的。 愈傷組織(愈傷組織(callus)的形成和形的形成和形態(tài)發(fā)生態(tài)發(fā)生 植物的脫分化形式有兩種,器官發(fā)生型和胚胎發(fā)生型,在有些情況下,再分化可以直接發(fā)生于脫分化的細胞中,無須經(jīng)歷愈傷組織階段,但大多數(shù)情況下,再分化過程是在愈傷組織細
54、胞中發(fā)生的。 一一 愈傷組織形成的條件愈傷組織形成的條件 雖然如全能性所言,發(fā)育和分化過程并不導(dǎo)致細胞全能性的喪失,但是,在一個完整的植物中,每個分化細胞都是某個器官和組織中的一個成員,它只能在與其周圍成員相互協(xié)調(diào)和彼此制約當中,恰如其分地發(fā)揮整個植株所賦予它的一定的功能,而不具備施展其全能性的外部條件。然而,這些細胞若是一旦脫離了母體植株,擺脫了原來所受到的遺傳上的控制和生理上的制約,在不定期下的培養(yǎng)條件下,就會發(fā)生一種回復(fù)變化,從而失去分化狀態(tài),變?yōu)榉稚毎瑢崿F(xiàn)脫分化過程。然后,這些脫分化細胞經(jīng)過連續(xù)的有絲分裂,形成愈傷組織(離體隔離)。 大量研究表明,幾乎所有高等植物的各種器官,如根、
55、莖、葉和花等,以及各種組織,如皮層、莖髓和形成層等,離體后在適當條件下,都能產(chǎn)生愈傷組織。由此可見,愈傷組織誘導(dǎo)的成敗關(guān)鍵主要不是外植體的來源和種類,而是培養(yǎng)條件,其中激素的種類和濃度最為重要。當然,外植體的類型和外植物體原來在植株上所處的位置(反映了內(nèi)源激素水平)對愈傷組織誘導(dǎo)的影響也不能忽視。二愈傷組織形成的過程愈傷組織形成的過程 外植體中已分化的活細胞,在外源激素的誘導(dǎo)下通過脫分化后形成愈傷組織,這一過程被大致劃分為三個時期(誘導(dǎo)期、分裂期和形成期)。 誘導(dǎo)期:細胞分裂的準備期 誘導(dǎo)期是細胞準備進行分裂的時期。接種的外植體材料的細胞通常都是成熟細胞,處于靜止狀態(tài),細胞大小沒有多大變化,外
56、觀無明顯特征,但細胞內(nèi)物質(zhì)代謝旺盛,王凱基等(1981)在研究離體培養(yǎng)的油橄欖莖段時發(fā)現(xiàn),細胞內(nèi)合成代謝活躍,RNA含量迅速增加,細胞核體積明顯增大。 誘導(dǎo)期的長短,因植物種類和外植體的生理狀況和外部因素而異,如胡蘿卜的誘導(dǎo)期要好幾天,新鮮的菊芋塊莖則只要22h,但菊芋塊莖經(jīng)過5個月的貯藏后,誘導(dǎo)期則須延長到40h以上。 分裂期:細胞從開始分裂到持續(xù)分裂的時期 分裂期是指細胞通過一分為二的分裂,不斷增生子細胞的過程。外植體的細胞一旦經(jīng)過誘導(dǎo),其外層細胞開始迅速分裂,使細胞脫分化。分裂期主要表現(xiàn)如下: 1.細胞的數(shù)目迅速增加。如胡蘿卜培養(yǎng)7天后,細胞數(shù)可增加10倍。 2.每個細胞平均鮮重下降。這
57、是由于細胞鮮重的增加不如細胞數(shù)目的增加快的緣故。 3.細胞體積小,內(nèi)無液泡,如同根尖和莖尖的分生組織細胞特性。 4細胞的核和核仁增大到最大。 5.細胞中RNA含量減少,而DNA含量保持不變。 6. 隨著細胞不斷分裂和組織生長,細胞的總干重、蛋白質(zhì)和 核酸含量大大增加,新細胞壁的合成極快。 總之,分裂期的愈傷組織的共同特征是:細胞分裂快,結(jié)構(gòu)疏松,缺少有組織的結(jié)構(gòu),維持其不分化的狀態(tài)。 形成期:從愈傷組織到器官發(fā)生 形成期是指外植體經(jīng)過誘導(dǎo)期和分裂期后形成了無序結(jié)構(gòu)的愈傷組織的時期。進入形成期后,細胞的平均大小相對穩(wěn)定,不再減少,細胞分裂由原來局限在組織外緣的平周分裂轉(zhuǎn)為組織內(nèi)部較深層局部細胞的
