1、組培苗養(yǎng)殖速率及計算
統(tǒng)計組培苗增殖速度,有以苗為單位,也有以芽或未生根的小莖作單位的,以原球莖球狀體或胚狀體因難以統(tǒng)計,則以瓶為單位。大多數(shù)以芽和苗作單位。
由于組培苗在無菌條件下生長,營養(yǎng)充足,溫度適宜,光照充分,100%的相對濕度,又不受季節(jié)、氣候的限制,也無病蟲的危害,故增殖極快,那么,怎樣計算其增殖速度呢?計算增殖速率有理論計算和實際計算兩種。實踐中要受到多種因素制約,困難很多,因此實際產(chǎn)苗要遠遠低于理論數(shù)字。但理論計算可以作為一個計算產(chǎn)量的指標,提供參考,有它的積極意義。組培苗理論上一年能養(yǎng)殖多少,可用下面的簡單公式計算:
Y=mXn
Y=年養(yǎng)殖數(shù)
m=無菌母株苗數(shù)
X=每個培養(yǎng)周期增殖的倍數(shù)
n=全年可增殖的周期次數(shù)
例如月季每5周轉(zhuǎn)接一次,甲品種每次增殖3倍,乙品種每次增殖5倍,丙品種每次增殖7倍,假定一開始都是一個芽,那么這三個品種一年能養(yǎng)殖多少呢?根據(jù)公式可知:
n==10.4,即每年可轉(zhuǎn)接10次,那么這三個品種年養(yǎng)殖率分別計算如下:
甲品種Y=1×310=59000=5.9×104
乙品種Y=1×510=9760000=9.76×106
丙品種Y=1×710=282000000=2.82×108
2、提高養(yǎng)殖速度的方法
不僅組培苗的養(yǎng)殖類型不同,而且在試管內(nèi)又受到基因型、外植體來源、年齡、部位、培養(yǎng)基種類、附加成分和培養(yǎng)環(huán)境等多種因素的影響,應通過具體試驗來摸索每種植物最快最好的養(yǎng)殖方法。
1.改進培養(yǎng)基
長期以來,根據(jù)培養(yǎng)的組織不同,目的不同,已設計了許多種培養(yǎng)基。初代培養(yǎng)能否進行增殖,培養(yǎng)基的選擇是一個關鍵。MS培養(yǎng)基可以適用于許多植物的培養(yǎng),但在大量組織器官培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn),由于其無機鹽濃度較高,對某些植物來說出現(xiàn)了抑制生長甚至毒害作用,例如,撲蟲堇(pinguiculamoranensis)的葉,接種到1/2LS培養(yǎng)基中死亡率很高(LS和MS的無機鹽一樣),在1/5LS培養(yǎng)基中效果很好,而越橘的嫩莖在1/4MS培養(yǎng)基中生長良好,作為熱帶氣生蘭的許多種類均需要較低的鹽濃度。
糖類具有維持培養(yǎng)基滲透壓的作用,在培養(yǎng)過程中,組織不斷地從培養(yǎng)基中吸取糖,隨時間增長,逐漸降低了糖的濃度,不能維持正常的滲透壓,這種情況下應盡快將材料轉(zhuǎn)移至新鮮的培養(yǎng)基,否則影響組培苗的生長。
在植物組織培養(yǎng)中所用的維生素類絕大部分為B族維生素,如硫胺素、煙酸、葉酸、生物素等,它們以各種輔酶的形成參與代謝活動,影響形態(tài)發(fā)生、分化及組培苗的生長。有的外植體或愈傷組織能自己合成各類維生素,但在沒有研究和確定的情況下,一般均加入,以防缺乏。
植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì),在組培苗增殖中起決定性的作用,由于植物體內(nèi)源激素難以測定,因此,外源激素的加入靠一系列的試驗來修正。下面敘述試管內(nèi)增殖的三種不同途徑和使用不同的植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)。
