植物無糖組培快繁技術(shù)

植物無糖組培快繁技術(shù)（Sugar-freemicropropagation）又稱為光自養(yǎng)微生殖技術(shù)是指在植物組織培育中改變碳源的種類，以CO2代替糖作為植物體的碳源，經(jīng)過輸入CO2氣體作為碳源，并控制影響試管苗生長發(fā)育的環(huán)境因子，促進植株光合作用，使試管苗由兼養(yǎng)型轉(zhuǎn)變?yōu)樽责B(yǎng)型，進而生產(chǎn)優(yōu)秀種苗的一種新的植物微生殖技術(shù)。簡介這一技術(shù)看法是在1980年提出的，其技術(shù)發(fā)明人是日本千葉大學(xué)的古在豐樹教授。20世紀90年代今后，這一技術(shù)成為植物微生殖研究的新領(lǐng)域，碰到廣泛的關(guān)注，無糖組織培育技術(shù)也在各國開始獲取實行應(yīng)用。特別是近幾年來，從事這一技術(shù)領(lǐng)域研究的科技人員越來越多，這一技術(shù)也逐漸成熟，并開始應(yīng)用于植物微生殖工廠化生產(chǎn)。技術(shù)特點CO2代替了糖作為植物體的碳源在一般的有糖培育微生殖中，小植物是以糖（如蔗糖、白砂糖、果糖等）作為主要碳源進行異養(yǎng)或兼養(yǎng)生長，糖被看作是植物組織培育中必不可以少的物質(zhì)增加到培育基中。而無糖培育微生殖是以CO2作為小植株的唯一碳源，經(jīng)過自然或逼迫性換氣系統(tǒng)供給小植株生長所需CO2，促進植物的光合作用進行自養(yǎng)生長。環(huán)境控制促進植株的光合速率在傳統(tǒng)的組織培育中，很少對植株生長的微環(huán)境進行研究，研究的重點是放在培育基的配方以及激素的用量和有機物質(zhì)的增加上；而無糖組織培育技術(shù)是建立在對培育容器內(nèi)環(huán)境控制的基礎(chǔ)上，依照容器中植株生長所需的最正確環(huán)境條件（如光照強度、CO2濃度、環(huán)境濕度、溫度、培育基質(zhì)等）來對植株生長的微環(huán)境進行控制，最大限度地提高小植株的光合速率，促進植株的生長。3.使用多功能大型培育容器在傳統(tǒng)的組織培育中，由于培育基中糖的存在，為了防范污染，一般使用也許說只能使用小的培育容器。而無糖培育在培育過程中不使用糖及各種有機物質(zhì)，極大地防范了污染的發(fā)生，可以使用各種種類的培育容器，小至試管，大至培育室。多孔的無機資料作為培育基質(zhì)在傳統(tǒng)的組織培育中，平時使用瓊脂作為培育基質(zhì)，而無糖培育主若是采用多孔的無機物質(zhì)，如蛭石、珍珠巖、纖維、Florialite（一種蛭石和纖維的混雜物）作為培育基質(zhì)，可以極大地提高小植株的生根率和生根質(zhì)量（肖玉蘭，2003）。5.閉鎖型培育室傳統(tǒng)組織培育中的培育室是半開放的，有好多的窗戶以利于陽光直接進入培育室，但自然光在進入培育室的同時也增加了降溫的成本，而且，一年四時、春夏秋冬，晴天、陰天、雨天，清早、中午、下午、光的強度和分布是不平均的。而無糖培育采用的是閉鎖型的培育室，經(jīng)過人工或自動調(diào)控整個培育室環(huán)境，能周年進行牢固的生產(chǎn)。技術(shù)優(yōu)勢植物無糖組織培育技術(shù)改革了傳統(tǒng)的用糖和瓶子作為碳源營養(yǎng)和生計空間的技術(shù)方法，增加了植物生長和生化反應(yīng)所需的物質(zhì)流的交換和循環(huán)，促進植株的生長和發(fā)育，實現(xiàn)了優(yōu)秀苗低成本的生產(chǎn)。優(yōu)越以下：1.經(jīng)過人工控制動向調(diào)整優(yōu)化植物生長環(huán)境，為種苗生殖生長供給最正確的

CO2濃度、光照、濕度、溫度等環(huán)境條件，提高植株的光合速率，促進了植株的生長發(fā)育，苗齊、苗壯。2.繼代與生根培育過程合二為一，培育周期縮短了40%以上。3.大幅度減少了植物微生殖生產(chǎn)過程中的微生物污染率。4.除掉了小植株生理和形態(tài)方面的凌亂，種苗質(zhì)量顯然提高。5.提高了植株的生根率和生根質(zhì)量，特別是對于木本植物來說，極大地植株的生根率和生根質(zhì)量，試管苗移栽成活率顯然提高。6.節(jié)約投資，降低生產(chǎn)成本。與傳統(tǒng)的微生殖技術(shù)對照，種苗生產(chǎn)綜合成本平均降低30%Xiaoetal.