植物组织培养的简化

技术与方法 Techniques and Methods 植物组织培养的简化 李 　江 3 　马正炳 　孙仲序 　赵春芝 　滕景坤 　张 　玲 (山东农业大学园艺学院 ,泰安 271018) Simplif ication of the Plant Tissue Culture System L I Jiang 3 , MA Zheng2Bing , SUN Zhong2Xu , ZHAO Chun2Zhi , TEN G Jing2Kun , ZHAN G Ling ( College of Horticulture , S handong A gricultural U niversity , Taian 271018) 提要 　介绍简化植物组织培养中培养基、培养条件、培养器皿以及其他方面的简化所采取的方法和所取得的成果 ,并提出 一套合理的简化植物组织培养、降低培养成本的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 关键词 　植物组织培养 ; 简化 ; 降低成本 　　自上世纪 60 年代以后 , 植物组织培养已经从 实验室研究阶段一跃而成为一种大规模成批量的 工厂化生产方法 ; 无性繁殖系快速繁殖的生产、 试管品种的商品化 , 是目前植物组织和细胞培养 技术在应用上的主流之一[1 ] 。组织培养应用于生 产的两个关键因素就是培养基和生产技术的简 化[2 ] 。近 20 年来 , 人们为使这项技术能够广泛地 应用于生产 , 对组织培养的成本和经济效益做了 许多研究 , 并取得了一定的成果。本文在前人工 作的基础上 , 提出一些建议。 表 1 列出了国内外简化植物组织培养的基本 情况。 表 1 　国内外简化植物组织培养的基本情况 简化的内容 简化的效果 文献 培养基的简化　　　 简化后使成本降低 ,并使香蕉、菊花等的工厂化育苗成为可能 3、4 转换后废弃的培养基进行再利用 每瓶培养基可节省成本 0. 214 元 5 培养基组成的简化和自然光源的利用 总的成本降低为常规的 27. 1 % 6 培养基的组成和培养器皿采用价格便宜的替代品 采取一系列的措施使 90 %的组织培养成本被节省 7 替代品的选择 一定程度上降低了成本 8 收稿　2002206206 　　　　修定　2003201213 　3 　E2mail :lijiang1166 @163. com , Tel :0538282414131 　培养基的简化　　在简化培养基的试验中 ,采用白开水代替蒸馏水、普通白糖代替分析纯的蔗糖 (化学纯蔗糖的价格是普通白糖的 5 倍) ,可以大大节省成本。且用替代品前后 ,苗木质量无明显差别[3 ,6 ,9 ,10 ]。在葡萄生根的过程中 ,用棉籽壳和珍珠岩的固化物代替琼脂 ,不仅大大降低了成本 (约节省 50 %的琼脂费用) ,而且减少葡萄生根过程中基部愈伤组织部位的产生 ,提高生根率 ,获得高质量的试管苗[3 ] 。在这方面国外也有相关的报道。Puchooa 等[11 ]使用白糖和褐色的糖块代替分析纯的蔗糖都能降低培养基的成本 ,两者以组织培养苗木的鲜重、干重和培养的苗木数量为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 进行判断 ,结果表明并无显著差 别 , 且 糖 的 成 本 降 低 96 %。Sharma 和Singh[12 ]在生姜的组织培养中 ,MS 培养基加普通 的糖或商业糖 ,用白开水代替蒸馏水 ,产生组培苗 的效果与加化学纯蔗糖的相同 ,且成本降低。 