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苗木组织培养的基本原理

   苗木组织培养的理论依据是细胞的全能性。 细胞的全能性是指苗木的每个具有完整细胞核 的细胞都包含着该物种的全部遗传信息,从而具 备发育成完整苗木的遗传能力。在适宜条件下, 任何一个细胞都可以发育成一个新个体。在植 物个体生长发育过程中,一个受精卵可产生具有 完整形态和结构、机能的苗木,同样,苗木的体细 胞也具备遗传信息的传递、转录和翻译的能力。 在一个完整苗木上某部分体细胞只是表现一定 的形态1具有一定的功能,这是由于它们受到具 体器官和组织所在环境的束缚,其遗传力并没有 丧失。体细胞一旦脱离原来所在的器官或组织, 成为离体状态时,在一定的营养、激素和环境条 件的作用下,就表现出全能性,而生长发育成完

当土中压条形成良好的根系后,切离母株。对刚分离的新苗木要删除部分枝叶,并注意保护、灌水、遮阳等。整的苗木。

苗木生长调节剂在苗木组织培养中起着十分重要的调控作用,是培养基中的关键性物质。苗木生长调节剂包括生长索、细胞分裂素及赤霉素等,它们在组织培养中具有不同的作用。

6.4.2苗木组织培养的类型与应用

6.4.2.1组织培养的类型

组织培养的离体材料称为外植体.根据其外 植体来源及特性不同,.苗木组织培养可分为: 0苗木培养:幼苗及较大的完整苗木的 培养;

②胎胚培养:包括原胚和成熟胚培养,即 胚、胚乳、胚珠、珠心、子房培养及试管受精等;

③器官培养:包括根、茎、叶、花及果实等构 成苗木体的各种器官的离体培养;

④愈伤组织培养:从苗木各个部分来的离 体材料,增殖而形成的愈伤组织的培养;

⑤组织培养:构成苗木体的各种组织的离 体培养,如分生组织、输导组织、薄壁组织等离体 组织的培养;

⑥细胞培养:包括单细胞、多细胞或悬浮细 胞的培养;

⑦原生质体培养。

根据培养的操作方式不同,又可分为固体培 养和液体培养。液体培养又有振荡培养、旋转培 养和静止培养等。

6.4.2.2组织培养的应用

近年来,随着组织培养技术的不断发展,其 应用的范围也日益广泛。它的应用领域主要有 以下几个方面:

无性系的快速、大量繁殖组织培养与传统的无性繁殖相比,工作不受季节限制,而且经过组织培养进行无性繁殖.,具 有用材少、速度快、增殖率髙等特点。如采用茎 尖培养的方法,一个兰花的茎尖一年内可育成 400万个球茎,一个草莓茎尖一年内可育出成苗

000万株。在苗木组织培养技术研究的基础上 发展起来的苗木快速繁殖方法,近年来发展十分 迅速,快速繁殖的物种越来越多,到目前为止已 有几千种。如兰花、马铃薯、柑橘、香蕉、菠萝、香 石竹、马蹄莲、玉簪等多种园林苗木,均已采用组 织培养进行快速繁殖。组织培养虽然有用材少、 增殖率高的优点,但成本较高,一般在母株材料 少而需短时期内大量增殖和培育脱毒苗时才应 用,如母株材料多且没有退化时,还是以传统繁 殖方法为宜。

苗木育种

在园林苗木育种上,应用很广泛,主要在胚 胎培养、单倍体育种、体细胞杂交和苗木基因工 程等方面应用较多。通过组织培养,可缩短育种 年限和世代,也有利于基因突变中隐性突变的 分离。

苗木的提纯复壮

运用组织培养,苗木的复壮过程很明显,对于长期运用无性方法繁殖并开始退化的苗木品种,如康乃馨可采用组培方法繁殖,可使个体发育向年轻阶段转化。

培育无病毒苗木

一些用无性繁殖方法来繁殖的苗木种类,如 康乃馨、菊花、郁金香、水仙、百合、鸢尾等,不能 通过种子途径去除病毒。由于利用苗木体的一 部分繁殖,易导致病毒积累,危害加重,影响了园 林苗木的观赏效果。而苗木在茎尖生长点区几 乎不含或含极少病毒,因为该区无维管束,病毒 难以进入,所以茎尖培养成为获得无病毒苗木的 重要途径。

种质资源的保存

很多无性繁殖的苗木因没有种子供长期保 存,其种质资源传统上只能在田间种植保存,耗 费人力物力,且资源易受人为因素和环境因素而 丢失。而用组培方法,不仅可以在较小的空间内 保存大量的种质资源,而且具有较高的繁殖系 数,还能避免外界不利气候及其他栽培因素的影 响,进行常年保存,在保存过程中,不受昆虫、病 毒和其他病原体的影响,可大大节省人力、物力, 大大延长保存期。

