第二章_植物离体繁殖

第二章植物离体繁殖 植物离体繁殖 利用组织培养技术对外植体进行离体培养 短期内获得遗传性一致的大量再生植株 也叫快繁或微繁 propagationinvitro Micropropagation 和传统方法突出特点 1 繁殖效率高 增值率高 生长速度快 可周年生产 在一个短暂的时间 由单一个体开始 能产生出大量的遗传组成相同的植株 如苹果矮化砧木茎尖8个月可繁殖6万株 石刁柏一个腋芽一年可繁殖 万株 2 培养条件可控性强 人为提供培养基及小气候 便于对环境进行控制 省去田间栽培繁杂劳动 3 便于管理 占地面积小 30m2可存放1万多培养瓶 约10万多苗木 4 利于种质资源的保存及交换 快速繁殖的应用 1 短期内获得大量形状优良 整齐一致的种苗群体 加快引进新种 新育良种的繁殖 促进优良品种推广和应用 2 大量繁育原来常规方法不能进行无性繁殖 难繁殖和繁殖速度慢的一些植物 尤其对一些珍 稀 濒危的植物的繁殖有更重要的意义 3 作为培育新品种的有效手段 繁殖和保存育种材料 如远缘杂种 多倍体 突变体 4 通过茎尖培养等技术脱毒 扩增脱毒苗 达到提纯复壮良种的目的 一 植物快繁的器官形成方式 由于植物种类不同 器官再生及快速繁殖的方式也不同 1 短枝发生型 外植体为带叶单芽茎段 培养为完整植株 特点 一次成苗 培养过程简单 容易移栽成活 遗传性状稳定 例如 葡萄 红薯等试管苗繁殖 2 器官型 Organtype 外植体带有顶芽或腋芽 培养后形成丛生芽 转入生根培养基 诱导生根成苗 扩大繁殖 特点 由单芽到丛芽 繁殖速度快 遗传性状稳定 多数花卉 苗木的快繁属于此类 3 器官发生型 Organogenesis 直接由外植体上或从愈伤组织产生不定芽 经过脱分化与再分化成苗 特点 繁殖速度快 由愈伤组织再生植株 遗传不稳定 烟草 水稻 小麦 番茄等 4 胚胎发生型 Embryogenesis 外植体脱分化产生愈伤组织或细胞团 再分化为胚状体产生小植株 球形期 心形期 鱼雷期 子叶期 特点 发生数量大 速度快 结构完整 人工种子繁殖 遗传变异 DirectembryogenesissysteminCoffeaspp A Cutusualofexplantleafavoidingmidveinandedges B Glassbottlewithplastictapwheredirectembryogenesisisinduced C Directsomaticembryosobtainedafter6wkembryogenesisinduction D CloseupofC showingacotyledonarysomaticembryo E Differentstagesofembryogermination arrowsradicularsystem headarrowsfirstpairofleaves F Plantletfromsomaticembryoafter25wk Arrow threadofcotton 5 原球茎发生型 Protocorm 兰科 茎尖或腋芽外植体通过形成原球茎 而发育为完整植株 唐菖蒲 原球茎的增殖 原球茎发育成兰花苗 二 植物快繁的程序和关键技术 离体无性繁殖的程序包括 无菌母株的制备 继代芽的增殖 芽苗生根培养 再生植株的锻炼和移栽 1 无菌母株的制备初代培养 在无菌条件下 制备无菌繁殖的材料称为无菌母株 或繁殖母株 stockplant 选取遗传性状优良 稳定 生长健壮 无病虫害植株上的外植体 经适当有效灭菌处理后 接种在培养基上 诱导其产生芽 腑芽或不定芽 和愈伤组织 注意 培养基激素配比 取材的年龄 大小和生理状态 初代培养的启动生长方式 腋芽被刺激后生长 茎段 叶片 其它器官伤口处产生不定芽 外植体切口产生愈伤组织 此阶段一般需要4 6周 愈伤组织 茎尖培养 茎段培养 茎段腋芽分化 补血草的快速繁殖 2 继代芽的增殖无菌母株再次切割继代培养 芽分化增殖成丛芽 加快繁殖速度 在快速繁殖过程中 随培养时间和继代次数增加 芽分化和生长速率降低 称为驯化现象 与内源激素和恒定培养条件有关 故可以调节激素配比或变温处理 提高繁殖速度 深波叶补血草或翅茎补血草 拉丁学名为Limoniumsinuatum 它是蓝雪科补血草属的多年生植物 勿忘我也叫勿忘草 拉丁学名为Myosotissylvatica 