(1)促進腋芽形成和生長的激素高等植物的每一個葉腋中都有腋芽,在一定條件下可使它生長。現(xiàn)在知道頂端優(yōu)勢抑制芽的生長可被外源的細胞分裂素打破,所以在利用這條途徑來增殖時,幾乎都要加入細胞分裂素。由于細胞分裂素的持續(xù)作用,腋芽不斷分化和生長,逐漸形成芽叢。反復切割和轉(zhuǎn)移到新的培養(yǎng)基中繼代培養(yǎng),就可在短期內(nèi)得到大量的芽。除了細胞分裂素以外,培養(yǎng)基中還經(jīng)常加入低濃度的生長素,以促進腋芽的生長,但要防止愈傷組織化。有時還加入低濃度的赤霉素,以促進腋芽的伸長。在實際操作中,一般高濃度細胞分裂素和低濃度生長素的配比,既能提高腋芽的增殖速度,也能保證腋芽健壯生長,為后續(xù)的生根移栽打下良好基礎。如果細胞分裂素濃度過高生長素濃度過低,會形成過于細密的嫩芽,雖然提高了增殖速度,但苗多而弱,降低了芽的質(zhì)量,不適宜作為生根或移栽用苗,這不免是一種浪費。但這并不意味著促進腋芽的增殖必須同時需要生長素和細胞分裂素。許多情況下只用細胞分裂素也可以達到優(yōu)質(zhì)的增殖芽。
(2)誘導不定芽形成和生長的激素除現(xiàn)有的芽之外,任何器官上的,通過器官發(fā)生重新形成的芽稱為不定芽。促進外植體形成不定芽,要使用一定量的細胞分裂素和生長素,一般濃度不能過高。否則不但使器官分化能力降低,而且也使遺傳性難以穩(wěn)定。誘導外植體形成不定芽時,一般使用細胞分裂素的濃度高于生長素濃度的配比,但也經(jīng)常采用細胞分裂素和生長素濃度的比值接近于1的配比。有的材料還需加入低濃度的2,4-D才能誘導不定芽的產(chǎn)生。具體應用時應查閱資料,并通過大量篩選來尋找最適當?shù)募毎至阉睾蜕L素種類和濃度的配比。但總的原則還是如上所述,不能片面追求增殖率,既要求一定的增殖率,也要保證小苗的質(zhì)量。
(3)促進胚狀體的形成和養(yǎng)殖的激素胚狀體途徑的優(yōu)點是增殖率高,而且同時具有胚根和胚芽,可免去生根?,F(xiàn)在胚狀體發(fā)生還不普遍或產(chǎn)生的胚狀體難以成株或成株率太低,以及遺傳性尚不穩(wěn)定,故僅在有限植物中應用。一般是在含有豐富還原氮的培養(yǎng)基上,加有生長素,特別是2,4-D以誘導胚狀的發(fā)生,然后轉(zhuǎn)移到降低濃度或沒有生長素的培養(yǎng)基上使其成熟、萌發(fā)和生長。培養(yǎng)基中,還可加入其他附加成分,如氨基酸,水解乳蛋白(LH)300mg/L~500mg/L,水解酪蛋白(CH)200mg/L~500mg/L,以及腺嘌呤(ADE)1mg/L~80mg/L等,以促進組培苗的生長。
2、改善培養(yǎng)條件
組培苗增殖與培養(yǎng)條件如溫度、光照、濕度、培養(yǎng)器皿和培養(yǎng)基的pH值密切相關,需要進行控制,以促進養(yǎng)殖。
(1)溫度(temperature)
