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1、植物离体快繁技术的综述黄新（生物科学技术学院2009级生物技术一班）摘要：植物快繁技术是一种全新的育苗技术，是现代计算机智能控制技术 与生物技术有机结合的高新农业技术。运用植物生长模拟计算机为植物创造最为适宜的温、光、气、热、营养、激素环境，使植物的生理潜能得到最大的发挥，植物的生根基因尽快表达，从而实现植物的快速生根。它的推广应用将会带来一次全新的育苗革命。本文简要介绍植物快繁技术程序、相关培养技术以及植物快繁相关问题的讨论。同时还对植物组织培养脱毒快繁技术的应用前景作了分析。关键词：植物离体快繁、愈伤组织、不定芽增殖 、腋芽增殖 、愈伤组织增殖、体细胞胚增殖、玻璃化问题、褐化问题、应用前景
2、1 植物离体快繁概况1.1 研究简史离体微繁殖技术的应用，首先应归功于Morel，他在1960年首先建立了兰花离体繁殖的方法（原球茎繁殖）。目前已有近400种植物的离体繁殖已获得成功，其中许多具有重要经济价值的花卉(如兰花、菊花、石竹)、果树(草莓、无籽西瓜、葡萄)、经济作物(马铃薯、甘蔗)、林木(桉树、杨树)均已在种苗生产上广泛应用，取得了巨大的经济和社会效益。我国快速繁殖植物的种类达443种之多 荷兰是试管苗的生产王国1.2 植物离体快繁的定义快速繁殖（rapid clone propagation）：也叫离体繁殖（in vitro propagation）、微体繁殖（Micropropa
3、gation），是指在无菌条件下，将植物体的器官、组织或细胞培养于人工培养基中，并辅以人工控制环境，使其生长出完整植株的繁殖技术。追究植物组织培养脱毒快繁技术的发展简史，在11世纪就出现的热处理脱毒法，最早解决一些作物的病毒病害问题1。本世纪50年代发展的植物组织培养技术为脱毒提供了一条有效途径。现在植物的脱毒技术有多种，其中应用最广泛的有三种：热处理法、茎尖培养脱毒法、抗病毒药剂法，将不同的方法相结合起来应用效果更好。它们的脱毒原理各不相同。2 植物离体快繁的技术程序无菌材料的建立芽苗的增殖生根及移苗2.1无菌材料的建立（1）初代培养：取材消毒接种 培养（2）外植体的选择主要应考虑以下问题：
4、 a) 繁殖对象的品种典型性。b) 植物在自然条件下的繁殖特点 。尽可能取自然繁殖器官的适当部位作外植体， c) 外植体的取材部位和大小、生理状态。 2.2芽苗的增殖增值方式：不定芽增殖 、腋芽增殖 、愈伤组织增殖、体细胞胚增殖 2.2.1不定芽增殖a) 不定芽：从现存的芽以外的任何器官、组织上通过器官发生重新形成的芽称之为不定芽。b) 特点：繁殖系数高、遗传稳定性较好、继代次数有限c) 注意事项：激素浓度不能过高；避免使用2，4-D等活性强的生长素，以减少变异发生。2.2.2腋芽增殖腋芽进行离体培养时可不断生长，逐渐形成芽丛，反复切割和转移可不断形成新的芽丛，因此可在短时间内获得大量芽。注意
5、事项：这一繁殖方式一般不需要添加外源激素。需要添加激素的可使用少量细胞分裂素，但浓度不能过高，否则容易形成愈伤组织。2.2.3愈伤组织增殖a) 愈伤组织增殖培养：即愈伤组织继代培养以扩大愈伤组织量进而分化形成更多苗。b) 特点：成功率高，繁殖系数大，但遗传稳定性较差。c) 注意事项：降低激素浓度对要求遗传稳定性高的品种一般不采用这一途径快繁。 2.2.4体细胞胚增殖a) 特点：增长率高；双极性免去生根环节。b) 问题：胚状体休眠的诱导和解除还难以把握；部分物种胚状体诱导困难且成苗率仍不高。c) 这一途径仅适用于少量植物。 2.3苗芽的生根培养a) 基本培养基：1/2或1/4MS培养基b) 生长