是紫草科勿忘草属的多年生草本植物 通常生于海拔2000米以上的亚高山草甸 月兔耳别名褐斑伽蓝 因毛茸茸的肉质叶像兔子的耳朵而得名 属景天科伽蓝属多肉植物 3 芽苗生根培养 诱导无根苗生根的方法有两种 试管内生根和试管外生根 1 试管内生根 将无菌小枝条转入生根培养基中进行培养 提高生根率的措施 降低无机盐和有机物含量 如1 2MS或1 4MS培养基 适当提高生长素的浓度 降低细胞分裂素的浓度 降低渗透压 糖30g L 20g L 暗培养利于生根 2 试管外生根 有些植物可以将离体条件下形成的枝条 在基部切口处用生根粉或与滑石粉混合的IBA涂抹 然后种植到温室或田间中 这样的方法可大大降低成本 4 再生植株的锻炼和移栽 A 移栽前后培养条件发生改变 试管苗 恒温 高湿 弱光 无菌 充足的营养 自然条件下 变温 低湿 强光 有菌 缺乏营养 B 移栽后植株死亡的原因 1 根系结构不完善 不生根 木本植物 根与芽的输导组织不相通 愈伤组织 再生根的吸收功能差 2 叶部结构不完善 缺少角质层或蜡质层 保水性差 缺乏叶表皮毛 保湿 反光性差 气孔开度过大 关闭能力差 叶片中栅栏组织发育不完善 光合能力低 C 克服这些因素的方法 培育壮苗 培养基中加入适宜的生长延缓剂 多效唑 矮壮素 B9等 炼苗 1 日光锻炼 遮阳网 逐渐恢复 提高叶片的光合作用的能力 使小苗由异养向自养过渡 2 湿度锻炼 移栽前 开瓶练苗 使小苗逐步适应周围的湿度条件 3 温度锻炼 排风煽 遮阳网 闭瓶炼苗 要在培养瓶中培育壮苗 7 20天 开瓶炼苗 3 7天 时间过长会引起培养基污染 D 移栽过程要注意的一些问题将小苗根系周围的培养基冲洗干净 以避免有害微生物的污染 筛选适宜的移栽基质 砂 蛭石 腐叶土和土壤配置使用也可以单独使用 以保持良好的排水性与通气性 选择使用营养钵 苗床或塑料薄膜以及遮阳网 以调控光 温 湿度等 当移栽后的小苗能开始生长 说明已经能够在正常的环境下生长 营养钵移栽 离体快繁基本流程 三 植物快繁过程中的关键问题 一 污染 原因 培养基及器具灭菌不彻底 操作的人为带入 环境不清洁 控制 二 遗传稳定性 基因型 变异频率不同 继代次数 随着继代次数增加 变异系数增加 器官发生方式 以茎段 不定芽的方式繁殖不宜变异 而通过愈伤组织 生殖器官的培养易发生变异 控制 减少培养基中容易诱导变异的物质 定期清除不正常的组培苗 三 玻璃化 玻璃化苗 是由于试管苗发生生理失调 而形成的发育不正常的组培苗 常常表现为叶片皱缩 易碎 嫩叶呈水浸透明状 移栽后常死亡 防止措施 加入琼脂提高培养基硬度 提高蔗糖含量 降低培养基的渗透压 减少含氮成分 降低温度或变温处理 提高光照 添加抗玻璃化的化学物质 活性炭 聚乙烯醇 多效唑 青霉素等 原因 培养基中琼脂与蔗糖的浓度低 细胞分裂素与生长素比例失调 培养基中含氮量高 培养温度高 光照不足 组织培养中不同植物玻璃化的原因与对策 四 褐化 是指培养材料向培养基中释放褐色物质 使培养基和培养材料逐渐变褐而死亡的现象 本质 酚类物质在多酚氧化酶的作用下 氧化形成褐色的醌类物质 导致植株中蛋白质变性 酶失活 影响因素 植物的品种与种类 外植体的生长发育时期 外植体的切口 培养温度 培养时间 培养基中成分 无机盐高 细胞分裂素高 褐化的防止措施 外植体的选择 培养基中激素的调整 培养基中添加抗氧化剂等 抗坏血酸 柠檬酸 活性炭等 培养温度降低 光照减少 缩短继代培养时间 五 黄化 是指试管苗整株失绿 叶片全部或部分发生黄化现象 原因 培养基成分 含铁量少 或矿质营养不平衡 激素配比失衡 糖分不足 培养条件 通气差 光温及酸碱度不适 抗生素的使用 控制 调节培养基成分 调节温度 实例 毛白杨的快速繁殖 Populustomentosavar 用休眠芽茎尖培养 取当年形成的直径约0 5 的枝条 切成1 5 2 0 带休眠芽茎段 用70 酒精消毒30S 5 次氯酸钠消毒7 8min 无菌水冲洗 于超净台上剥取茎尖 将有2 3片幼叶的茎尖接种到培养基上 最适培养基为MS基本培养基 BA0 5 L NAA0 02 L 赖氨酸100 L 2 蔗糖 PH5 8 温度25 27 培养 连续光照 光强1000Lx以上 2 3月后 部分茎尖分化出嫩枝 诱导生根 将茎尖长出的嫩枝 从基部切下 转移到配制的生根培养基上 MS IBA0 25 L VB1