58、分裂,結(jié)果形成瘤狀或片狀的擬分生組織(meristemoid),稱做分生組織結(jié)節(jié)。分生組織結(jié)節(jié)可以成為愈傷組織的生長中心,或者進一步分化為維管組織結(jié)節(jié)由分生組織結(jié)節(jié)外圍的細胞作平周分裂成為形成層狀細胞,并形成了部分維管組織如管胞、纖維細胞等,但不形成維管系統(tǒng)。由于此期細胞分裂已基本停止,細胞內(nèi)發(fā)生生理代謝等的變化而開始形成一些不同形態(tài)和功能的細胞,因此有人又將此期稱為分化期。 愈傷組織的繼代培養(yǎng) 脫分化細胞不斷進行分裂,從而形成了愈傷組織,愈傷組織在培養(yǎng)基上生長一段時間以后,由于營養(yǎng)物質(zhì)枯竭,水分散失,以及代謝產(chǎn)物的積累,必須轉(zhuǎn)移到新鮮培養(yǎng)基上培養(yǎng)。這個過程叫做繼代。通過繼代培養(yǎng),可使愈傷組織
59、無限期地保持在不分的增殖狀態(tài)。然而,如果讓愈傷組織留在原培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)而不繼代,它們則不可避免地發(fā)生分化,產(chǎn)生新的結(jié)構(gòu)。 三三 愈傷組織的生長愈傷組織的生長 一般來說,愈傷組織的增殖生長只發(fā)生發(fā)生在不與瓊脂接觸的表面,而與瓊脂接觸的一面極少細胞增殖,只是細胞分化形成緊密的組織塊。它是愈傷組織表面或近表面瘤狀物生長的結(jié)果。愈傷組織之間的質(zhì)地質(zhì)地有顯著不同,有的很松脆,有的很堅實,且這兩類愈傷組織可互相轉(zhuǎn)變。其方法是:加入高濃度的生長物質(zhì),可使堅實的愈傷組織變?yōu)樗纱?。反之,減低或除去生長物質(zhì),則松脆的愈傷組織可以轉(zhuǎn)變?yōu)閳詫?。松脆愈傷組織都有大量的分生組織上中心,進行活躍的細胞分裂,為大而未分化的
60、細胞所分開;而不脆的確良愈傷組織很少分化,大都是高度液泡化的細胞。脆的愈傷組織是進行懸浮培養(yǎng)最適合的材料,稍經(jīng)機械振蕩,即可使組織分散成單細胞或少數(shù)幾個細胞組成的小細胞團。在培養(yǎng)中細胞產(chǎn)生迅速增殖,而堅實的愈傷組織中的細胞間被果膠質(zhì)緊緊地粘著,因而往往不能形成良好的懸浮系統(tǒng)。愈傷組織的質(zhì)地不同是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)上的差異所引起的。堅實致密的愈傷組織內(nèi)無大的細胞間隙,而由管狀細胞組成維管組織;松脆愈傷組織內(nèi)有大量的細胞間隙,細胞排列毫無次序。生長旺盛的愈傷組織生長旺盛的愈傷組織一般呈奶黃色或白色,有光澤,也有淡綠色或綠色的;老化的愈傷組織多轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色甚至褐色。 外植體的脫分化因植物種類和器官及其生理狀
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