，2004;Zobayedetal.，2004）。7.組培生產(chǎn)工藝的簡單化，流程縮短，技術(shù)和設(shè)施的集成度提高，降低了操作技術(shù)難度和勞動作業(yè)強度，更易于在規(guī)?；a(chǎn)上實行應(yīng)用。8.培育不受培育容器的限制，可實現(xiàn)穴盤苗商業(yè)化生產(chǎn)，也可實現(xiàn)大規(guī)模容器自動工廠化生產(chǎn)。限制因素1.需要相對復(fù)雜的微環(huán)境（容器內(nèi)環(huán)境）控制的知識和技巧植物無糖組織培育微生殖的研究和試驗已經(jīng)特別成功，但實質(zhì)應(yīng)用還是碰到必然的限制，其中的一個主要原因就是需要應(yīng)用微環(huán)境控制方面專業(yè)的技術(shù)。沒有充分理解容器中小植株的生理特點，容器內(nèi)的環(huán)境，容器外的環(huán)境，培育容器的物理或構(gòu)造特點之間的關(guān)系，將不可以能成功地應(yīng)用光自養(yǎng)微生殖系統(tǒng)，使用最少的能源和原料生產(chǎn)高質(zhì)量的植株。光自養(yǎng)微生殖控制系統(tǒng)的復(fù)雜性會以致設(shè)施設(shè)計的失敗，必定在充分認識和理解了光自養(yǎng)微生殖的原理后，才能獲取成功。培育的植物質(zhì)料碰到限制與一般的微生殖對照，光自養(yǎng)微生殖需要較高質(zhì)量的芽和莖，外植體需擁有必然的葉面積，帶綠色子葉的體細胞胚也可進行光自養(yǎng)生長（KozaiT.etal.，2005）。外植體的質(zhì)量越好培育收效越佳。3.植物無糖組培快繁技術(shù)研究進展植物無糖組織培育技術(shù)經(jīng)過近20年的發(fā)展，基礎(chǔ)理論的建立和研究已經(jīng)成熟，但商業(yè)化的應(yīng)用還處于起步階段。在植物無糖組織快繁技術(shù)的應(yīng)用中，CO2的供給和濃度的調(diào)控是其重點技術(shù)之一。在植物無糖組織培育過程中，為了增加培育容器中的CO2濃度，可采用兩種不同的CO2補充方式，一種是在密封的容器上使用透氣膜，經(jīng)過自然換氣方式供給小植株光合作用所需的CO2（Aitken-Christieetal.，1995）。隨著無糖組織培育培育容器的不斷增大，逼迫性換氣系統(tǒng)獲取了應(yīng)用（KozaiT.etal.，2000；Xiaoetal.2005）。與自然換氣對照，強制性換氣擁有CO2濃度簡單控制，操用方便，植物生長發(fā)育加快等特點。Xiao等（2005）在對callalily和Chinafir進行的無糖培育研究表示，采用120L的培育容器，經(jīng)過逼迫性換氣系統(tǒng)直接輸入CO2供植物生長。與傳統(tǒng)組織培育方式（培育基中增加蔗糖）對照，callalily的培育周期縮短50%、苗木移栽成活率由50%提高到95%；Chinafir苗木質(zhì)量顯然提高，繼代和生根過程合二為一，且沒有愈傷組織的發(fā)生，而有糖培育則在基部產(chǎn)生愈傷組織，嚴重影響苗木移栽成活率。Xiao等(2005)等對Gerberas進行的無糖培育研究表示，與有糖培育對照，采用大規(guī)模容器和逼迫性換氣系統(tǒng)進行的無糖組織培育，植株的葉面積、莖干重分別提高5.2和4.6倍，植株的凈光合速率和葉綠素含量分別提高9.2和2.2倍，苗木生根率和移栽成活率分別由62%、57%提高到98%、95%。(TanakaM.etal.，2005)、(TeixeiraJ.A.etal.2006)進行桉樹的無糖組織培育研究表示，一種新式的小培育容器Vitron能提高試管苗在無糖培育條件下的生長質(zhì)量，適合進行無糖組織培育生產(chǎn)。應(yīng)用遠景無糖組織培育微生殖技術(shù)作為一項高新技術(shù)，在基礎(chǔ)科學(xué)研究和實踐生產(chǎn)中均擁有廣闊的應(yīng)用遠景（KozaiT.etal.，2005）。1．在無糖組織培育過程中，主若是經(jīng)過環(huán)境調(diào)治來促進試管苗生長。因此，可以從環(huán)境調(diào)治角度來研究試管苗形態(tài)建成、生長發(fā)育機理等方面的基礎(chǔ)科學(xué)研究。2．無糖組織快繁技術(shù)可有效解決藤木、木本植物生根難的問題，可進行這方面