6、调节剂：IBA和NAA0.1-0.5mg/L c) 温度：比增殖培养略低2.4小苗移植驯化a) 生产用苗的培育： 炼苗假植定植生产用苗b) 炼苗：适应自然环境c) 移植：洗掉附着的培养基，移植土壤采用人工调配的混合培养土（泥炭土、蛭石、珍株岩等）；土壤湿度不宜过大（影响通气、烂根）；空气湿度初期较大（微雾喷雾）。3 植物快繁相关问题的讨论观赏植物离体快繁是一种有效的进行大规模无性繁殖的生产技术，它是植物组织培养技术应用最广泛和最有效的方法之一，离体快繁可以使繁殖后代整齐一致，去除病毒，保持原有品种的优良性状，同时繁殖速度快，不受季节限制，可以进行集约化生产，效率高，经济价值大，现今园林花卉、药
7、用植物、经济林木、无性繁殖作物等经济植物，许多采用离体快繁技术提供种苗，在社会上生产了可观的经济效益，但是，植物的离体快繁 存在着许多的问题。比如。培养中的变异问题、培养苗的玻璃化问题(vitrification )、褐化问题、白化问题、微生物污染问题等等。下面着重讲讲培养苗的玻璃化问题和褐化问题。3.1培养苗的玻璃化问题(vitrification )3.1.1玻璃苗：离体繁殖中出现的材料（主要是嫩茎和叶片）质地半透明、叶片肿胀的畸形苗。3.1.2特征：茎、叶表面无蜡质，体内的极性化合物水平较高，细胞持水力差，植株蒸腾作用强。3.1.3负作用：生长缓慢、不易生根、繁殖系数下降。3.1.4解决
8、措施：（1）选择适合的培养基, 如适当降低培养基中细胞分裂素用量, 提高Ca2 + 、Zn2 + 等离子浓度, 降低N 与Cl 元素的比例, 降低铵态氮浓度, 适当提高培养基中蔗糖和琼脂的浓度; （2）改善培养环境, 温度光照适宜, 用具滤层通气孔的塑料封口膜封口改善通气状况, 可减少玻璃化苗的产生。（3）固体培养，提高光照强度，降低湿度。（4）提高培养基中蔗糖和琼脂浓度，降低NH4+浓度。（5）加入添加剂：如活性碳、多效锉。（6）降低培养基中细胞分裂素含量，可以考虑加入适量脱落酸。3.2褐化问题3.2.1外植体褐变：指在接种后其表面开始变成褐色，有时甚至会使整个培养基褐变的现象。3.2.2机
9、制：由于植物组织中的多酚氧化酶被激活，而使细胞的代谢发生变化所致。在褐变过程中，会产生醌类物质，它们多呈棕褐色，当扩散到培养基后，就会抑制其他酶的活性，从而影响所接种外植体的培养。3.2.3褐变的主要原因：（1）植物品种：玫瑰、豆科原生质体培养（2）外植体的生理状态：一般来说，处于幼龄期的植物材料褐变程度较浅，生长迅速的组织褐变少。（3）培养基成分：浓度过高的无机盐会使某些植物的褐变程度增加；细胞分裂素的水平过高也会刺激某些外植体的多酚氧化酶的活性，从而使褐变现象加深。（4）培养条件：光照过强、温度过高、培养时间过长易褐化3.2.4减轻褐变现象发生的方法：（1）选择合适的外植体 （2）合适的培
10、养条件：无机盐成分、植物生长物质水平、适宜温度、及时继代培养均可以减轻材料的褐变现象。（3）使用抗氧化剂：在培养基中使用半胱氨酸、抗坏血酸、PVP等抗氧化剂能够较为有效地避免或减轻很多外植体的褐变现象。另外，使用0.1%-0.5%的活性炭对防止褐变也有较为明显的效果。（4）连续转移：对容易褐变的材料可间隔1224h的培养后，再转移到新的培养基上，连续处理7-l0d后，褐变现象便会得到控制或大为减轻。4 应用及前景4.1应用领域（1）用于加速某些难繁殖或繁殖速度很低的植物，或某些需要加速繁殖的特殊基因型，如名贵花卉、优良资源、工程植株等等。（2）用于自然繁殖极易感染病毒的植物，如马铃薯、甘薯、甘
