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仙肉植物的組織培養(yǎng)
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2018-08
編輯:管理員
源于：新聞中心
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仙肉植物的組織培養(yǎng)
植物組織培養(yǎng)（Planttissueculture）技術(shù)，是20世紀(jì)興起的一項(xiàng)植物細(xì)胞工程技術(shù)。它的基本內(nèi)容是：從外界植物體上取下任意的一個(gè)到幾個(gè)細(xì)胞或者一塊組織在全人工的離體條件下進(jìn)行培養(yǎng)，經(jīng)過(guò)細(xì)胞或者組織的分裂、分化及幾何增殖達(dá)到植株的形態(tài)重建和快速繁殖的目的。
植物細(xì)胞具有全能性，即任何一個(gè)植物細(xì)胞都具有形成該植物體的能力。換言之，任何一個(gè)高度分化的細(xì)胞都具有回復(fù)到原始未分化細(xì)胞的能力，并且能分化為其他形式的高分化細(xì)胞。`這種“全能性”就是植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)。我們依據(jù)植物細(xì)胞的這種特性，可以任意的使植物體的任何一個(gè)高分化的細(xì)胞經(jīng)過(guò)脫分化培養(yǎng)（Dedifferentiationculture）,形成原始干細(xì)胞團(tuán)，或者稱之為愈傷組織（Cellus），將得到的愈傷組織經(jīng)過(guò)一定的的培養(yǎng)途徑，這種低分化細(xì)胞開(kāi)始分化，逐步形成各種高分化細(xì)胞，這個(gè)過(guò)程稱為植物細(xì)胞的再分化（Redifferentiation）。再分化后的植物細(xì)胞即可形成宏觀形態(tài)上的芽和根，至此該種植物的離體繁殖系宣告建成。
將得到的該種植物的離體繁殖系經(jīng)過(guò)反復(fù)的分離和微扦插，即可達(dá)到幾何數(shù)級(jí)的增殖，此過(guò)程就是所謂的快速微繁殖或者快速繁殖（Rapidpropagation）。植物快速繁殖通常是在離體繁殖系建成之后進(jìn)行，有時(shí)也可以將愈傷組織進(jìn)行快速增殖，此時(shí)通常采用液體懸浮培養(yǎng)。
若該種植物能形成球狀胚體（Embryois），則又常常把快速繁殖階段選定在球胚的增殖?？傊灰苓_(dá)到快速繁殖的目的，用作快繁的階段可以隨意選擇。
植物組織培養(yǎng)的成功與否取決于外植體的制備、無(wú)菌操作和人工培養(yǎng)環(huán)境。外植體的制備是能否建成離體繁殖系要過(guò)的第一關(guān)。所謂的外植體是指將外界生長(zhǎng)的植物的細(xì)胞和組織經(jīng)過(guò)一系列的無(wú)菌處理形成的有活性的無(wú)菌組織和細(xì)胞。習(xí)慣上我們經(jīng)常使用化學(xué)藥劑處理，例如氯化汞、次氯酸鹽或者抗生素等。將從母株上取下的組織進(jìn)行一定的剝離和分割，經(jīng)過(guò)流水沖洗數(shù)分鐘，再浸入適宜濃度的化學(xué)藥劑中一段時(shí)間，最后經(jīng)無(wú)菌水沖洗并適當(dāng)分割即成外植體。制備外植體的原則是無(wú)菌和有活性，無(wú)菌是外植體植被的要求，有雜菌帶入培養(yǎng)基會(huì)造成微生物污染，而阻滯甚至殺死外植體。有活性是外植體制備的前提，無(wú)活性的外植體的培養(yǎng)在植物組織培養(yǎng)中是無(wú)意義的。
無(wú)菌操作是貫穿于整個(gè)組織培養(yǎng)過(guò)程的一門(mén)關(guān)鍵技術(shù)，甚至可以說(shuō)組織培養(yǎng)的前提就是無(wú)菌。事實(shí)上外植體的制備過(guò)程就是無(wú)菌處理過(guò)程，而其后的一系列操作都是在無(wú)菌環(huán)境下進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)常使用的無(wú)菌操作設(shè)備是超凈工作臺(tái)。超凈工作臺(tái)通常借助紫外光結(jié)合逆壓滲透的超濾風(fēng)技術(shù)來(lái)滿足無(wú)菌要求。無(wú)菌操作者的操作手法和習(xí)慣也是無(wú)菌操作成功與否的關(guān)鍵，通常進(jìn)行無(wú)菌操作的實(shí)驗(yàn)人員也要經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的無(wú)菌操作訓(xùn)練并建立嚴(yán)格的“無(wú)菌概念”。
能否把植物組織培養(yǎng)做到滿意的人工調(diào)控，關(guān)鍵在于人工培養(yǎng)環(huán)境。人工培養(yǎng)環(huán)境是整個(gè)組織培養(yǎng)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，也是近百年來(lái)植物生理學(xué)家一直探討和研究的重要話題。人工培養(yǎng)環(huán)境包括能量的來(lái)源——光照，新陳代謝的保證——溫度，氣-水平衡——濕度，生物原料的來(lái)源——培養(yǎng)基。這與植物的自然環(huán)境是類似的，即光照、溫濕度和土壤。光照、溫度的選定通常依據(jù)所培養(yǎng)植物的生態(tài)習(xí)性，習(xí)慣上采用暗培養(yǎng)與光照培養(yǎng)(8h/d,3000lx)的結(jié)合，溫度在25-28度。濕度在組織培養(yǎng)中不需特意的調(diào)整，因?yàn)榕囵B(yǎng)容器中的濕度幾乎達(dá)到100%.如此說(shuō)來(lái)，人工培養(yǎng)環(huán)境的重難點(diǎn)自然而然地落在了培養(yǎng)基上。
