19世紀(jì)30年代,德國植物學(xué)施萊登和德國動(dòng)物學(xué)家施旺創(chuàng)立了細(xì)胞學(xué)說,根據(jù)這一學(xué)說,如果給細(xì)胞提供和生物體內(nèi)一樣的條件,每個(gè)細(xì)胞都應(yīng)該能夠獨(dú)立生活;1902年,德國植物學(xué)家哈伯蘭特細(xì)胞性的理論是植物組培的理論基礎(chǔ)。1958年,一個(gè)振奮人心的消息從美國傳向世界各地,美國植物學(xué)家斯蒂瓦特等人,用胡蘿卜的嫩皮的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng),終于得到了完整植株,并且這一植株能夠開花結(jié)果,證實(shí)了哈伯蘭特在五十多年前關(guān)于細(xì)胞的預(yù)言。植物組培的簡單過程如下:剪接植物器官或組織——經(jīng)過脫分化(也叫去分化)形成愈傷組織——再經(jīng)過再分化形成組織或器官——經(jīng)過培養(yǎng)發(fā)育成一顆完整的植株。 培養(yǎng)分類
1.胚胎培養(yǎng):指以從胚珠中分離出來的成熟或未成熟胚為外植體的離體無菌培養(yǎng)。
2、器官培養(yǎng):指以植物的根、莖、葉、花、果等器官為外植體的離體無菌培養(yǎng),如根的根尖和切段,莖的莖尖、莖節(jié)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)等的離體無菌培養(yǎng)。
3、組織培養(yǎng):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(dǎo)的愈傷組織為外植體的離體無菌培養(yǎng)。這是狹義的植物組織培養(yǎng)。
4.細(xì)胞培養(yǎng):指以單個(gè)游離細(xì)胞(如用果酸酶從組織中分離的體細(xì)胞,或花粉細(xì)胞,卵細(xì)胞)為接種體的離體無菌培養(yǎng)。
5、原生質(zhì)體培養(yǎng):指以除去細(xì)胞壁的原生質(zhì)體為外植體的離體無菌培養(yǎng)。
培養(yǎng)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(nèi)外普通沙子培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng),利用植物腋芽自然倍增達(dá)到快速繁殖的目的。一般植物7~15天可以生長出根系。此技術(shù)投資低,操作環(huán)節(jié)少。
2、試管組織培養(yǎng)
試管組織培養(yǎng)是將外植體(即離體組織、器官或細(xì)胞)放置在組培瓶等器皿中在無菌的條件下進(jìn)行組織培養(yǎng)獲得組培瓶苗。
培養(yǎng)步驟
*步,將采來的植物材料除去不用的部分,將需要的部分仔細(xì)洗干凈,如用適當(dāng)?shù)乃⒆拥人⑾?。把材料切割成適當(dāng)大小,即滅菌容器能放入為宜。置自來水下流水沖洗幾分鐘至數(shù)小時(shí),沖洗時(shí)間視材料清潔程度而宜。易漂浮或細(xì)小的材料,可裝入紗布袋內(nèi)沖洗。流水沖洗在污染嚴(yán)重時(shí)特別有用。洗時(shí)可加入洗衣粉清洗,然后再用自來水沖凈洗衣粉水。洗衣粉可除去輕度附著在植物表面的污物,除去脂質(zhì)性的物質(zhì),便于滅菌液的直接接觸。當(dāng)然,的清洗物質(zhì)是表面活性物質(zhì)—吐溫。
第二步是對(duì)材料的表面浸潤滅菌。要在超凈臺(tái)或接種箱內(nèi)完成,準(zhǔn)備好消毒的燒杯、玻璃棒、70%酒精、消毒液、無菌水、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(qiáng),也很易殺傷植物細(xì)胞,所以浸潤時(shí)間不能過長。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(nèi)部的材料,則可只用70%酒精處理稍長的時(shí)間。處理完的材料在無菌條件下,待酒精蒸發(fā)后再剝除外層,取用內(nèi)部材料。
第三步是用滅菌劑處理。表面滅菌劑的種類較多,可根據(jù)情況選取1—2種使用見表。第四步是用無菌水涮洗,涮洗要每次3min左右,視采用的消毒液種類,涮洗3-l0次左右。無菌水涮洗作用是免除消毒劑殺傷植物細(xì)胞的副作用注意:①酒精滲透性強(qiáng),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(xì)胞。②老熟材料,特別是種子等可以在酒精中浸泡時(shí)間長一些,如種子可以浸泡5分鐘。③汞的滲透力弱,一般浸泡10分鐘左右,對(duì)植物材料的殺傷力不大。④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(dá)到更好的消毒效果。
培養(yǎng)特點(diǎn)
1、培養(yǎng)條件可以人為控制
組培采用的植物材料*是在人為提供的培養(yǎng)基和小氣候環(huán)境條件下進(jìn)行生長,擺脫了大自然中四季、晝夜的變化以及災(zāi)害性氣候的不利影響,且條件均一,對(duì)植物生長極為有利,便于穩(wěn)定地進(jìn)行周年培養(yǎng)生產(chǎn)。
2、生長周期短,繁殖率高
組培是由于人為控制培養(yǎng)條件,根據(jù)不同植物不同部位的不同要求而提供不同的培養(yǎng)條件,因此生長較快。另外,植株也比較小,往往20-30天為一個(gè)周期。所以,雖然組培需要一定設(shè)備及能源消耗,但由于植物材料能按幾何級(jí)數(shù)繁殖生產(chǎn),故總體來說成本低廉,且能及時(shí)提供規(guī)格一致的種苗或脫病毒種苗。
3、管理方便,利于工廠化生產(chǎn)和自動(dòng)化控制
植物組織培養(yǎng)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、營養(yǎng)、激素等條件,極利于高度集約化和高密度工廠化生產(chǎn),也利于自動(dòng)化控制生產(chǎn)。它是未來農(nóng)業(yè)工廠化育苗的發(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、防治病蟲等一系列繁雜勞動(dòng),可以大大節(jié)省人力、物力及田間種植所需要的土地。
培養(yǎng)優(yōu)點(diǎn)
1、占用空間小,不受地區(qū)、季節(jié)限制。
2、培養(yǎng)脫毒作物
3、培養(yǎng)周期短
4、可用組培中的愈傷組織制取特殊的生化制品
5、可短時(shí)間大量繁殖,用于拯救瀕危植物
6、可誘導(dǎo)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(jì)效益高
10、繁殖方式多,試用品種多