不同植物增殖的最適溫度不同,大多采用25±2℃的溫度。一般低于15℃時,培養(yǎng)的組織生長出現(xiàn)停滯,而高于35℃對生長也不利。促進芽的形成溫度略低,如煙草芽形成以18℃最好,12℃以下,33℃以上成芽率均低。增殖苗的溫度一般是恒溫,也有晝夜變溫下生長效果比恒溫好的,如百合。在考慮某種培養(yǎng)物的溫度要求時,也應考慮原植物的生態(tài)環(huán)境所處溫度條件,如松樹一般生長在較高的海拔及較低的溫度環(huán)境,在較高溫度的培養(yǎng)條件下其組培苗生長變慢,有人采用兩到三個月的模擬冬天的低溫環(huán)境,又使生長恢復。溫度預處理也對組培苗增殖有影響。高溫處理不僅可獲得無病毒植株,也影響到器官發(fā)生。草莓的莖尖分生組織經(jīng)38℃處理3d~5d,提高了無病毒莖尖分生組織的成活率。天竺葵一個品種分別用10℃、20℃和30℃等不同溫度處理1周~4周,培養(yǎng)8周后,以10℃處理的莖尖養(yǎng)殖數(shù)最高,20℃處理的其次,30℃處理的最差,在木本植物的胚培養(yǎng)中,發(fā)現(xiàn)胚在2-5℃條件下進行一定時間的低溫處理,有利于提高胚的成活率,如桃。
(2)光照(light)光對組培苗生長增殖也有明顯影響,表現(xiàn)在光照、光質(zhì)和光周期等方面。光照強度對細胞、組織的增殖和器官的分化研究尚少,因此看法不一致。在一些植物(如荷蘭芹等)的組織培養(yǎng)中,發(fā)現(xiàn)器官形成不需要光;而另一些植物(如菊芋、卡里佐枳橙)的組織培養(yǎng)中,則發(fā)現(xiàn)光對器官的形成有重要作用。據(jù)報道用黑暗、2200lux和5700lux等不同光照處理卡里佐枳橙的莖尖培養(yǎng),莖尖分化新梢數(shù)隨著光強增加而增加,分別增加153.8%和238.5%。吳絳云發(fā)現(xiàn)對光照顯著促進黑穗醋栗幼苗的增殖。而王際軒等培養(yǎng)蘋果砧木的芽,通過暗培養(yǎng)產(chǎn)生黃化苗,明顯提高莖尖增殖率。關于光周期,組培苗的增殖與分化,許多研究者都選用一定光周期來培養(yǎng),最常用的光周期是16h光照,8h黑暗。有人發(fā)現(xiàn)菊芋塊莖器官的分化,每天1h600lux光照有促進,到12h由達最高限度,再增加則無作用。曹孜義等用連續(xù)光照培養(yǎng)葡萄組培苗,絕大多數(shù)品種可加快苗的增殖,而且使苗生長健壯。王永明發(fā)現(xiàn)一月以上每日10h以下光照,會使部分苗生長停止和封頂,若延長至12h~16h,則可消除。如果誘導試管內(nèi)花的形成,那日照長短則是一個重要因素。
(3)濕度(humidity)培養(yǎng)容器內(nèi)的相對濕度幾乎可達100%,而環(huán)境中的濕度會影響培養(yǎng)基濕度,培養(yǎng)室溫度太低,培養(yǎng)基易失水、干裂,影響生長,過高則易引起棉塞長霉,造成污染。一般要求在70%~80%的相對濕度,過低應灑水,過高應通風除濕。
(4)pH值(pHvalue)組培苗的增殖都要一定的PH值。如果PH值不適,則直接影響組培苗對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收,從而影響到生長和養(yǎng)殖。除特殊要求外,一般培養(yǎng)基PH值都在5.6~6.0之間。
(5)滲透壓(penetratingpressure)
培養(yǎng)基中由于有添加的鹽類、蔗糖等化合物,因此,而影響到滲透壓的變化。通常1—2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5—6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。
(6)氣體(air)
