多數(shù)植物生長調節(jié)劑不溶于水或難溶于水,IAA、NAA、IBA、2,4-D等生長素類和GA3,可先用少量0.1molNaOH或95%酒精溶解,然后再用蒸餾水定容到所需要的體積。KT、6-BA等細胞分裂素類則可用少量1mol/L HCl加熱溶解,然后加水定容。植物生長調節(jié)劑母液可以在2-4℃的冰箱中保存。配制好的植物生長調節(jié)劑母液,也應在瓶上貼上標簽,注明名稱、濃度、配制日期,以便配制培養(yǎng)基時計算,準確量取。
將配制好的各種母液按順序排列,并逐一檢查是否有沉淀或變色,避免使用已失效的母液。先取適量的蒸餾水放入容器內(nèi),然后依次用移液管按培養(yǎng)基配方要求量吸取預先配制好的各種母液及生長調節(jié)劑,并混合在一起。再將瓊脂粉和糖加入其中,溶解混勻后加蒸餾水定容至所需體積。用0.1mol/L NaOH或HCl將培養(yǎng)基的pH值調至所需的數(shù)值,然后分裝到培養(yǎng)容器中。根據(jù)材料的不同,裝入培養(yǎng)基的量稍有差別,一般培養(yǎng)裝入0.7~1.2cm高度,讓培養(yǎng)材料能保持原有的狀態(tài)即可,最后包扎好瓶口或蓋上瓶蓋;并對不同配方的培養(yǎng)基要做好標記,以免混淆。
培養(yǎng)基的pH值是影響植物組織培養(yǎng)成功的因素之一。不同種類的植物,其生長發(fā)育適宜的pH值也不同,應該根據(jù)所培養(yǎng)的植物特性來確定pH值,多數(shù)植物要求滅菌前培養(yǎng)基的pH值調節(jié)到5.7~5.8。經(jīng)高溫高壓滅菌后,培養(yǎng)基的pH值會下降0.2~0.8個單位,故滅菌前的pH值要高于目標pH值0.5個單位。
植物組培中材料培養(yǎng)的條件
接種后的外植體應轉移到培養(yǎng)室進行培養(yǎng),培養(yǎng)條件要根據(jù)植物對環(huán)境條件的不同需求進行調控。培養(yǎng)室控制的條件主要有溫度、光照、濕度和氣體。
溫度
溫度是植物組織培養(yǎng)中的重要因素,在適宜的溫度下植物才能良好的生長、分化。多數(shù)植物適宜生長溫度是在20~30℃,低于15℃時生長停止,高于35℃會抑制正常生長和發(fā)育。一個培養(yǎng)室內(nèi)往往培養(yǎng)著許多種植物,為適合大多數(shù)植物生長,培養(yǎng)室的溫度一般設定在(25±2)℃。
因為植物在自然界中長期進化,所以不同的植物對環(huán)境溫度的要求各有差別。一般生長在高寒地區(qū)的植物,其最適生長溫度較低;而生長在熱帶地區(qū)的植物,則對環(huán)境溫度相對要求較高。如馬鈴薯在20℃情況下培養(yǎng)效果較好,菠蘿在28-30℃情況下培養(yǎng)效果較好。在條件允許的情況下,可設立多個小培養(yǎng)室,根據(jù)不同植物對環(huán)境溫度的要求來設定培養(yǎng)室溫度。同時,也可根據(jù)培養(yǎng)室內(nèi)上下層架的溫差來調節(jié),一般培養(yǎng)室內(nèi)最上層與最下層的溫差為2-3℃。
光照
光是植物進行光合作用必不可少的條件之一,對離體培養(yǎng)物的生長發(fā)育具有重要的作用。光照的影響主要表現(xiàn)在光照強度、光照時間和光質三個方面。
(1)光照強度
對多數(shù)植物來說,1000~4000ulx的光強即能滿足其生長的需要。器官的分化需要光照,并隨著試管苗的生長,光照強度需要不斷地加強,才能使小苗生長健壯,并促進它從“異養(yǎng)”向“自養(yǎng)”轉化,以提高移植后的成活率。通常在初代培養(yǎng)和繼代培養(yǎng)階段,1000~2500lux即可滿足要求。而對于生根壯苗階段,宜提高到3000~3500lux甚至10000lux。光照強度強,幼苗生長得粗壯,而光照強度弱,幼苗容易徒長。
對愈傷組織的誘導來說,暗培養(yǎng)比光培養(yǎng)更合適,可用鋁箔或者適合的黑色材料包裹在容器的周圍,或置于暗室中培養(yǎng)。另外,在有些植物組織培養(yǎng)中,光的存在有時會抑制根的形成,這時可以在培養(yǎng)基中加入活性炭,提高根的形成率。
(2)光照時間
普通培養(yǎng)室要求每日光照12~16h。生產(chǎn)中,在不影響材料正常生長的條件下,盡量縮短光照時間,減少能源消耗,降低生產(chǎn)成本。在進行葡萄莖段培養(yǎng)時,對日照敏感的品種只有在短日照條件下才能形成根,而對日照長度不敏感的品種在任何條件下培養(yǎng)均可以形成根。
(3)光質
