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组培无菌接种与培养

时间:2023-02-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:培养基由于植物种类的不同而不同,通常是MS基本培养基加入适量的植物生长调节剂及其他成分。切取增殖培养瓶中的无根苗,接种到生根培养基上进行诱根培养。细菌污染主要是由于培养基灭菌不够彻底,或在接种操作时没有对外植体进行彻底灭菌所致。为了防止因接种造成细菌感染,应对初代培养、继代培养的材料进行系统检查,发现有被细菌污染的迹象时,应立即清除。

2)接种

接种是组织培养过程中易于污染的一个环节,操作过程必须在无菌条件下进行。

(1)接种前的准备工作

①每次接种或继代繁殖前,应提前30min打开接种室和超净工作台上的紫外线灯进行消毒,然后打开超净工作台的风机,吹风10min。

②操作人员进入接种室前,用肥皂和清水将手洗干净,换上经过消毒的工作服和拖鞋,并戴上工作帽和口罩。

③开始接种前,用70%的酒精棉球仔细擦拭手和超净工作台面。

④准备一个灭过菌的培养皿或不锈钢盘,内放经过高压消毒的滤纸片。解剖刀、医用剪刀、镊子、解剖针等用具应预先浸在95%的酒精溶液内,置于超净工作台的右侧。每个台位至少备两把解剖刀和两把镊子,轮流使用。

⑤接种前先点燃酒精灯,然后将解剖刀、镊子、剪子等在火焰上方灼烧后,晾于架上备用。

(2)接种技术

①用镊子将植物材料夹到已高压消毒、盛有滤纸的培养皿中,在超净工作台上将外植体切成3~5mm的小段,在双筒解剖镜下剥离的茎尖分生组织大小为0.2~0.3mm,经过热处理的材料可带2~4个叶原基,切生长点长约0.5mm。

②将培养瓶倾斜拿住,打开瓶塞前,先在酒精灯火焰上方烤一下瓶口,然后打开瓶塞,并尽快将外植体接种到培养基上。注意,材料一定要嵌入培养基,而不是放在培养基上面或全部埋入培养基内。塞回瓶塞以前,再在火焰上方烤一下。

③每切一次材料,解剖刀、镊子等都要放回酒精内浸泡,并灼烧。

除上述常规操作步骤以外,对于新建的组织培养室首次使用以前,必须进行彻底的擦洗和消毒。先将所有的角落擦洗干净,然后进行熏蒸消毒(即用甲醛和高锰酸钾混合,产生大量蒸汽消毒),其后再用紫外线灯照射。

3)培养

(1)初代培养 也称诱导培养。培养基由于植物种类的不同而不同,通常是MS基本培养基加入适量的植物生长调节剂及其他成分。首先在一定温度(22~28℃)下进行暗培养,待长出愈伤组织后转入光培养。如对于赤道附近的花卉,应在恒温状态下培养;而对原产于温带的花卉,用变温培养效果更好。此阶段主要诱导芽体解除休眠,恢复生长。

(2)继代培养 也称增殖培养。将见光变绿的芽体组织从诱导培养基转接到芽丛培养基上,在每天光照12~16h、光照强度1000~2000lx条件下培养,不久即产生绿色丛生芽。将芽丛切割分离,进行继代培养,扩大繁殖,平均每月增殖一代,每代增殖5~10倍。为了防止变异或突变,通常只继代培养10~12次。根据需要,一部分进行生根培养,一部分仍继代培养。

(3)生根培养 培养基通常为1/2MS培养基加入适量的植物生长调节剂,如1/2MS+NAA或IBA(0.1mg/L)。切取增殖培养瓶中的无根苗,接种到生根培养基上进行诱根培养。有些易生根的植物在继代培养中通常会产生不定根,可以直接将生根苗移出进行驯化培养。或者将未生根的试管苗长到3~4cm长时切下来,直接栽到蛭石为基质的苗床中进行瓶外生根,效果也非常好,省时省工,降低成本。这个阶段可筛选淘汰生长不良和感病的试管苗。

(4)驯化培养 发根的组培苗(或称试管苗)从培养瓶中移出,在温室中栽培。至植株长大发生5~6片叶为止的过程,为驯化培养阶段,这是组培苗从异养到自养的阶段。

组培苗移出前,要加强培养室的光照强度和延长光照时间,进行光照锻炼,一般进行7~10d。再打开瓶盖,让试管苗暴露在空气中锻炼1~2d,以适应外界环境条件。

移栽基质最好用透气性强的蛭石、珍珠岩与泥炭。如果栽植在土壤中,土壤应为疏松的沙壤土,或为沙土掺入少量有机质或林地的腐殖质土。用营养钵育苗,可用直径6cm的塑料营养钵。移栽时选择2~4cm、3~4片叶的健壮试管苗,将根部培养基冲洗干净,以避免微生物污染而造成幼苗根系腐烂。如果是瓶外生根,将植株基部愈伤组织去掉,用水冲洗一下,直接插入基质中。移栽后浇透水,加塑料罩或塑料薄膜保湿。