組培苗生長和養(yǎng)殖需要氧氣。進行固體培養(yǎng)時,如果瓶塞密閉或?qū)⒀柯袢肱囵B(yǎng)基會影響生長和養(yǎng)殖。液體培養(yǎng),則需進行振蕩和旋轉(zhuǎn)或淺層培養(yǎng)以解決氧氣供應。組培苗增殖培養(yǎng)時,應注意避免有害氣體的進入,如SO2、乙烯等的傷害。
統(tǒng)計組培苗增殖速度,有以苗為單位,也有以芽或未生根的小莖作單位的,以原球莖球狀體或胚狀體因難以統(tǒng)計,則以瓶為單位。大多數(shù)以芽和苗作單位。
Y=mXn
Y=年養(yǎng)殖數(shù)
m=無菌母株苗數(shù)
X=每個培養(yǎng)周期增殖的倍數(shù)
n=全年可增殖的周期次數(shù)
例如月季每5周轉(zhuǎn)接一次,甲品種每次增殖3倍,乙品種每次增殖5倍,丙品種每次增殖7倍,假定一開始都是一個芽,那么這三個品種一年能養(yǎng)殖多少呢?根據(jù)公式可知:
n==10.4,即每年可轉(zhuǎn)接10次,那么這三個品種年養(yǎng)殖率分別計算如下:
甲品種Y=1×310=59000=5.9×104
乙品種Y=1×510=9760000=9.76×106
丙品種Y=1×710=282000000=2.82×108
2、提高養(yǎng)殖速度的方法
不僅組培苗的養(yǎng)殖類型不同,而且在試管內(nèi)又受到基因型、外植體來源、年齡、部位、培養(yǎng)基種類、附加成分和培養(yǎng)環(huán)境等多種因素的影響,應通過具體試驗來摸索每種植物最快最好的養(yǎng)殖方法。
1.改進培養(yǎng)基
長期以來,根據(jù)培養(yǎng)的組織不同,目的不同,已設計了許多種培養(yǎng)基。初代培養(yǎng)能否進行增殖,培養(yǎng)基的選擇是一個關鍵。MS培養(yǎng)基可以適用于許多植物的培養(yǎng),但在大量組織器官培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn),由于其無機鹽濃度較高,對某些植物來說出現(xiàn)了抑制生長甚至毒害作用,例如,撲蟲堇(pinguiculamoranensis)的葉,接種到1/2LS培養(yǎng)基中死亡率很高(LS和MS的無機鹽一樣),在1/5LS培養(yǎng)基中效果很好,而越橘的嫩莖在1/4MS培養(yǎng)基中生長良好,作為熱帶氣生蘭的許多種類均需要較低的鹽濃度。
糖類具有維持培養(yǎng)基滲透壓的作用,在培養(yǎng)過程中,組織不斷地從培養(yǎng)基中吸取糖,隨時間增長,逐漸降低了糖的濃度,不能維持正常的滲透壓,這種情況下應盡快將材料轉(zhuǎn)移至新鮮的培養(yǎng)基,否則影響組培苗的生長。
在植物組織培養(yǎng)中所用的維生素類絕大部分為B族維生素,如硫胺素、煙酸、葉酸、生物素等,它們以各種輔酶的形成參與代謝活動,影響形態(tài)發(fā)生、分化及組培苗的生長。有的外植體或愈傷組織能自己合成各類維生素,但在沒有研究和確定的情況下,一般均加入,以防缺乏。
植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì),在組培苗增殖中起決定性的作用,由于植物體內(nèi)源激素難以測定,因此,外源激素的加入靠一系列的試驗來修正。下面敘述試管內(nèi)增殖的三種不同途徑和使用不同的植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)。
