將誘導(dǎo)產(chǎn)生的芽、苗、愈傷組織、原球莖或胚狀體等培養(yǎng)物重新分割,接種到新鮮培養(yǎng)基上進(jìn)一步擴(kuò)大培養(yǎng)的過程稱為繼代培養(yǎng),也稱為增殖培養(yǎng)。該過程是植物組織培養(yǎng)中決定養(yǎng)殖速度快慢、養(yǎng)殖系數(shù)高低的關(guān)鍵階段。繼代使用的培養(yǎng)基對于一種植物來說,每次幾乎完全相同。由于培養(yǎng)物在適宜的環(huán)境條件、充足的營養(yǎng)供應(yīng)和生長調(diào)節(jié)劑作用下,排除了其他生物的競爭,養(yǎng)殖速度大大加快。
1、繼代增殖方式
根據(jù)外植體分化和生長的方式不同,繼代培養(yǎng)中培養(yǎng)物的增殖方式也各不相同。主要的增殖方式有:
(1)多節(jié)莖段增殖
將頂芽或腋芽萌發(fā)伸長形成的多節(jié)莖段嫩枝,剪成帶1~2枚葉片的單芽或多芽莖段,接種到繼代培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)的方法。該方法培養(yǎng)過程簡單,適用范圍廣,移栽容易成活,遺傳性狀穩(wěn)定,如馬鈴薯、葡萄、刺槐、山芋等即可此種方式增殖。
(2)叢生芽增殖
將頂芽或腋芽萌發(fā)形成的叢生芽分割成單芽,接種到繼代培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)的方法。該方法不經(jīng)過愈傷組織的再生,是最能使無性系后代保持原品種特性的一種增殖方式,而且成苗速度快,養(yǎng)殖量大,適合于大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)。
(3)不定芽增殖
將能再生不定芽的器官或愈傷組織塊分割,接種到繼代培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)的方法。不定芽形成的數(shù)量與腋芽無關(guān),其增殖率高于叢生芽方式。但是通過這種方式再生的植株在遺傳上的穩(wěn)定性較差,而且隨著繼代次數(shù)的增加,愈傷組織再生植株的能力會下降,甚至完全消失。
(4)原球莖增殖
將原球莖切割成小塊,也可以給予針刺等損傷,或在液體培養(yǎng)基中振蕩培養(yǎng),來加快其增殖進(jìn)程。
(5)胚狀體增殖
通過體細(xì)胞胚的發(fā)生來進(jìn)行無性系的大量養(yǎng)殖。具有極大的潛力,其特點是成苗數(shù)量多、速度快、結(jié)構(gòu)完整,因而是增殖系數(shù)最大的一種方式。但胚狀體發(fā)生和發(fā)育情況復(fù)雜,通過胚狀體途徑養(yǎng)殖的植物種類遠(yuǎn)沒有叢生芽和不定芽涉及的廣泛。
一種植物的增殖方式不是固定不變的,有的植物可以通過多種方式進(jìn)行無性擴(kuò)繁。如葡萄可以通過多節(jié)莖段和叢生芽方式進(jìn)行養(yǎng)殖;蝴蝶蘭可以通過原球莖和叢生芽方式進(jìn)行養(yǎng)殖。生產(chǎn)中,具體應(yīng)用哪一種方式進(jìn)行,主要看他們的增殖系數(shù)、增殖周期、增殖后芽的穩(wěn)定性及適宜生產(chǎn)操作等因素而定。
2、影響繼代增殖的因素
(1)植物材料
不同種類的植物,同種植物不同品種,同一植物不同器官和不同部位,繼代紡織能力也各不相同。一般是草本>木本;被子植物>裸子植物;年幼材料>老年材料;剛分離組織>已繼代的組織;胚>營養(yǎng)組織;芽>胚狀體>愈傷組織。在以腋芽或不定芽增殖繼代的植物中,在培養(yǎng)許多代之后仍然保持著旺盛的增殖能力,一般較少出現(xiàn)再生能力喪失。
(2)培養(yǎng)基
在規(guī)?;a(chǎn)中,培養(yǎng)的植物品種一般比較多,而且來源也比較復(fù)雜,品種間的差異表現(xiàn)非常明顯。在培養(yǎng)基的配制和使用上,一定要多樣化,否則會造成一些品種因為生長調(diào)節(jié)劑過高或過低而嚴(yán)重影響?zhàn)B殖和生長。另外,在同一品種上,適當(dāng)調(diào)整培養(yǎng)基中生長調(diào)節(jié)劑的濃度也是非常重要的,其目的的主要是為了保證種苗的質(zhì)量,同時又可以維持一定的養(yǎng)殖基數(shù)。
