植物組培是二十世紀發(fā)展起來的一項生物技術(shù),經(jīng)過幾十年的發(fā)展,這項技術(shù)在基礎(chǔ)理論和實際應(yīng)用方面都獲得了飛快的發(fā)展。1960年法國G.Morel將植物組培技術(shù)應(yīng)用于蘭花的快速繁殖,至今有關(guān)花卉植物組培方面的研究報告很多。本文就近年來花卉組培方面研究發(fā)展情況作綜述。
一、培養(yǎng)條件的研究
早期的花卉組培報道,多集中于研究各類花卉的培養(yǎng)基組成,包括無機鹽、有機物、激素等培養(yǎng)基成分的種類和配比濃度。近幾年來隨著越來越多培養(yǎng)基研究成果的積累,人們的研究逐漸深入到培養(yǎng)條件方面,如培養(yǎng)溫度、光照強度、容器內(nèi)空氣因素對花卉組培和培養(yǎng)過程中植物生長速度、生長質(zhì)量的影響。
溫度:溫度對離體條件下花卉的形態(tài)發(fā)生、器管生長有著直接的關(guān)系,隨著研究的深入,研究者發(fā)現(xiàn)溫度對組培成敗起決定作用。據(jù)陸文梁報道:風信子雄蕊再生較適溫度為25℃,母細胞分化溫度為18~20℃,小孢子和花粉發(fā)育在溫度邊續(xù)下降中完成�;ǚ圯^好次有絲分裂溫度為10℃,否則其不發(fā)育。
光照:近年來的研究發(fā)現(xiàn),除光照強度外,光照質(zhì)量對花卉組培也有較大影響,據(jù)倪德祥等在香石竹的研究表明,白光條件下生長量較高,其次是紅、黃、綠、藍光對生長有抑制作用,單色光對葉綠素合成有抑制作用,葉綠素的合成需要在復(fù)合光條件下完成。
空氣:肖玉蘭等在非洲菊上的研究表明,采用透氣性封口膜進行培養(yǎng)時,植株的干重、生根率、葉面積、健壯程度均好于無透氣性的封口膜。在培養(yǎng)瓶中增加CO2濃度時,植株生根率、健壯度高于不增加CO2濃度的對照。
二、試管苗玻璃化現(xiàn)象研究
自從Phillys和Mathews等報道了石竹莖尖培養(yǎng)時出現(xiàn)試管苗玻璃化現(xiàn)象,有關(guān)花卉組培過程中,發(fā)生試管苗玻璃化現(xiàn)象的報道較多,特別是對香石竹、絲石竹試管苗玻璃化進行了比較深入的研究。從目前的研究報道來看,對玻璃化發(fā)生機理還缺乏真正的了解。
玻璃苗和正常試管苗在形態(tài)和生理生化上的差異成為研究的重點,大多數(shù)研究者希望通過研究兩者在各方面的差異,來解釋玻璃化現(xiàn)象發(fā)生的機理和控制方法。在形態(tài)解剖特征上玻璃苗表現(xiàn)為半透明狀,莖尖頂端分生細胞較小,結(jié)構(gòu)簡單缺少維管束原組織,莖葉細胞體積膨大,液泡化程度高,肥質(zhì)稀薄,細胞核變小,細胞無明顯長軸等現(xiàn)象;在生理生化特征上,玻璃苗的細胞過度含水,還原糖、蔗糖、K、Ca和CL離子含量明顯高,而木質(zhì)素、葉綠素、蛋白質(zhì)、肌醇、Fe和Cu的含量則明顯低。Kevers和Gaspar報道石竹組培中,玻璃化組織的乙烯產(chǎn)生總是高于正常組織。通過眾多的研究發(fā)現(xiàn)影響玻璃化發(fā)生的因素有材料差異、培養(yǎng)基水勢、環(huán)境溫度、碳源供應(yīng)狀況、無機鹽和離子濃度等方面。目前各研究者在控制試管苗玻璃化方面提出了一些具體的措施,這些措施包括增加光照強度,提高瓊脂濃度至0.8%、同時事先去除瓊脂中的雜質(zhì),降低培養(yǎng)容器中的相對溫度,使用透氣性的封口膜,降低培養(yǎng)基中NH4+濃度,增加培養(yǎng)瓶中CO2濃度,正確調(diào)配培養(yǎng)基中激素比例。