在培养基的再利用方面 ,董雁等[4 ]的试验表 明 :培养 1 个周期 (25 d) 后的培养基再利用时 (即 补充上原培养基 30 %的母液) ,其效果与原培养基 的相同 ,每瓶培养基的价格减少 0. 214 元 ;这一结 果应用于三倍体山杨的组织培养中[13 ]也取得成 功。这为继代培养的简化提供了一条新的途径。 除了选用替代品降低成本以外 ,也有人用半液 体、液体培养基代替固体培养基的方法降低成本。 如陈青瑛等[3 ]在香蕉组培中采用半液体、固体二 相培养的结果表明 :半液体培养的增殖倍数比固体 培养的高 ,是后者的 129. 7 % ,菌根数、根长分别是 固体培养的 175. 8 %和 151. 0 % ;而苗高却低于固 653 植物生理学通讯 　第 39 卷 第 4 期 , 2003 年 8 月 体培养基 ,试管苗的茎增粗 ,从而提高了试管苗的 质量。说明香蕉的半液体培养效果显著优于固体 培养 ,且用半液体培养时可降低激素和琼脂的用量 (节省了一半的激素和琼脂费用) ,不会出现高位出 根的现象 ,移栽时根系易于与培养基质分离 ,省工 省时 ,既提高了移栽成活率 ,又可以实现降低成本 的目的。另外 ,何川生等[9 ]在烟草的组织培养中 采用液体培养 (不加琼脂)代替固体培养 ,对比试验 的结果表明静止培养效果较好 ,液体培养时大量元 素的用量可减少为原来的 1/ 2～1/ 4 ,其培养效果 不变 ,成本降低。 近几年来 ,李宗菊[14 ]用无糖培养技术 ,即在无 糖培养基中 ,在一个强的光合条件下富集二氧化 碳 ,可促进小植株的生长 ,几乎没有细菌或真菌污 染 ;但培养过程中对二氧化碳和光照度的要求严 格 ,难以控制 ,这表明用二氧化碳来节省碳源似是 不可能的。 综合上述 ,在固体培养基中 ,用普通白糖代替 分析纯的蔗糖、白开水代替蒸馏水是完全可行的。 对于某些植物 ,如香蕉、烟草等可选用液体培养基 , 以降低琼脂和大量元素以及激素的用量 ,降低成 本 ;此外 ,待将来技术成熟时 ,用二氧化碳代替碳源 以降低成本仍然值得探讨。 2 　培养条件的简化 　　何川生等[9 ]在烟草组织培养的试验中 ,于普 通实验室的夏秋季节 ,以自然温度和太阳辐射光光 照代替日光灯进行固体培养 ,实验前后的差异不明 显。这可减少能源消耗 ,降低了成本。王玉军[6 ] 在夏秋季节用自然光代替人工辅助光照 ,并在比较 4 个设计不同的自然光培养室的优缺点的基础上 , 提出了建立理想自然光的培养室模型 :室高为 3 m ,长与宽分别为 6 m ,可容纳 10 000～20 000瓶培 养瓶 ,采用隔热材料 ,尽量增加背面的光照度 ,削弱 南面的强光。结果发现 ,设计的 5 种培养室中以南 北各设 2 扇窗户、东西各设 1 扇窗户的 E 型培养室 (图 1)较为理想。还有研究证明 :当培养室中培养 架隔板与灯管间的垂直距离大到 30 cm 以上时 ,苗 木不受损伤 ,可提高苗木的成活率 ,间接降低生产 成本[15 ] 。从以上结果可以看出 :在夏秋季节采用 自然光源代替人工辅助光照是可行的 ;同时 ,在组 培室的设计中如何建立理想的利用光源的组培室 也很重要。 图 1 　E型培养室 3 　培养器具的简化 　　就培养器皿来说 ,可以用普通果酱瓶代替三角 瓶 ,这样使每瓶成本降低 84. 3 %。最好在塑料封 口膜的中央加一条宽 2～3 cm 的牛皮纸条 ,这样既 解决了瓶内保湿问题 ,又满足了阴生观叶植物需要 散射弱光照射的要求[5 ] 。也可用玻璃方瓶代替三 角瓶 (三角瓶的价格约是玻璃方瓶价格的 10 倍) [6 ] ,以聚丙烯薄膜代替棉塞 ,试验表明其效果 与替代前的无明显差别 ,同样可以达到降低组织培 养成本的目的。