一般炼苗的最初7d,应保持90%以上的空气相对湿度,适当遮阴。7d以后适当通风降低空气相对湿度,温度保持在23~28℃。半月后去罩、掀膜,每隔10d喷一次稀释100倍的MS大量元素母液。培养4~6周后,试管苗便可转入正常管理。

4)杂菌污染的识别及其预防

当污染现象发生时,最好先根据污染情况做出判断,分清楚是细菌污染还是真菌污染,以便采取相应措施进行处理。

(1)细菌污染及其预防 在培养过程中,培养基或外植体上出现粘液状或水迹状物,有时需要仔细辨认才能看清,这是细菌污染的特征。细菌污染主要是由于培养基灭菌不够彻底,或在接种操作时没有对外植体进行彻底灭菌所致。因此,所用的培养基一定要在培养室中预培养2~3d,然后再进行检验,确定无细菌感染的迹象后再使用。为了防止因接种造成细菌感染,应对初代培养、继代培养的材料进行系统检查,发现有被细菌污染的迹象时,应立即清除。

(2)真菌污染及其预防 在接种后,培养基或外植体表面出现白、黑、绿等色的块状真菌孢子,其蔓延速度较快,为真菌污染的特征。真菌污染易通过空气、培养容器、瓶口进行,因此要加强对空气的灭菌管理。在每次操作前,最好先用紫外线灯灭菌20~30min,再用75%的酒精对容器、材料表面进行喷雾灭菌。

5)外植体的褐变及玻璃化现象

(1)外植体褐变 是指在接种后,其表面开始变褐,有时甚至会使整个培养基变褐的现象。褐变现象的发生与植物品种、外植体的生理状态(较成熟)、培养基成分(无机盐浓度过高或细胞分裂素的水平过高)和不当的培养条件(光照过强、温度过高、培养时间过长等)有关。为了防止褐变现象的发生,通常采取如下措施:

①选择合适(生长旺盛)的外植体。

②培养条件合适:如适宜的无机盐浓度与细胞分裂素水平,适宜的温度和光照,及时继代培养等。

③使用抗氧化剂。

④连续转移:对易褐变的材料培养12~24h后,即转移到新培养基上,连续转移7~10d后,褐变现象会得到控制。

(2)玻璃化 当植物材料不断进行离体繁殖时,有些培养物的嫩茎、叶片往往会呈半透明状、呈水迹状,这种现象称为玻璃化。解决这一问题常用的方法有:

①增加培养基中的溶质水平。

②减少培养基中含氮化合物的用量。

③增加光照。

④增加通风,最好施用CO2气肥。

⑤降低培养温度,进行变温培养。

⑥降低培养基中细胞分裂素含量,可考虑加入适量脱落酸。

6.2 容器苗生产

利用各种容器装入培养基质培育苗木,称为容器育苗,又叫营养钵育苗。用这种方法培育的苗木称为容器苗。

6.2.1 国内外容器苗的现状与趋势

容器苗生产是在20世纪50年代开始兴起。20世纪60年代,塑料工业的发展,为容器育苗提供了更好的容器材料,加速了容器育苗的发展。20世纪70年代,在世界各国,容器育苗得到了快速发展,并且大规模应用于生产中。我国容器育苗开始于20世纪50年代末期,近年来容器育苗已经被广泛应用于蔬菜、花卉、苗木、观赏植物等的栽培,成为集约化设施栽培的重要组成部分。

6.2.2 容器苗的特点

1)容器苗的优点

(1)在园林植物的繁殖上,既可以用容器播种育苗,又可以用容器进行扦插繁殖。

(2)由于容器育苗是在人为控制水分、养分、温度、光照、通风等条件下进行的,根系在容器内形成,发育良好,移植时可保证根系完整,起苗时不伤根,减少了因起苗、运输和假植等作业过程中对根系的损伤和水分的损失,提高了苗木移栽成活率。

(3)容器苗移植后没有缓苗期,生长快,有利于培育壮苗。

(4)容器育苗可以延长绿化植树的时间,不受植树季节的限制,便于合理安排劳动力,有计划地进行分期绿化。

(5)可以节省种子。

(6)培育时可以不占用肥力好的土地。

(7)容器育苗培育的苗木均匀、整齐,适合于机械化作业,可以提高劳动效率。

正因为容器育苗有很多优点,所以近年来国内外已将容器育苗技术与塑料大棚、温室等技术相结合,向自动控制育苗的环境条件方向发展,如自动控制气温、空气相对湿度、光照、土壤温度和湿度以及通风等。

2)容器育苗的缺点

容器育苗单位面积的产苗量低,育苗成本比裸根苗高。

6.2.3 容器苗的生产管理技术环节

1)容器的种类

选择育苗容器一般应考虑以下几点:有利于苗木生长,成本低廉,操作使用方便,保水性能好,浇水、搬运不易破碎等。

根据容器特点分为可回收的容器和不可回收的容器。

(1)可回收的容器 在土壤中不能被微生物分解,植树时要将苗木从容器中取出。如图6.1所示的各种规格的塑料容器,便是可回收的容器。常用的可回收容器有以下几种。

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