根據植物細胞具有全能性這個(gè)理論,近幾十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項無(wú)性繁殖的新技術(shù)——植物的組織培養技術(shù)
植物組織培養的簡(jiǎn)單過(guò)程如下:剪接植物器官或組織——經(jīng)過(guò)脫分化(也叫去分化)形成愈傷組織——再經(jīng)過(guò)再分化形成組織或器官——經(jīng)過(guò)培養發(fā)育成一顆完整的植株。
植物組織培養的大致過(guò)程是:在無(wú)菌條件下,將植物器官或組織(如芽、莖尖、根尖或花藥)的一部分切下來(lái),放在適當的人工培養基上進(jìn)行培養,這些器官或組織就會(huì )進(jìn)行細胞分裂,形成新的組織。不過(guò)這種組織沒(méi)有發(fā)生分化,只是一團薄壁細胞,叫做愈傷組織。再適合的光照、溫度和一定的營(yíng)養物質(zhì)與激素等條件下,愈傷組織便開(kāi)始分化,產(chǎn)生出植物的各種器官和組織,進(jìn)而發(fā)育成一棵完整的植株。
植物組織培養即植物無(wú)菌培養技術(shù),是根據植物細胞具有全能性的理論,利用植物體離體的器官如根、莖、葉、莖尖、花、果實(shí)等)組織(如形成層、表皮、皮層、髓部細胞、胚乳等)或細胞(如大孢子、小孢子、體細胞等)以及原生質(zhì)體,在無(wú)菌和適宜的人工培養基及光照、溫度等人工條件下,能誘導出愈傷組織、不定芽、不定根,最后形成完整的植株的學(xué)科
植物組織的培養方法:
1、非試管微組織快繁
非試管微組織快繁技術(shù)是將外植體(一般要求帶一葉一芽)放置在室內外普通沙子培養基上進(jìn)行培養,利用植物腋芽自然倍增達到快速繁殖的目的。一般植物7~15天可以生長(cháng)出根系。此技術(shù)投資低,操作環(huán)節少。
2、試管組織培養
試管組織培養是將外植體(即離體組織、器官或細胞)放置在試管等器皿中在無(wú)菌的條件下進(jìn)行組織培養獲得試管苗。
植物組織培養的優(yōu)點(diǎn):
1、占用空間小,不受地區、季節限制。
2、不攜帶病毒
3、培養周期短
4、可用組培中的愈傷組織支取特殊的生化制品
5、可短時(shí)間大量繁殖,用于拯救瀕危植物
6、可誘導之分化成需要的器官,如根和芽
7、解決有些植物產(chǎn)種子少或無(wú)的難題,
8、不存在變異,可保持原母本的一切遺傳特征
9、投資少,經(jīng)濟效益高
10、繁殖方式多,試用品種多
植物組織培養一般分為以下幾種:
1、胚胎培養
指以從胚珠中分離出來(lái)的成熟或未成熟胚為外植體的離體無(wú)菌培養。
2、器官培養
指以植物的根、莖、葉、花、果等器官為外植體的離體無(wú)菌培養,如根的根尖和切段,莖的莖尖、莖節和切段,葉的葉原基、葉片、葉柄、葉鞘和子葉,花器的花瓣、雄蕊(花藥、花絲)、胚珠、子房、果實(shí)等的離體無(wú)菌培養。
3、組織培養
指以分離出植物各部位的組織(如分生組織、形成層、木質(zhì)部、韌皮部、表皮、皮層、胚乳組織、薄壁組織、髓部等),或已誘導的愈傷組織為外植體的離體無(wú)菌培養。這是狹義的植物組織培養。
4、細胞培養
指以單個(gè)游離細胞(如用果酸酶從組織中分離的體細胞,或花粉細胞,卵細胞)為接種體的離體無(wú)菌培養。
5、原生質(zhì)體培養。
指以除去細胞壁的原生質(zhì)體為外植體的離體無(wú)菌培養。
培養材料的采集
要根據培養目的適當選取材料,選擇原則:易于誘導、帶菌少。要選取植物組織內部無(wú)菌的材料。這一方面要從健壯的植株上取材料,不要取有傷口的或有病蟲(chóng)的材料。另一方面要在晴天,最好是中午或下午取材料,決不要在雨天、陰天或露水未干時(shí)取材料。因為健壯的植株和晴天光合呼吸旺盛的組織,有自身消毒作用,這種組織一般是無(wú)菌的。培養材料的消毒
從外界或室內選取的植物材料,都不同程度地帶有各種微生物。這些污染源一旦帶人培養基,便會(huì )造成培養基污染。因此,植物材料必須經(jīng)嚴格的表面滅菌處理,再經(jīng)無(wú)菌操作手續接到培養基上。
試劑
? 乙醇。
? 吲哚乙酸( IAA) 或 2 ,4 – D (生長(cháng)素類(lèi)似物)。
? 氯化汞(升汞)或次氯酸鈉。
? 6- 芐基氨基腺嘌呤( 6-BA )
? MS 培養基
? 0.1 mol/L NaOH與 0.1 mol/L HCl
配制培養基
( 1 )愈傷組織誘導培養基: MS 培養基(蔗糖含量為 10 g/L , 2,4 – D 含量為 2 mg/L ,瓊脂 10 g/L )。
( 2 )試驗培養基:在 MS 培養基中加入 IAA 和 6–BA 。