一些植物經(jīng)長期繼代培養(yǎng),在開始繼代培養(yǎng)中需要加入生長調(diào)節(jié)劑,經(jīng)過幾次繼代后,加入少量或不加生長調(diào)節(jié)劑也可以生長。如在胡蘿卜搏壁組織初代培養(yǎng)中加入10-6mol/LIAA才能達(dá)到最大生長量,但在繼代培養(yǎng)10代以后,不加IAA的培養(yǎng)基上也可達(dá)到同樣生長量。在蘭科植物原球莖繼代培養(yǎng)中情況也相同。
(3)培養(yǎng)條件
培養(yǎng)溫度應(yīng)大致與該植物原產(chǎn)地生長所需的最適溫度相似。喜歡冷涼的植物,以20℃左右較好,熱帶作物需在30℃左右的條件下才能獲得較好的生長。如香石竹在18-25℃隨溫度降低生長速度減慢,但苗的質(zhì)量顯著提高,玻璃化現(xiàn)象減少,高于25℃時,引起苗徒長細(xì)弱,玻璃化或半玻璃化苗明顯增加。另在桉樹繼代培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn),如果總在23-25℃條件下培養(yǎng),芽就會逐漸死亡,但如果每次繼代培養(yǎng)時,先在15℃下培養(yǎng)3d,再轉(zhuǎn)至25℃下培養(yǎng),生長良好。
(4)繼代周期
對一些生長速度快或者養(yǎng)殖系數(shù)高的種類如滿天星、非洲紫羅蘭等,繼代時間比較短,一般不超過15d。對生長速度比較慢的種類如非洲菊、紅掌等,繼代時間就要長一些;30-40d繼代1次。繼代時間也不是一成不變的,要根據(jù)培養(yǎng)目的、環(huán)境條件及所使用的培養(yǎng)基配方進(jìn)行考慮。在前期擴(kuò)繁階段,為了加快養(yǎng)殖速度,當(dāng)苗剛分化時就切割繼代,而無需待苗長到很大時才進(jìn)行繼代。后期在保持一定養(yǎng)殖基數(shù)的前提下,進(jìn)行定量生產(chǎn)時,為了有更多的大苗可以用來生根,可以間隔較長的時間繼代,達(dá)到既可以維持一定的養(yǎng)殖量,又可以提高組培苗質(zhì)量的目的。
(5)繼代次數(shù)
繼代次數(shù)對養(yǎng)殖率的影響因培養(yǎng)材料而異。有些植物如葡萄、黑穗醋栗、月季和倒掛金鐘等,長期繼代可保持原來的再生能力和增殖率。有些植物則隨繼代次數(shù)而增加變異頻率,如繼代5次的香蕉不定芽變異頻率為2.14%,繼代10次后為4.2%,因此香蕉組培苗繼代培養(yǎng)不能超過1年。還有一些植物長期繼代培養(yǎng),會逐漸衰退,喪失形態(tài)發(fā)生能力。具體表現(xiàn)為生長不良,再生能力和增殖率下降等。
根據(jù)外植體分化和生長的方式不同,繼代培養(yǎng)中培養(yǎng)物的增殖方式也各不相同。主要的增殖方式有:
(1)多節(jié)莖段增殖
將頂芽或腋芽萌發(fā)伸長形成的多節(jié)莖段嫩枝,剪成帶1~2枚葉片的單芽或多芽莖段,接種到繼代培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)的方法。該方法培養(yǎng)過程簡單,適用范圍廣,移栽容易成活,遺傳性狀穩(wěn)定,如馬鈴薯、葡萄、刺槐、山芋等即可此種方式增殖。
(2)叢生芽增殖
將頂芽或腋芽萌發(fā)形成的叢生芽分割成單芽,接種到繼代培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)的方法。該方法不經(jīng)過愈傷組織的再生,是最能使無性系后代保持原品種特性的一種增殖方式,而且成苗速度快,養(yǎng)殖量大,適合于大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)。
(3)不定芽增殖
將能再生不定芽的器官或愈傷組織塊分割,接種到繼代培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)的方法。不定芽形成的數(shù)量與腋芽無關(guān),其增殖率高于叢生芽方式。但是通過這種方式再生的植株在遺傳上的穩(wěn)定性較差,而且隨著繼代次數(shù)的增加,愈傷組織再生植株的能力會下降,甚至完全消失。
(4)原球莖增殖
將原球莖切割成小塊,也可以給予針刺等損傷,或在液體培養(yǎng)基中振蕩培養(yǎng),來加快其增殖進(jìn)程。
(5)胚狀體增殖
通過體細(xì)胞胚的發(fā)生來進(jìn)行無性系的大量養(yǎng)殖。具有極大的潛力,其特點是成苗數(shù)量多、速度快、結(jié)構(gòu)完整,因而是增殖系數(shù)最大的一種方式。但胚狀體發(fā)生和發(fā)育情況復(fù)雜,通過胚狀體途徑養(yǎng)殖的植物種類遠(yuǎn)沒有叢生芽和不定芽涉及的廣泛。
