植物組培
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                                    植物組培
                                    時間:2018/6/17 17:42:16
                                    所謂組織培養就是將植物的各類器官組織作為外植體,接種于人工配制的培養基上,并配合一定的營養、激素、溫度、光照等條件,以無菌培養方式增殖的一種生物技術. 植物組織培養是在無菌條件下,將植物體的一個器官,如根尖、莖尖、葉、花、未成熟的果實、種子等,或一種組織,如形成層、花藥組織、胚乳、皮層等,或單個細胞,如體細胞、生殖細胞等,或胚胎,如成熟和未成熟的胚,或原生質體,如脫壁后仍具有生活力的原生質體,從植物體取出后,放在潔凈容器內的人工配制的培養基上,給予適宜的培養條件,使它們得以繼續生存或發展,誘發產生愈傷組織、潛伏芽、不定芽、不定根等,或長成完整的植株,統稱為植物組織培養。由于是在試管內培養,而且培養的是脫離植物母體的培養物,因此也稱離體培養和試管培養。根據外植體來源和培養對象的不同,又分為植株培養、胚胎培養、器官培養、組織培養、原生質體培養等。植物組織培養技術是近代生物科學發展起來的一門新技術,是生物技術(即生物工程)的主要組成部分,是在超凈的組培室中快繁脫毒即工廠化的栽培室中進行的規模生產。自哈布蘭特(G.Haberlandt) 1902年提出植物細胞的全能性,即每個植物的本細胞或性細胞都具有該植物的全套遺傳基因,因此在一定培養條件下每個細胞都可發育成一個與母體一樣的植株。這個概念雖然在上世紀初已經提出,但在當時的技術條件下,在實踐上并沒做到。經過80多年來無數科學家的努力,組織培養技術得到不斷改進,技術趨于完善、成熟,目前細胞的全能性不但在理論上完全被證實,而且為組織培養在實踐上的應用奠定了基礎。植物組織培養已遍地開花,在世界各地進展很快。培養的材料有莖尖、根尖、花粉、花藥、葉原基、愈傷組織、細胞等,已經培養成功的植物有近千種。
                                     
                                    1、植物組織培養對實驗室及設備的要求 植物組織培養是在人工控制的條件下培養植物,是一種植物現代工廠化生產新技術,所以其對實驗室及設備有一定的要求。
                                    實驗室方面 
                                    ①化學實驗室:主要承擔配制培養基的任務。要求具有各種化學藥品試劑、各種玻璃器皿、稱量天平等。 
                                    ②洗滌室:主要進行玻璃器皿的洗滌,要求有自來水裝置,同時有烘箱,以便洗后烘干。 
                                    ③滅菌室:主要進行培養基和用具的消毒。要有高壓滅菌鍋,具有水源和電源。 
                                    ④接種室:是植物材料分離、消毒接種和轉移的場所。要求密閉、清潔、整齊、裝有紫外燈,能隨時滅菌。有的也可用接種箱或超凈工作臺代替。 
                                    ⑤培養室:是植物材料培養生長的地方。要求清潔,保溫好,室溫均勻一致,并有絕熱、防火性能。 
                                    設備方面 
                                    ①天平:供配制培養基時稱量藥品和激素用。大量元素用普通天平;微量元素和激素用分析天平。 
                                    ② 酸度計:測定培養基的pH用。 
                                    ③高壓滅菌鍋:是供培養基和器械用具滅菌用。 
                                    ④烘箱:洗凈的玻璃器皿干燥滅菌用。 
                                    ⑤蒸餾水制造裝置:得到純凈水供培養用。 
                                    ⑥冰箱:供貯放母液和植物材料用。 
                                    ⑦接種箱或超凈工作臺:為植物材料接種或轉移的操作場所。 
                                    ⑧空調機:控制室溫用。
                                     