(1)促進腋芽形成和生長的激素高等植物的每一個葉腋中都有腋芽,在一定條件下可使它生長。現(xiàn)在知道頂端優(yōu)勢抑制芽的生長可被外源的細胞分裂素打破,所以在利用這條途徑來增殖時,幾乎都要加入細胞分裂素。由于細胞分裂素的持續(xù)作用,腋芽不斷分化和生長,逐漸形成芽叢。反復切割和轉(zhuǎn)移到新的培養(yǎng)基中繼代培養(yǎng),就可在短期內(nèi)得到大量的芽。除了細胞分裂素以外,培養(yǎng)基中還經(jīng)常加入低濃度的生長素,以促進腋芽的生長,但要防止愈傷組織化。有時還加入低濃度的赤霉素,以促進腋芽的伸長。在實際操作中,一般高濃度細胞分裂素和低濃度生長素的配比,既能提高腋芽的增殖速度,也能保證腋芽健壯生長,為后續(xù)的生根移栽打下良好基礎。如果細胞分裂素濃度過高生長素濃度過低,會形成過于細密的嫩芽,雖然提高了增殖速度,但苗多而弱,降低了芽的質(zhì)量,不適宜作為生根或移栽用苗,這不免是一種浪費。但這并不意味著促進腋芽的增殖必須同時需要生長素和細胞分裂素。許多情況下只用細胞分裂素也可以達到優(yōu)質(zhì)的增殖芽。
(2)誘導不定芽形成和生長的激素除現(xiàn)有的芽之外,任何器官上的,通過器官發(fā)生重新形成的芽稱為不定芽。促進外植體形成不定芽,要使用一定量的細胞分裂素和生長素,一般濃度不能過高。否則不但使器官分化能力降低,而且也使遺傳性難以穩(wěn)定。誘導外植體形成不定芽時,一般使用細胞分裂素的濃度高于生長素濃度的配比,但也經(jīng)常采用細胞分裂素和生長素濃度的比值接近于1的配比。有的材料還需加入低濃度的2,4-D才能誘導不定芽的產(chǎn)生。具體應用時應查閱資料,并通過大量篩選來尋找最適當?shù)募毎至阉睾蜕L素種類和濃度的配比。但總的原則還是如上所述,不能片面追求增殖率,既要求一定的增殖率,也要保證小苗的質(zhì)量。
(3)促進胚狀體的形成和養(yǎng)殖的激素胚狀體途徑的優(yōu)點是增殖率高,而且同時具有胚根和胚芽,可免去生根?,F(xiàn)在胚狀體發(fā)生還不普遍或產(chǎn)生的胚狀體難以成株或成株率太低,以及遺傳性尚不穩(wěn)定,故僅在有限植物中應用。一般是在含有豐富還原氮的培養(yǎng)基上,加有生長素,特別是2,4-D以誘導胚狀的發(fā)生,然后轉(zhuǎn)移到降低濃度或沒有生長素的培養(yǎng)基上使其成熟、萌發(fā)和生長。培養(yǎng)基中,還可加入其他附加成分,如氨基酸,水解乳蛋白(LH)300mg/L~500mg/L,水解酪蛋白(CH)200mg/L~500mg/L,以及腺嘌呤(ADE)1mg/L~80mg/L等,以促進組培苗的生長。
2、改善培養(yǎng)條件
組培苗增殖與培養(yǎng)條件如溫度、光照、濕度、培養(yǎng)器皿和培養(yǎng)基的pH值密切相關,需要進行控制,以促進養(yǎng)殖。
(1)溫度(temperature)
不同植物增殖的最適溫度不同,大多采用25±2℃的溫度。一般低于15℃時,培養(yǎng)的組織生長出現(xiàn)停滯,而高于35℃對生長也不利。促進芽的形成溫度略低,如煙草芽形成以18℃最好,12℃以下,33℃以上成芽率均低。增殖苗的溫度一般是恒溫,也有晝夜變溫下生長效果比恒溫好的,如百合。在考慮某種培養(yǎng)物的溫度要求時,也應考慮原植物的生態(tài)環(huán)境所處溫度條件,如松樹一般生長在較高的海拔及較低的溫度環(huán)境,在較高溫度的培養(yǎng)條件下其組培苗生長變慢,有人采用兩到三個月的模擬冬天的低溫環(huán)境,又使生長恢復。溫度預處理也對組培苗增殖有影響。高溫處理不僅可獲得無病毒植株,也影響到器官發(fā)生。草莓的莖尖分生組織經(jīng)38℃處理3d~5d,提高了無病毒莖尖分生組織的成活率。天竺葵一個品種分別用10℃、20℃和30℃等不同溫度處理1周~4周,培養(yǎng)8周后,以10℃處理的莖尖養(yǎng)殖數(shù)最高,20℃處理的其次,30℃處理的最差,在木本植物的胚培養(yǎng)中,發(fā)現(xiàn)胚在2-5℃條件下進行一定時間的低溫處理,有利于提高胚的成活率,如桃。