另外,还应用在繁殖材料的长距离寄送和无性系材料的长期贮藏,细胞次生代谢物的生产和生物制药工业,遗传学和生物学基础理论的研究等。

6.4.3组织培养条件

6.4.3.1组培室的建立

组培实验室包括三个部分:准备室、接种室、

培养室。

准备室

准备室要求面积适当大些,而且要明亮,通 风。准备室的工作内容较多,器皿的洗涤、培养 基配制、分装、高压灭菌,椬物材料的预处理,蒸 馏水、无菌水的制备以及进行生理、生化因素的 分析,试管苗出瓶、清洗与整理工作等均在准备 室中进行,还有药品的存放、天平的放置等。准 备室应有相应的设备,如工作台、柜橱、仪器、药 品柜、冰箱、水池等。

接种室

接种室主要用于无菌条件下工作,也称无 菌操作室或无菌室,其面积大小视生产规模而 定,要求干爽安静、清洁明亮,使室内保持良好 的无菌或低密度有菌状态。接种室主要用作接 种材料的灭菌和接种,无翦材料的继代,丛生苗 的增殖或切割嫩茎插植生根等,是苗木组织培 养研究或生产中最关键的部分。室内主要设备 有超净工作台、紫外灯和各种无菌的接种工 具等。

培养室

培养室是将接种到培养瓶等器皿中的苗木 材料进行培养的场所,主要有培养架,控温、控光 设备等。培养架可分4~5层,上面安装30~ 40 -光灯照明,每天照明10~16比用自动定 时器控制。温度最好保持在15~251,为使室 内温度均衡一致,需要安装.自动调节温度设备, 一般安装空调机。此外还可根据需要安置液体 培养所需的摇床、转床等。

6.4.3.2仪器设备和器皿用具

(1)仪器设备

①天平。包括药物天平、扭力天平、分析天 平和电子天平等。大量元素、糖、琼脂等的称量可 采用精度为0. 1 g的药物天平;微量元素、维生 素、激素等的称跫则应采用精度为0. 001@的分 析天平。有条件的,最好配用精度为0.000 1 8的 电子天平。

②酸度计。用于校正培养基和酶制剂的 pH值。也可用pH为5. 0~7. 0的精密试纸来 代替。

@蒸馏水发生器。组织培养所用的蒸馏水 可用金属蒸馏水发生器大批制备,重蒸馏水可用 硬质玻璃双蒸馏水器制备。

④烘箱和恒温箱。洗净的玻璃器皿需要迅 速烘千,也可以进行高温(160~1800千热灭 菌。测定培养物的干重时,可用80^0烘干,称 重。恒温箱可用于分离原生质体与酶制剂的保 温,也可用于组织培养材料的保存和暗培养;装 上荧光灯后还可进行温度和光照实验。

⑤冰箱。用于在常温下易变性或失效的试 剂和母液的储藏,细胞组织和试验材料的冷冻保 藏,以及某些材料的预处理。

⑥高压蒸汽灭菌锅。用于培养基、无菌水 和接种器械的灭菌消毒等,是组织培养中最基本 的设备之一。

⑦超净工作台。组织培养中最通用的无 菌操作装置。一般由鼓风机、滤板、操作台、紫 外灯和照明灯等部分组成。超净工作台的空气 通过细菌过滤装置,以固定不变的速率从工作 台面上流出,在操作人员与操作台之间形成风 幕。根据风幕形成的方式,可分为垂直式和水 平式两种。

⑧水浴锅。用于溶解难溶药品和琼脂。

⑨摇床与转床。进行液体培养时用。

⑩空调机。通过升温及降温来保持培养室 温度的相对恒定。

⑪除湿机。用于改善培养室的湿度。

⑰离心机。用于分离培养基中的细胞及解 离细胞壁后的原生质体。一般用3000的离心机即可。

(2)玻璃器皿及用具

苗木组织培养所需的玻璃器皿和用具可根 据各项研究和生产工作的需要而定。常用的玻 璃器皿和用具主要有以下几种:

①培养器皿。用于装培养基和培养材料, 要求透光度好,能耐高压灭菌。常用的有试管、 三角瓶、广口瓶、圆形培养瓶、培养皿等。

②分注器。用于将配制好的培养基按一定 量注人到培养器皿中。

③离心管。用于离心,将培养的细胞或制 备的原生质体从培养基中分离出来,并进行 收集。

④刻度移液管。角于准确童取少量的 溶液。

⑤实验器皿。用于配制培养基、储藏母液、 材料灭菌等,主要有烧杯、量筒.、量杯、吸管、滴 管、容量瓶、称量瓶、试剂瓶、玻璃瓶等各种化学 实验器皿。

⑥器械用具包括镊子、剪刀、解剖刀、接种 针、接种钩、接种铲等


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