                                    3、植物組織培養對培養基的要求 
                                    培養基是植物組織培養中十分重要的基質,目前應用的有好多種,但其主要成分大體相同,主要成分是水,其他還有大量元素、微量元素、維生素、生長調節物質、蔗糖和瓊脂等
                                    。 植物組織培養中應用最多的為MS培養基。其組成是在配制1升(1000毫升)培養基時,加硝酸銨1.65克、硝酸鉀1.9克、氯化鈣0.44克、硫酸鎂0.37克、磷酸二氫鉀0.17克、碘化鉀0.83毫克、硼酸5.2毫克、硫酸鎂22.3毫克、硫酸鋅3.6毫克、鉬酸鈉0.25毫克、硫酸銅0.025毫克、氯化鈷0.025毫克、硫酸鐵27.8毫克、蔗糖30克和瓊脂7克。其他生長調節物質要根據植物的種類和培養目的而確定。MS培養基中大量元素濃度過高,為此常采用1/2、1/4大量元素濃度作培養用,這樣生長效果列好。配制培養基前要準備好三角瓶、試管、燒杯、量筒、吸和等玻璃器皿,預先稱好藥品。配制時先將瓊脂溶化,再加入在水中深解的各種營養元素和蔗糖,然后用氫氧化鈉或鹽酸調整培養基的pH,一般掌握在5.7左右。以后可分注到養瓶中,蓋好瓶蓋。培養基配好要經高壓滅菌。冷卻后放到培養室預培養3天,如沒有雜菌污染,才可進行植物材料的接種。
                                     
                                    3、植物組織培養的過程  
                                    植物組織培養即無菌培養,也就是要求培養的材料不帶有雜菌。從田間或溫室等地切取植物材料時,應選擇健壯無病蟲母株,取幼嫩、分生能力強的部位,以利生長。取來的材料雖經選擇,外部總還有不少雜菌。為此,接種前應進行表面滅菌。通常先用自來水沖洗十幾分鐘,有泥的應刷去。沖洗干凈后,用70%的酒精浸泡10-15秒鐘消毒。接著用無菌水(經高壓滅菌的蒸餾水)沖洗兩次,再用10%的漂白粉澄清液浸泡20分鐘消毒,最后用無菌水沖洗3-4次。帶有茸毛不易濕潤消毒的材料可加些洗衣粉。上述操作皆應在接種箱或超凈工作臺等無菌環境條件進。經過表面滅菌的材料,用無菌濾紙將水吸掉。再用解剖刀切取所需部位,通常幾毫米大小,培育無病毒苗則應在1毫米以下,然后用解剖針或槍式鑷子將材料接種到培養瓶上培養。工具用完即應在95%酒精中蘸一下,或用火焰消毒法消毒,避免工具帶菌造成交叉污染。操作時應穿工作服、戴工作帽,事先洗凈手,后再用酒精棉擦試一遍
                                     
                                    4、植物組織培養材料的培養和移植
                                      植物材料接種后放到培養室培養。培養室是材料培養生長的場所,一般幾到十幾平方米皆可。高度約2米左右,空間小,可節省控溫能源。培養材料放在培養架上培養。培養架可有木材或金屬制成,有4-5層,每層高40-50厘米,日光燈裝在上方。架長1.2米左右,與40瓦日光燈長一致,寬80-90厘米。每一層可裝兩支日光燈,這樣培養時的照度約為3000勒克斯。培養室的溫度大多采取晝夜恒溫培養,保持在25℃±2℃,也有采取晝夜變溫培養的,夜晚溫度可低些,這應根據生長需要而定。每天日光燈照明12-16小時。試管苗由于人工提供各方面優越條件,一般生長發育好,根系也多,可往往由于沒掌握其特性,造成移栽時成活率不高。這是因為試管苗在瓶中濕度很高的條件下培養,人為提供蔗糖等碳源,材料是處一起異養生活狀態,可以說比溫室生長的還要嬌嫩得多。而突然從瓶中移到土壤讓其過自養生活,往往由于變化太劇烈而造成損傷甚至死亡。為此,試管苗開始移出時,仍應罩上玻璃瓶,或蓋上薄膜袋(上開幾個小孔),1周后去掉。有噴霧條件則更理想。開始7-10天要遮蔭,以后逐漸見陽光。移植基質以沙與蛭石各半為好,要排水、通風好,隔一天澆一次營養液。這樣逐步鍛煉,讓其適應環境。2-3周后經馴化鍛煉苗即可移至培養土中栽植
                                     