培養(yǎng)基(Culturemedium)是從無(wú)土栽培的營(yíng)養(yǎng)液發(fā)展而來(lái)的，在某種意義上說(shuō)就是模擬土壤。最初的培養(yǎng)基就是簡(jiǎn)單的馬鈴薯浸出液即土豆汁。后來(lái)隨著植物生理學(xué)和生物化學(xué)的研究的深入，培養(yǎng)基越來(lái)越復(fù)雜，成分越來(lái)越多。當(dāng)支持物(如：瓊脂、明膠)的發(fā)現(xiàn)并且應(yīng)用到培養(yǎng)基的培養(yǎng)基中時(shí)，固體培養(yǎng)基隨之誕生。固體培養(yǎng)基是組織培養(yǎng)基中最常用的一種培養(yǎng)基的類型。人工合成培養(yǎng)基通常包括大量元素、微量元素、鐵鹽、有機(jī)復(fù)合物、糖、支持物和植物激素。大量元素和微量元素通常使用無(wú)機(jī)鹽代替，鐵鹽通常以螯合鐵的形式出現(xiàn)，
有機(jī)復(fù)合物通常包括氨基酸、代謝載體和維生素等，糖可采用蔗糖或者葡萄糖，支持物一般采用高分子交聯(lián)糖鏈(如聚半乳糖硫酸酯)，這幾類物質(zhì)的用量和配比在多少年的發(fā)展中已經(jīng)基本上形成了若干個(gè)模板，例如實(shí)驗(yàn)室中常用的MS、B5、Nicher培養(yǎng)基。
植物激素，是植物組織培養(yǎng)中發(fā)揮生物學(xué)效力最強(qiáng)的培養(yǎng)因素，也是人工調(diào)控組織培養(yǎng)的“魔術(shù)棒”。幾乎所有的植物組織培養(yǎng)工作者都認(rèn)同植物激素在組織培養(yǎng)中具有無(wú)可動(dòng)搖的核心地位。植物激素包括五大類：生長(zhǎng)素類、細(xì)胞分裂素類、赤霉素別墅景觀、乙烯類和生長(zhǎng)抑制素類。在植物組織培養(yǎng)中最常用的是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素。生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的協(xié)同調(diào)控作用在組織培養(yǎng)中很重要，即所謂的“激素杠桿”。例如：生長(zhǎng)素生物學(xué)效應(yīng)高于細(xì)胞分裂素時(shí)，誘導(dǎo)植物組織脫分化和根原基的形成；細(xì)胞分裂素的效應(yīng)高于生長(zhǎng)素時(shí)，誘導(dǎo)植物組織再分化和芽原基的形成。生長(zhǎng)素包括很多種，如1-奈乙酸、吲哚乙酸和2，4-D等，它們的生物學(xué)效應(yīng)有著微妙的不同，但總體效應(yīng)是一致的。細(xì)胞分類素也是如此，包括6-芐基腺嘌呤、6-糠氨基嘌呤和玉米素等。植物激素在培養(yǎng)基中的用量通常在0.01-10mg/L(ppm). 之間變化，細(xì)胞分裂素的濃度在非生根培養(yǎng)中要大于生長(zhǎng)素。值得指出的是，植物激素的用量要考慮組織內(nèi)源激素的含量及其生理學(xué)周期效應(yīng)。換言之，激素的生物學(xué)效應(yīng)是組織內(nèi)源激素和人工添加的外源激素效應(yīng)的總和。只有準(zhǔn)確把握內(nèi)源激素與外源激素的協(xié)同作用，才能有效地操作“激素杠桿”，用好植物激素這根“魔術(shù)棒”，做好植物組織培養(yǎng)。
當(dāng)應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)建成了某種植物的整體形態(tài)，即得到了有莖、根、葉的苗子，長(zhǎng)沙園林設(shè)計(jì)要經(jīng)歷一定的煉苗處理，使之逐步由無(wú)菌環(huán)境到有菌環(huán)境，由人工培養(yǎng)環(huán)境過(guò)渡到自然環(huán)境。習(xí)慣上是采用“過(guò)渡處理法”，即逐漸地使環(huán)境改變，如出瓶苗要使用消毒的土壤、保濕、保溫，同時(shí)還要做一定的壯苗處理，如增加光照和補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)液等。經(jīng)過(guò)一系列的處理，一株組織培養(yǎng)出來(lái)的“克隆苗”就順利成活了。
植物組織培養(yǎng)技術(shù)，是植物細(xì)胞工程學(xué)、遺傳學(xué)、植物生理學(xué)、生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究的重要基本技術(shù)。也就是說(shuō)，植物組織培養(yǎng)技術(shù)不僅僅用于快速繁殖，而是有著相當(dāng)廣泛的用途。例如：?jiǎn)伪扼w育種、種質(zhì)保存、生理學(xué)研究和基因轉(zhuǎn)化等等。近年來(lái)，組織培養(yǎng)技術(shù)日趨完善，但仍然存在很大的不足和有待改善的方面，這就需要廣大的科學(xué)工作者和組織培養(yǎng)的愛(ài)好者的共同努力。目前，組培快繁技術(shù)在蘭花等觀賞花卉中基本實(shí)現(xiàn)了工廠化育苗，由此可見(jiàn)其應(yīng)用前景的光明?？紤]到技術(shù)與產(chǎn)業(yè)之間的距離，切忌盲目建立大規(guī)模的組織培養(yǎng)私家花園室，在某一種植物工廠化育苗系統(tǒng)的建立之前一定要充分審視各相關(guān)要素，權(quán)衡利弊后再行建設(shè)，以減少無(wú)謂的投入。