(2)光照(light)光對組培苗生長增殖也有明顯影響,表現(xiàn)在光照、光質(zhì)和光周期等方面。光照強度對細胞、組織的增殖和器官的分化研究尚少,因此看法不一致。在一些植物(如荷蘭芹等)的組織培養(yǎng)中,發(fā)現(xiàn)器官形成不需要光;而另一些植物(如菊芋、卡里佐枳橙)的組織培養(yǎng)中,則發(fā)現(xiàn)光對器官的形成有重要作用。據(jù)報道用黑暗、2200lux和5700lux等不同光照處理卡里佐枳橙的莖尖培養(yǎng),莖尖分化新梢數(shù)隨著光強增加而增加,分別增加153.8%和238.5%。吳絳云發(fā)現(xiàn)對光照顯著促進黑穗醋栗幼苗的增殖。而王際軒等培養(yǎng)蘋果砧木的芽,通過暗培養(yǎng)產(chǎn)生黃化苗,明顯提高莖尖增殖率。關于光周期,組培苗的增殖與分化,許多研究者都選用一定光周期來培養(yǎng),最常用的光周期是16h光照,8h黑暗。有人發(fā)現(xiàn)菊芋塊莖器官的分化,每天1h600lux光照有促進,到12h由達最高限度,再增加則無作用。曹孜義等用連續(xù)光照培養(yǎng)葡萄組培苗,絕大多數(shù)品種可加快苗的增殖,而且使苗生長健壯。王永明發(fā)現(xiàn)一月以上每日10h以下光照,會使部分苗生長停止和封頂,若延長至12h~16h,則可消除。如果誘導試管內(nèi)花的形成,那日照長短則是一個重要因素。
(3)濕度(humidity)培養(yǎng)容器內(nèi)的相對濕度幾乎可達100%,而環(huán)境中的濕度會影響培養(yǎng)基濕度,培養(yǎng)室溫度太低,培養(yǎng)基易失水、干裂,影響生長,過高則易引起棉塞長霉,造成污染。一般要求在70%~80%的相對濕度,過低應灑水,過高應通風除濕。
(4)pH值(pHvalue)組培苗的增殖都要一定的PH值。如果PH值不適,則直接影響組培苗對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收,從而影響到生長和養(yǎng)殖。除特殊要求外,一般培養(yǎng)基PH值都在5.6~6.0之間。
(5)滲透壓(penetratingpressure)
培養(yǎng)基中由于有添加的鹽類、蔗糖等化合物,因此,而影響到滲透壓的變化。通常1—2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5—6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。
(6)氣體(air)
組培苗生長和養(yǎng)殖需要氧氣。進行固體培養(yǎng)時,如果瓶塞密閉或?qū)⒀柯袢肱囵B(yǎng)基會影響生長和養(yǎng)殖。液體培養(yǎng),則需進行振蕩和旋轉(zhuǎn)或淺層培養(yǎng)以解決氧氣供應。組培苗增殖培養(yǎng)時,應注意避免有害氣體的進入,如SO2、乙烯等的傷害。
手機版

發(fā)布產(chǎn)品