                                    5組培技術在生產上的應用主要是:
                                    a、快速、大量繁殖優良品種 
                                    組織培養與傳統的無性繁殖相比,工作不受季節限制,而且經過組織培養進行無性繁殖具有用材少、速度快等特點。
                                     
                                    b、育種
                                    主要在胚胎培養、單倍體育種、體細胞雜交和植物基因工程等方面應用較多。通過組織培養,可縮短育種年限和世代,也有利于基因突變中隱性突變的分離。由于生理代謝等方面的原因,常使雜種胚早期敗育,因而得不到雜種植物。而在試管中進行胚培養,可使其順利生長,得到遠緣雜種。
                                     
                                    c、提純復壯
                                    運用組織培養,苗木的復壯過程很明顯。


                                    d、獲得無病植株 

                                    一些用無性繁殖方法來繁衍,靠無性繁殖不能通過種子途徑去除病毒,病毒逐代傳遞積累,危害日趨嚴重。而植物0.1~0.5mm大小的生長點區幾乎不含或含極少病毒,因為該區無維管束,病毒難以進入,把這個區從植株母體分離培養,得到的基本上是無病毒苗,為獲得無病毒植株的重要途徑。 


                                    e、種質資源的保存

                                    很多無性繁殖的植物因沒有種子,無法長期保存,其種質資源傳統上只能在田間種植保存,耗費人力物力,且資源易受人為因素和環境因素影響而丟失。而用組培方法保存,可大大節省人
                                    力、物力,并延長保存期,保證種質資源不會突變和流失。
                                     
                                    6 組織培養技術具有如下特點:
                                    繁殖要在嚴格控制下完成,進行時所需材料少,但繁殖速度快,繁殖系數高。如一年內一個蘭花莖尖可繁殖出100萬以上的植株;且繁殖周期短,一般30天左右即為一個周期;可全年生產,打破傳統“靠天吃飯”的模式,不受季節影響,可按市場需要組織生產;可機械化,自動化、工業化生產,占地面積??;種苗質量好、無病菌,無病毒,遺傳性能穩定,還不易受病蟲害侵染;組培苗無性系的性狀比傳統無性系的性狀更加一致;便于交流和打入國際市場;與其它生物技術相比,本項技術所需成本低,利潤回報率高,但初期投資多,技術難度高。組培苗具有無雜菌、優質、均勻、分蘗性強、繁殖率高、批量生產、周年供應、便于運輸等優點。
                                     
                                    7 前景
                                    目前,生物技術正在世界突飛猛進地發展,在醫學、農業、食品工業、能源工業、環境保護各個領域表現出極大的生產潛力。作為生物技術有力手段的組織培養也日益受到重視,在農林作物的脫毒快繁、突變誘發、細胞工程和基因工程等方面都可以發揮作用。近40年來,植物組織培養技術得到了迅速發展,已滲透到植物生理學、病理學、藥學、遺傳學、育種以及生物化學等各個研究領域,成為生物學科中的重要研究技術和手段之一,并廣泛應用于農業、林業、工業、醫藥業等多種行業,產生了巨大的經濟效益和社會效益,已成為當代生物科學中最有生命力的一門學科。對農業、林業、蔬菜、果樹、花卉以及藥用植物新品種培育、品種脫毒、提純復壯、快速無性繁殖、擴大種苗生產等方面均產生了劃時代影響。

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