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苗木组织培养的基本原理

放大字体  缩小字体 发布时间:2012-12-12 18:19:24 更新时间:2012-12-12 18:20:31   浏览次数:11795
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
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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45层,上面安装30 40 -光灯照明,每天照明1016比用自动定 时器控制。温度最好保持在15251,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 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pH5. 07. 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(1601800千热灭 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。

除湿机。用于改善培养室的湿度。

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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