另外 ,国外还有人用新的简易塑料 瓶代替三角瓶 ,降低培养器皿成本的报道[16 ] 。 4 　其它方面的简化 　　不同植物材料的不同部位在相同条件下的增 殖系数不同 ,因此 ,选用适当材料的适当部位对植 物组织培养很重要。Rao 等[17 ]以香子兰和生姜作 为组培材料的研究结果表明 :生姜的繁殖率比香草 高 ,次培养时间间隔较短。沈效东和陈立香等[18 ] 认为在枸杞组培中 ,用半木质化的材料比已木质化 的繁殖系数高 ,而总成本仅是已木质化材料的 10 %。李富生等[19 ]认为甘蔗腋芽快繁种苗技术比 常规的幼叶组织培养技术具有工序简化、原料节 约、成本降低、苗健壮、繁殖速度快和变异小等优 点 ,因此这种技术是目前甘蔗组织培养繁殖中的常 用手段。在激素的使用中 ,有人研究满天星[10 ]和 沙冬青[20 ]组织培养技术的结果表明 :激素及其配 比在植物组织培养中起关键作用 ,选用合适的激素 及其配比 ,可以简化培养程序 ,缩短培养时间 ,从而 间接降低组织培养的成本。在日本 , Matsumoto 等[2 ]在培养桔子种子长出的幼苗时 ,改变培养基 中的生长素含量后 ,每株苗木的成本由 165 日元降 为 116 日元。另外 ,在组织培养的某一阶段采用新 技术 (如滤纸生根法) 可以使这一阶段的成本降低 为原来的1/ 4 [21 ] 。在培养基质中加适量的植物生 长调节物质促使生根 ,也可使成本降为原来的 30 %～70 %[22 ] 。劳动力是组织培养成本的主要组 成部分[23 ] ,在发达国家 ,由于劳动力生产成本较 高 ,仅有一半的组织培养苗木可应用于生产 ;而在 发展中国家 ,劳动力成本相对较低 ,采用组织培养 753植物生理学通讯 　第 39 卷 第 4 期 , 2003 年 8 月 技术培养植物成本就低[24 ] 。未来采用机器人代替 人工进行组织培养最终降低劳动力成本是极有可 能的[25 ] 。 5 　结语 　　近 20 年 ,特别是在近几年来 ,围绕着简化组织 培养成本的研究 ,已取得了一定的成效 ;但对于一 套合理的组织培养来说 ,其含义是 :合理采用有效 的替代品和技术措施 ,简化培养程序 ,降低成本 ,并 能有效地应用到生产中 ,从而达到工厂化育苗和规 模化生产 ,提高生产效益。据欧洲和地中海植物保 护组织 ( EPPO) 1991 年的公报报道 ,西欧国家共有 248 个植物微繁公司 ;自 80 年代以来 ,以商品生产 为目的的组织培养苗的年产量以 20 %～30 %的速 度递增。而且 ,据有关专家预测 ,未来 10 年 ,市场 对组织培养的需求将以 7 %～8 %的速度增加 ,这 为植物组织培养技术的应用提供了广阔的前 景[26 ] 。但是 ,我们在为这一技术感到欣喜的同时 , 也应认识到 : (1)如果要将这一技术应用到生产中 , 取材时应选择那些易于繁殖、价值高、用昂贵或常 规方法难以繁殖的稀有植物品种 ; (2) 只能把组织 培养作为植物高效快速无性繁殖中的一种阶段 ,而 不能作为植物繁殖的最终目的 ; (3) 由于植物组织 培养对技术含量要求较高 ,因此 ,采用组织培养繁 殖植物的组培公司应给予强有力的科技支持 ,只有 这样 ,降低组织培养成本才有可能 ,并最终能运用 到生产中去 ,使组织培养的微体快繁达到工厂化和 规模化生产 ,最终提高经济效益。 参考文献 1 　罗士韦 ,许智宏编. 经济植物组织培养. 北京 :科学出版社 ,1988 2 　Matsumoto K , Okuno K , Kawamura H et al . 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