11、蔗、香蕉、石竹、百合等等。 （3）用于有性繁殖变异范围大而自然条件下又不易无性繁殖的植物，如非洲菊、花竹、紫罗兰等。4.2应用实例4.2.1柑橘的快速繁殖桔子传统都是以嫁接方式进行繁殖，其成苗需要1-2年时间，繁殖速度非常的慢，而采用植物快速繁殖技术，其只要采用一个枝段，在智能化控制的快速繁殖苗床给其创造一个最佳生根环境，就能快速的生根成苗。选择幼小的桔树作为母本，选择粗壮的枝条作为离体材料进行制作，一般取材长度5厘米，下切口靠芽带一定斜度斜剪，在用快繁处理，处理后繁殖于智能化控制的快繁苗床就能快速生根。4.2.2菊花快速繁殖菊花组织培养，茎尖是主要培养部位，其他还可以采用茎段、花托、花瓣、叶
12、片等用于快速繁殖，为加快繁殖速度，可采用大于1厘米以上的茎尖。如培养脱毒苗，则采用小于0.6厘米的茎尖培养，有较好的脱毒效果。4.2.3蝴蝶兰快速繁殖以不定芽为外植体，进行香味蝴蝶兰L2030组织培养快繁技术。诱导花梗芽萌发的培养基为MS+6-BA 5ml/L+柠檬酸0.05%；不经过原球茎诱导直接形成丛生芽，对其进行增值的最佳培养基为MS+6-BA 15ml/L+椰汁（CM）100ml/L;生根壮苗的培养基为花宝一号（HyponexNo.1）300ml/L+6-BA 0.3ml/L+NAA1.5ml/L+CM100ml/L。4.3发展前景当我们运用计算机控制技术与生物技术有机结合一种全新的育
13、苗技术，通过计算机对环境的精确模拟，为植物离体材料的发育创造了最佳的温光气热营养激素环境，从而使植物的全息性得到尽快地表达，以实现种苗的快速成苗与几何倍增，这就是植物非试管克隆新技术，它有别于传统的扦插嫁接，又有别于现代的组织培养技术，但同时又是对传统与现代各种育苗技术之集成与发展，它既有传统育苗的易操作性，又有现代育苗的高效性，也就是说它克服了传统育苗的季节限制与现代育苗的操作繁琐及高成本弊端，而开发成功的一项全新育苗技术。开拓组织培养苗市场, 大量快繁木本观赏植物, 应用于城市绿化, 美化人们的生活, 这是我国观赏植物离体快繁的主要趋势。植物组织培养技术在作物上主要用于育种和良种繁殖，用于
14、无性繁殖作物的脱毒和快繁以及种质的保存等，可见植物组织培养脱毒快繁技术对于农作物苗木的生产具有极其重要的地位。一些农作物或是花卉植物等因长期的栽培和种植，植物体内被侵染携带病毒、种性退化现在能利用组织培养及快繁脱毒方法开发出的植物脱毒新品种有马铃薯、甘薯、生姜、大蒜、草莓、罗汉果、棕榈、剑麻、香蕉、甘蔗以及花卉植物等几百种再生植株。目前这种技术已得到了广泛应用，前景及范围非常广阔。5 结论本文对植物离体快繁的研究概况作了简要介绍，比较详细地综述了植物快繁技术和方法，并对快繁的应用前景作了较详尽的分析。这对植物繁技术的探讨研究过程和最新发展动态有了更多的了解，对其深入研究也是提供了很大的帮助。本文重点研究探讨了快繁技术的技术程序以及一些问题的讨论。让我们对植物快繁技术有了一定的了解。而且对植物快繁问题的讨论有效地解决了一些农业经济作物苗木生产、品种、病毒病严重等相关问题。有利于植物离体快繁的技术完善。参考文献：1 曹孜义 刘国民实用植物组织培养技术教程修订本甘肃科学技术出版社，2001.12 朱德蔚植物组织培养与脱毒快繁技术M 北京：中国科学技术出版社，20013 邱运亮植物组培快繁技术化学工业出版社，20102
