草本观赏植物组织培养中玻璃化问题分析深度好文

康倍斯
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2022年9月7日16:47:34 评论 325

草本观赏植物组织培养中玻璃化问题分析

植物组织培养是以植物细胞具有全能性这一原理为基础,在人为创造的无菌环境下,将从植物体中分离得到的各种器官、组织、细胞等外植体材料,接种到人为提供适合其生长的培养基中,从而获得新的组织、细胞或个体的技术。在100多年的发展历史中,已经有100余科1000余种植物可以通过植物组织培养技术进行离体快繁。此外,植物组织培养技术在良种快繁、作物改良、种质保存等领域发挥着很大的作用。

草本观赏植物如石竹、兰花等通过组织培养进行快速繁殖或脱毒培育而达到商品化生产;吊兰、菊花等通过单倍体育种获得新型品种。然而在快速发展的同时,组织培养过程中也存在着一些一直无法忽略和攻克的技术难题,即褐化、玻璃化和菌类污染。三大难题的出现导致外植体材料生长异常甚至死亡,严重限制了繁殖速度,使其无法进行规模化生产,甚至直接决定了一些植物组织培养的成功与否。

1 玻璃化

玻璃化是指在离体培养过程中,一些试管苗叶部甚至整个植株呈现出半透明甚至透明的水渍状,植株肿大失绿,叶片皱缩翻卷的现象,此类植株也被称为“玻璃苗”。

1.1 玻璃化产生因素

研究发现,自然界中并不存在玻璃化现象,玻璃化只在组织培养的过程中发生。有关玻璃化形成的原因,普遍认为是由于组培苗不适应培养环境,造成外植体体内水势、激素或以NH4+为主的矿质元素供应

失衡而引起玻璃化发生。

1.1.1 外植体材料

外植体种类会影响玻璃化的发生。据统计,在目前已知的200多种出现过玻璃化的植物中,草本植物比木本植物更容易出现玻璃化现象。此外,外植体大小、生理年龄及取材部位也会影响玻璃化的发生,外

植体材料生理年龄越小,体积越小,越容易产生玻璃化,通常幼叶>老叶、顶芽>茎中段>茎基部,这可能是由于木质化程度稍高的外植体材料里存在某种抗玻璃化物质。

1.1.2 培养基成分

1)琼脂和蔗糖浓度。固体培养基可以缓解玻璃化的产生,液体培养基容易造成玻璃化发生。一方面可能是由于琼脂中含有K+、Mg2+、Fe2+等物质,影响着外植体体内离子平衡;另一方面是琼脂和蔗糖维持着培养基的渗透压,决定着培养基的水势差。

2)NH4+。降低NH4+浓度会明显预防外植体材料玻璃化的产生,主要原因是高浓度NH4+会抑制木质素合成的酶,使植株木质化程度降低,从而产生玻璃苗。如黄花花等在大花萱草‘黄绣客’的培养中发现,随着硝酸铵含量的减少,玻璃化率降低。

1.1.3 培养环境

研究表明在植物离体培养期间,温度、光照、透气性等都间接影响外植体材料玻璃化。

1)光照。增加光照强度和光照时间有利于减少玻璃苗的发生,且越接近自然光的光照条件不仅可以明显降低玻璃化现象,还有利于外植体材料生长,甚至可以通过自然光照射恢复一些玻璃苗。可能是自然光中的紫外线有利于促进外植体材料木质化的形成。

2)温度。研究发现24-26℃是组培最佳培养温度,当培养温度长时间超出或低于草本观赏植物正常生长的温度范围会引起植物体代谢发生紊乱,从而造成玻璃化。但也有研究表明适当的低温处理或在昼

夜温差较大的环境中培养有利于缓解玻璃化现象。

3)透气性。增加封口材料透气性主要是为了使培养器皿中的氧气、二氧化碳、乙烯达到动态平衡、降低培养环境的相对湿度从而减少玻璃化现象。“塑料瓶+棉塞”是增加透气性的最佳搭配。

1.2 玻璃化防治措施

玻璃化现象的发生是适应性的生理问题,具有逆向生长的特点。近些年来对于玻璃化的防控措施主要是前期预防与后期恢复相结合,具体可以采取以下措施:

1)采用 NH4+的浓度较低的培养基,如B5、NH4+较低的MS等基本培养基。

2)适当降低细胞分裂素6-BA的用量,增加干物质的积累。

3)降低培养基中的水势,如采用固体培养基,控制蔗糖浓度。

4)改善培养基的通气状况,采用透气性好的材料做培养容器。

5)在培养基中添加抗玻璃化的物质,如硝酸银、青霉素、多效唑等。

6)增加自然光照射时间,最好是在自然光下进行培养。

7)热激处理。

康倍斯
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