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植物组织培养快繁技术:茎尖培养繁殖无毒苗

【摘要】:茎尖培养脱毒,由于脱毒效果好,所以是目前培育无病毒苗最广泛、最重要的一个途径。利用培养基对某些植物的茎尖进行培养时,有些离子浓度过高应予以稀释。GA3对某些植物茎尖培养是有用的。图6-2-1茎尖脱毒培育无毒苗用于脱毒的植株应是患病群体中病害相对较轻的植株。室内培养1~2个月后,采顶芽与侧芽消毒接种。

(一)茎尖培养脱毒的原理

1.病毒在植物体内的分布

感染病毒的植株体内病毒的分布并不均匀,病毒的数量随植株部位及年龄而异,越靠近茎顶端区域,病毒的感染程度越低,生长点(0.1~1 mm)区域则几乎不含或很少含病毒。这是因为分生区域内无维管束,病毒只能通过胞间连丝传递,赶不上细胞不断分裂的生长速度。

2.茎尖大小与脱毒效果

茎尖越小越好,但太小不易成活,过大则不能保证完全除去病毒。通常用含1~3个叶原基的茎尖(0.2~0.5 mm)做外植体较好。茎尖培养脱毒,由于脱毒效果好,所以是目前培育无病毒苗最广泛、最重要的一个途径。

(二)培养基

一般以White、Morel和MS培养基作为基本培养基,尤其是提高钾盐和铵盐含量有利于茎尖生长。利用培养基对某些植物的茎尖进行培养时,有些离子浓度过高应予以稀释。植物激素的种类与浓度对茎尖生长和发育具有重要的作用。双子叶植物激素可能在最年幼的叶原基中合成,所以茎尖的圆锥组织生长激素不能自给,必须适当提高培养基中生长素(0.1~0.5 mg/L)与细胞分裂素的浓度,生长素中应避免使用易促进愈伤组织分化的2,4-D,而宜换用稳定性较好的NAA或IBA,细胞分裂素可用KT或BA。GA3对某些植物茎尖培养是有用的。有时茎尖培养时也添加活性炭。

茎尖培养中,为了操作方便,一般都使用琼脂培养基。但琼脂培养基能诱导某些外植体愈伤组织的分化,这种情况下最好还是用液体培养基。在进行液体培养时,需制作一个滤纸桥,把桥的两端浸入试管内的培养基中,桥面悬于培养基上,外植体放在桥面上,有利于组织材料的通气。

(三)茎尖培养方法

1.取样与消毒

进行脱毒培养时,由于微小的茎尖组织很难在肉眼下操作,除了需要植物组织无菌培养的一般工具外,还需要一台带有适当光源的简单的解剖镜(8~40倍)。

图6-2-1 茎尖脱毒培育无毒苗

用于脱毒的植株应是患病群体中病害相对较轻的植株。可直接在选定的植株上取顶芽进行消毒接种。选取茎尖前,可把供试植株种在无菌的盆土中,放在温室中进行栽培。浇水时要直接浇在土壤中而不要浇在叶片上。另外,最好给植株定期喷施内吸杀菌剂,可用多菌灵(0.1%)和抗生素(如0.1%链霉素)。室内培养1~2个月后,采顶芽与侧芽消毒接种。茎尖分生组织由于有彼此重叠的叶原基的严密保护,只要仔细解剖,无须表面消毒就应当能得到无菌的外植体。有时消毒处理反而会提高培养物的污染率。

消毒方法:剪取顶芽梢段(也可用侧芽)3~5 cm,剥去大叶片,用自来水冲洗干净,在75%酒精中浸泡30 s左右,用1%~3%次氯酸钠或5%~7%漂白粉溶液消毒10~20 min(或用0.1%升汞消毒数分钟),无菌水冲洗材料4~5次。

茎尖的表面消毒方法在工作中应灵活运用,叶片包被严紧的芽,如菊花兰花等,只需在75%酒精中浸蘸一下;叶片包被松散的芽,如香石竹、蒜和马铃薯等,则要用0.1%次氯酸钠表面消毒10 min;大蒜茎尖培养时,可将小鳞茎在75%酒精中浸蘸一下,再用火焰烧掉酒精等。(www.chuimin.cn)

2.剥去茎尖与接种

把茎芽置于解剖镜下,一手用细镊子将其按住,另一手用解剖针将叶片和叶原基剥掉,解剖针要常常浸入90%酒精,并用火焰灼烧以消毒。但要注意解剖针的冷却,可浸入无菌水进行冷却。当半圆球的顶端分生组织充分暴露之后,用解剖刀片将分生组织切下,为了提高成活率,可带1~2片幼叶,然后将其接到培养基上。接种时确保微茎尖不与其他物体接触,只用解剖针接种即可。剥离茎尖后应尽快接种,茎尖暴露的时间越短越好,以防茎尖失水。

3.培养

将接种好的茎尖置于22℃左右的环境中,每天于2000~3000 lx的光照条件下培养10~16 h。在低温和短日照下,茎尖有可能进入休眠状态,所以必须保证较高的温度和充足的日照时间,一般维持在(25±2)℃。

大的茎尖培养2个月左右再生出绿芽,小的茎尖(0.1~0.2 mm)则需要3个月以上,有的甚至需要更长的时间。

图6-2-2 马铃薯茎尖脱毒培养

(四)影响微茎尖培养的因素

1.外植体大小

在最适培养条件下,外植体的大小决定茎尖的存活率,外植体越大,产生再生植株的机会就越多,而外植体越小,脱毒效果越好。除了外植体的大小之外,叶原基的存在与否也影响分生组织形成植株的能力,一般认为,叶原基能向分生组织提供生长和分化所必需的生长素和细胞分裂素。在含有必要的生长调节物质的培养基中,离体顶端分生组织能在组织重建过程中迅速形成双极性两端。

2.培养条件

在茎尖培养中,照光培养的效果通常比暗培养好,如马铃薯茎尖培养时,当茎长到1 cm高时,光照强度应增加到4000 lx。

3.外植体的生理状态

茎尖最好从活跃生长的芽上切取,在香石竹和菊花中,培养顶芽茎尖比培养腋芽茎尖效果好;但在草莓中,二者没什么差别。取芽的时间也很重要,一般选在萌动期较好,否则要进行适当的处理或打破休眠才能取芽。