吲哚乙酸(IAA)先用少量 0.1 mol/L NaOH 溶解, 6- 芐基氨基腺嘌呤先用少量 0.1 mol/L HCl 溶解,然后用蒸餾水稀釋?zhuān)偌尤肱囵B基中。
儀器設備
培養室,高壓滅菌鍋,水浴鍋,解剖刀,三角燒瓶( 100mL ),燒杯,量筒,培養皿,棉線(xiàn),接種箱或超凈工作臺,分析天平,長(cháng)鑷子,剪刀,容量瓶,移液管,牛皮紙。
培養基滅菌
將配好的培養基加入瓊脂加熱溶解,調至 pH 5.8 ,趁熱分裝于 100 mL 三角燒瓶中,每瓶約 20 mL 。待培養基冷卻凝固后,用一層稱(chēng)量紙和一層牛皮紙包扎瓶(管)口,并用棉線(xiàn)扎牢,然后在高壓滅菌鍋中 121 ℃( 1 kg/cm 2 )下滅菌 20 min 。取出三角燒瓶放在臺子上,冷卻后備用。接種操作所需的一切用具(如長(cháng)鑷子、解剖刀、剪刀等)及滅菌水,需同時(shí)滅菌。
植物組織培養步驟
第一步,將采來(lái)的植物材料除去不用的部分,將需要的部分仔細洗干凈,如用適當的刷子等刷洗。把材料切割成適當大小,即滅菌容器能放人為宜。置自來(lái)水龍頭下流水沖洗幾分鐘至數小時(shí),沖洗時(shí)間視材料清潔程度而宜。易漂浮或細小的材料,可裝入紗布袋內沖洗。流水沖洗在污染嚴重時(shí)特別有用。洗時(shí)可加入洗衣粉清洗,然后再用自來(lái)水沖凈洗衣粉水。洗衣粉可除去輕度附著(zhù)在植物表面的污物,除去脂質(zhì)性的物質(zhì),便于滅菌液的直接接觸。當然,最理想的清洗物質(zhì)是表面活性物質(zhì)—吐溫。
第二步是對材料的表面浸潤滅菌。要在超凈臺或接種箱內完成,準備好消毒的燒杯、玻璃棒、70%酒精、消毒液、無(wú)菌水、手表等。用70%酒精浸10~30秒。由于酒精具有使植物材料表面被浸濕的作用,加之70%酒精穿透力強,也很易殺傷植物細胞,所以浸潤時(shí)間不能過(guò)長(cháng)。有一些特殊的材料,如果實(shí)、花蕾、包有苞片、苞葉等的孕穗,多層鱗片的休眠芽等等,以及主要取用內部的材料,則可只用70%酒精處理稍長(cháng)的時(shí)間。處理完的材料在無(wú)菌條件下,待酒精蒸發(fā)后再剝除外層,取用內部材料。
第三步是用滅菌劑處理。表面滅菌劑的種類(lèi)較多,可根據情況選取1—2種使用見(jiàn)表。第四步是用無(wú)菌水涮洗,涮洗要每次3min左右,視采用的消毒液種類(lèi),涮洗3-l0次左右。無(wú)菌水涮洗作用是免除消毒劑殺傷植物細胞的副作用注意:①酒精滲透性強,幼嫩材料易在酒精中失綠,所以浸泡時(shí)間要短,防止酒精殺死植物細胞。②老熟材料,特別是種子等可以在酒精中浸泡時(shí)間長(cháng)一些,如種子可以浸泡5分鐘。③升汞的滲透力弱,一般浸泡10分鐘左右,對植物材料的殺傷力不大。④漂白粉容易導致植物材料失綠,所以對于幼嫩材料要慎用。⑤在消毒液中加入濃度為0.08—0.12%的吐溫20或80(一種濕潤劑),可以降低植物材料表面的張力,達到更好的消毒效果。
植物組織培養的特點(diǎn)
1、培養條件可以人為控制
組織培養采用的植物材料完全是在人為提供的培養基和小氣候環(huán)境條件下進(jìn)行生長(cháng),擺脫了大自然中四季、晝夜的變化以及災害性氣候的不利影響,且條件均一,對植物生長(cháng)極為有利,便于穩定地進(jìn)行周年培養生產(chǎn)。
2、生長(cháng)周期短,繁殖率高
植物組織培養是由于人為控制培養條件,根據不同植物不同部位的不同要求而提供不同的培養條件,因此生長(cháng)較快。另外,植株也比較小,往往20-30天為一個(gè)周期。所以,雖然植物組織培養需要一定設備及能源消耗,但由于植物材料能按幾何級數繁殖生產(chǎn),故總體來(lái)說(shuō)成本低廉,且能及時(shí)提供規格一致的優(yōu)質(zhì)種苗或脫病毒種苗。
3、管理方便,利于工廠(chǎng)化生產(chǎn)和自動(dòng)化控制
植物組織培養是在一定的場(chǎng)所和環(huán)境下,人為提供一定的溫度、光照、濕度、營(yíng)養、激素等條件,極利于高度集約化和高密度工廠(chǎng)化生產(chǎn),也利于自動(dòng)化控制生產(chǎn)。它是未來(lái)農業(yè)工廠(chǎng)化育苗的發(fā)展方向。它與盆栽、田間栽培等相比省去了中耕除草、澆水施肥、防治病蟲(chóng)等一系列繁雜勞動(dòng),可以大大節省人力、物力及田間種植所需要的土地。
希望對你有所幫助植物組織培養的過(guò)程!
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