一種植物的增殖方式不是固定不變的,有的植物可以通過多種方式進(jìn)行無性擴(kuò)繁。如葡萄可以通過多節(jié)莖段和叢生芽方式進(jìn)行養(yǎng)殖;蝴蝶蘭可以通過原球莖和叢生芽方式進(jìn)行養(yǎng)殖。生產(chǎn)中,具體應(yīng)用哪一種方式進(jìn)行,主要看他們的增殖系數(shù)、增殖周期、增殖后芽的穩(wěn)定性及適宜生產(chǎn)操作等因素而定。
2、影響繼代增殖的因素
(1)植物材料
不同種類的植物,同種植物不同品種,同一植物不同器官和不同部位,繼代紡織能力也各不相同。一般是草本>木本;被子植物>裸子植物;年幼材料>老年材料;剛分離組織>已繼代的組織;胚>營養(yǎng)組織;芽>胚狀體>愈傷組織。在以腋芽或不定芽增殖繼代的植物中,在培養(yǎng)許多代之后仍然保持著旺盛的增殖能力,一般較少出現(xiàn)再生能力喪失。
(2)培養(yǎng)基
在規(guī)?;a(chǎn)中,培養(yǎng)的植物品種一般比較多,而且來源也比較復(fù)雜,品種間的差異表現(xiàn)非常明顯。在培養(yǎng)基的配制和使用上,一定要多樣化,否則會造成一些品種因為生長調(diào)節(jié)劑過高或過低而嚴(yán)重影響?zhàn)B殖和生長。另外,在同一品種上,適當(dāng)調(diào)整培養(yǎng)基中生長調(diào)節(jié)劑的濃度也是非常重要的,其目的的主要是為了保證種苗的質(zhì)量,同時又可以維持一定的養(yǎng)殖基數(shù)。
一些植物經(jīng)長期繼代培養(yǎng),在開始繼代培養(yǎng)中需要加入生長調(diào)節(jié)劑,經(jīng)過幾次繼代后,加入少量或不加生長調(diào)節(jié)劑也可以生長。如在胡蘿卜搏壁組織初代培養(yǎng)中加入10-6mol/LIAA才能達(dá)到最大生長量,但在繼代培養(yǎng)10代以后,不加IAA的培養(yǎng)基上也可達(dá)到同樣生長量。在蘭科植物原球莖繼代培養(yǎng)中情況也相同。
(3)培養(yǎng)條件
培養(yǎng)溫度應(yīng)大致與該植物原產(chǎn)地生長所需的最適溫度相似。喜歡冷涼的植物,以20℃左右較好,熱帶作物需在30℃左右的條件下才能獲得較好的生長。如香石竹在18-25℃隨溫度降低生長速度減慢,但苗的質(zhì)量顯著提高,玻璃化現(xiàn)象減少,高于25℃時,引起苗徒長細(xì)弱,玻璃化或半玻璃化苗明顯增加。另在桉樹繼代培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn),如果總在23-25℃條件下培養(yǎng),芽就會逐漸死亡,但如果每次繼代培養(yǎng)時,先在15℃下培養(yǎng)3d,再轉(zhuǎn)至25℃下培養(yǎng),生長良好。
(4)繼代周期
對一些生長速度快或者養(yǎng)殖系數(shù)高的種類如滿天星、非洲紫羅蘭等,繼代時間比較短,一般不超過15d。對生長速度比較慢的種類如非洲菊、紅掌等,繼代時間就要長一些;30-40d繼代1次。繼代時間也不是一成不變的,要根據(jù)培養(yǎng)目的、環(huán)境條件及所使用的培養(yǎng)基配方進(jìn)行考慮。在前期擴(kuò)繁階段,為了加快養(yǎng)殖速度,當(dāng)苗剛分化時就切割繼代,而無需待苗長到很大時才進(jìn)行繼代。后期在保持一定養(yǎng)殖基數(shù)的前提下,進(jìn)行定量生產(chǎn)時,為了有更多的大苗可以用來生根,可以間隔較長的時間繼代,達(dá)到既可以維持一定的養(yǎng)殖量,又可以提高組培苗質(zhì)量的目的。
(5)繼代次數(shù)
繼代次數(shù)對養(yǎng)殖率的影響因培養(yǎng)材料而異。有些植物如葡萄、黑穗醋栗、月季和倒掛金鐘等,長期繼代可保持原來的再生能力和增殖率。有些植物則隨繼代次數(shù)而增加變異頻率,如繼代5次的香蕉不定芽變異頻率為2.14%,繼代10次后為4.2%,因此香蕉組培苗繼代培養(yǎng)不能超過1年。還有一些植物長期繼代培養(yǎng),會逐漸衰退,喪失形態(tài)發(fā)生能力。具體表現(xiàn)為生長不良,再生能力和增殖率下降等。
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