三、組培過程中褐變現(xiàn)象的研究
近年有關(guān)組培過程中發(fā)生褐變現(xiàn)象的花卉類植物有*籠草、杜鵑花、倒掛金鐘、天竺葵、鶴望蘭、海棠等。在有關(guān)報道中,就褐變發(fā)生的原因、影響因素和控制措施展開了研究。從已有報道看,組培過程中褐變的發(fā)生是由于建立外植體無菌系時,切口附近的細胞受傷害,破壞了酚類化合物和多酚氧化酶的分隔狀態(tài),使得酚類化合物和多酚氧化酶相遇,酚類化合物氧化形成醌類物質(zhì),并進一步與蛋白質(zhì)聚合,從而引起組織代謝活動紊亂,導(dǎo)致組織生長停滯,較終衰老死亡。影響褐變的因素較多,這些因素包括品種基因型、外植體年齡、部位以及大小和取材時間,外植體消毒方式,培養(yǎng)基配方,光照強度。針對影響褐變發(fā)生的諸多因素,研究報道中提出了各種控制組培過程中褐變的措施,這些措施包括選取幼齡外植體,材料用抗氧劑、吸附劑等。從筆者多年的實踐經(jīng)驗看,對外植體進行預(yù)處理,在培養(yǎng)基中添加抗氧化劑這兩種控制組培過程中褐變現(xiàn)象發(fā)生的措施是行之有效的。
四、培養(yǎng)方式和培養(yǎng)水平的研究
花卉組織培養(yǎng)的基本方式是采用固體培養(yǎng)基進行莖尖、莖段培養(yǎng),前期的有關(guān)報道也多集中在這種基本形式上,隨著進行研究的花卉種類增多研究內(nèi)容的逐漸深入,花卉植物組培在培養(yǎng)方式和培養(yǎng)水平方面都獲得了新的發(fā)展。
在培養(yǎng)方式上,液體培養(yǎng)研究逐漸展開,通過研究發(fā)現(xiàn)液體培養(yǎng)過程中培養(yǎng)基物質(zhì)交換快,植物組織產(chǎn)生的代謝物質(zhì)不易在組織塊周圍積累,植物組織在液體培養(yǎng)基中生長速度大于固體培養(yǎng)基,特別是在易發(fā)生褐變的花卉培養(yǎng)上效果明顯。隨著花卉類植物次生代謝物質(zhì)工廠化生產(chǎn)技術(shù)的研究,花卉植物的液體培養(yǎng)迅速進入實際應(yīng)用階段。至今利用發(fā)酵法進行培養(yǎng)的花卉類植物有:冬青、薔薇、金魚草、長春花、紫草、小檗、唐松草等。
在培養(yǎng)水平方面,花卉植物普遍開展的是器官組織水平的培養(yǎng)研究,這些器官包括莖尖、莖段、花、葉、根。細胞水平的植物薄層細胞培養(yǎng)是近年來花卉組培研究的新方向,薄層細胞培養(yǎng)采用莖表皮層細胞做外植體,進行平板培養(yǎng)。該種培養(yǎng)技術(shù)具有取材方便,表面消毒方便,不通過愈傷階段直接分化成芽、根等優(yōu)點。當然并非所有的花卉植物均可進行薄層細胞培養(yǎng),這種培養(yǎng)技術(shù)可以和其它水平的培養(yǎng)技術(shù)互補利用�;ɑ苤参锏脑|(zhì)體水平上的培養(yǎng)一直以來都是研究者感興趣的方向。到目前為止已有200多種花卉植物報道了原生質(zhì)體培養(yǎng)分化成植株。
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