光質對細胞分裂和器官分化也有很大影響。如在香石竹的培養(yǎng)中,藍光有利于誘導側芽產(chǎn)生,還有利于蛋白質含量的增加;紅光可以促進芽增長,并且生長整齊。白光有利于試管苗的生長發(fā)育,生物產(chǎn)量最高;紅光次之;藍光促進提高莖葉中的還原糖含量,但對總糖的影響不大;白光還能增加葉綠素的合成。在唐菖蒲的子球切塊培養(yǎng)中,在藍光下出苗比在白光和紅光下早,且幼苗生長旺盛,根系粗壯;白光下幼苗纖細;紅光下出苗量少。而紅光對百合和四季豆愈傷組織的誘導和生長比在白光下好。光質對植物組織分化的影響,目前尚無一定規(guī)律可循,這可能是不同植物對光信號反應不同所致。但如果能把這些光質的作用,有意識地運用到種苗的規(guī)模化生產(chǎn)中,可達到節(jié)省能源,提高產(chǎn)量的目的。
濕度
組織培養(yǎng)中的濕度影響主要有培養(yǎng)容器內(nèi)濕度和培養(yǎng)環(huán)境濕度兩方面。
容器內(nèi)的濕度可保持在100%,之后隨著培養(yǎng)時間的推移,相對濕度也會有所下降。容器內(nèi)的濕度主要受瓊脂含量和封口材料的影響。在冬季應適當減少瓊脂用量,否則,將使培養(yǎng)基干硬,不利于外植物體接觸或插進培養(yǎng)基,導致生長發(fā)育受阻。在培養(yǎng)容器封口材料選擇上應十分注意,所選擇的封口材料至少要保證在一個月內(nèi)有充足水分來滿足外植體的需要。如果培養(yǎng)容器內(nèi)水分散失過多,培養(yǎng)基滲透壓升高,會阻礙培養(yǎng)物的生長和分化。當然,封口材料過于密閉,影響氣體交流,導致有害氣體難于散去,也會影響培養(yǎng)物的生長和分化。
環(huán)境濕度變化隨季節(jié)和大氣而有很大變動。濕度過高或過低對培養(yǎng)材料的生長都是不利的,過低會造成培養(yǎng)基失去而干枯,影響培養(yǎng)物的生長和分化;濕度過高會造成雜菌滋生,導致大量污染。培養(yǎng)室的相對濕度一般要保持在70%~80%,濕度過高時可用除濕機降濕,過低時可采用加濕機加濕、噴水或拖地來增濕。
氣體環(huán)境
植物組織培養(yǎng)中,植物的呼吸需要氧氣。在液體培養(yǎng)中,需進行振蕩和旋轉或淺層培養(yǎng)以解決氧氣供應。在固體培養(yǎng)中,接種時不要把培養(yǎng)物全部埋入培養(yǎng)基中,以避免氧氣不足,剛剛切割后的外植體會產(chǎn)生乙烯,造成材料的老化,從而影響生長和分化。另外,培養(yǎng)物產(chǎn)生二氧化碳,當濃度過高時,會阻礙培養(yǎng)物的生長和分化。因此要注意瓶內(nèi)與外界保持通氣狀態(tài),最好采用通氣性好的瓶蓋、有濾氣膜的封口材料或棉塞。培養(yǎng)室要適當通風換氣,改善室內(nèi)的通氣狀況,每次通風后要進行一次消毒,避免引起培養(yǎng)污染。
一個完整的植物組織培養(yǎng)過程包括的步驟:
準備階段
查閱相關文獻,根據(jù)已成功培養(yǎng)的相近植物資料,結合實際制訂出切實可行的培養(yǎng)方案。然后根據(jù)實驗方案配制適當?shù)幕瘜W消毒劑以及不同培養(yǎng)階段所需的培養(yǎng)基,并經(jīng)高壓滅菌或過濾除菌后備用。
外植體選擇與消毒
選擇合適的部位作為外植體,采回后經(jīng)過適當?shù)念A處理,然后進行消毒處理。將消毒后的外植體在無菌條件下切割成一定大小的小塊,或剝離出莖尖,挑出花藥,接種到初代培養(yǎng)基上。
初代培養(yǎng)
接種后的材料置于培養(yǎng)室或光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng),促使外植體中已分化的細胞脫分化形成愈傷組織,或頂芽、腋芽直接萌發(fā)形成芽。然后將愈傷組織轉移到分化培養(yǎng)基分化成不同的器官原基或形成胚狀體,最后發(fā)育形成再生植株。
繼代培養(yǎng)
分化形成的芽、原球莖數(shù)量有限,采用適當?shù)睦^代培養(yǎng)基經(jīng)多次切割轉接。當芽苗繁殖到一定數(shù)量后,再將一部分用于壯苗生根,另一部分保存或繼續(xù)擴繁。進行脫毒苗培養(yǎng)的需提前進行病毒檢測。
生根培養(yǎng)
剛形成的芽苗往往比較弱小,多數(shù)無根,此時可降低細胞分裂素濃度或不添加,提高生長素濃度,促進小苗生根,提高其健壯度。
煉苗移栽
選擇生長健壯的生根苗進行室外煉苗,待苗適應外部環(huán)境后,再移栽到疏松透氣的基質中,注意保溫、保濕、遮蔭,防止病蟲危害。當組培苗完全成活并生長一定大小后,即可移向大田用于生產(chǎn)。
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