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种苗培育新技术


种苗培育新技术
近年来,随着科学技术的发展,种苗生产新技术不断涌现,如组 培繁育、花药培养、人工种子生产、原生质体培养、细胞融合、转基 因技术等,其中一些技术在科学研究中已成为现实,并且在苗木培育 中具有美好前景。在此作一简要介绍。

一、组培繁育
(一)组培繁育的概念 植物组织培养是利用植物的离体器官、组织、细胞或原生质体, 在适宜的人工

培养基和无菌条件下培养,使其增殖,生长、分化形成 小植株的方法。 利用组织培养技术进行植物快速繁殖的方法称组培繁 育,又叫试管繁殖。所得的苗木称试管苗或组培苗。 近年来,组培繁育技术的研究发晨很快,不仅在花卉繁殖上取得 了极大的成功,在林木试管苗培育中,已有百余树种取得了成功,有 些树种试管苗,如桉树、杨树、北美黄杉已在生产上大面积应用。 组培繁育的优点是短期在实验室内可获得大量优质试管苗, 一个 20 ㎡实验室,一年可生产 100 万株试管苗。若用茎尖组织培育技术, 可从感染病毒植株中, 经过培养获得无病植株。 有利于保存优良品种、 好的变异。它的缺点是初期投资大,技术性强。

(二)组培繁育方法

1.培养基及配制 培养基的成分有水、无机盐(主要是植物所需矿质营养) 、有机 营养(糖、维生素、烟酸、肌醇、吡哆醇、甘氨酸等) 、植物生长调 节剂 (包括生长素、 赤霉素和细胞激动素三类物质) 天然提取物 、 (实 际是有机物,但分子较大)和琼脂。配方很多,配制后需灭菌保存。 2.外植体制备 由植物体上切取下来用于组织培养的部分称作外植体。理论上, 植物的任何一部分均可做外植体,考虑到方便、难易、效益等方面, 对取材部位、生理状况、发育年龄、取材季节、材料大小和质量要严 格选择,一般选择幼苗、芽、茎尖等部位。取下后要对其消毒,消毒 的药刺、浓度、时间因树种及部位不同而异,然后在解剖镜下,按预 定大小切取生长点并保存。 3.试管苗培养 组培繁育要在无菌条件下进行,故所用工具应严格消毒,将制好 的外植体在超净工作台上分离,接种子培养基上。 培养基需置于严格控制的环境中, 温度在( 25±2)℃, 湿度 60%~ 80%,光照 10~16h,光照强度,小苗要小,大苗要大,变动在 1500~ 10 000lx,必要时通风,但换入的空气必须无菌。由外植体上生芽并 使其增殖是快速繁育苗木的关键之一。为了扩大繁殖系数,当诱发的 芽长度大于 1 ㎝时,切下转人生根培养基中,对剩下的新梢切成若干 段, 转入增殖培养基中, 培养一段时间后, 再选取大的进行生根培养, 剩下的再切成小段转入增殖培养。

4.试管苗出瓶移植和管理 移苗前应先炼苗,所谓炼苗是为了试管苗能适应外界环境条件, 保证移栽成活,将瓶置于自然光下,打开瓶盖 3~5d 即可。当试管苗 在生根培养基上根尖突出的时候应将其移出瓶外。此时苗木适应性 强,生根快,易成活。 移苗时要洗苗,通常是给瓶内注入清水,取出小苗,并洗掉黏在 苗上的培养基,然后将苗上的水分吸掉,洗苗的水温 16%~20%,若 瓶内有许多小苗,应将其分开并消毒。然后移栽于培养钵中,培养基 质要通透性好。移植后要立即浇清水,不要浇灌营养液。扣上拱棚, 温度保持 70%,温度为 16~20℃,及时浇灌营养液,直至成苗。

二、细胞融合
(一)细胞融合的概念及意义 细胞融合又称体细胞杂交。 它是通过将两种异源细胞融合产生杂 种细胞,再将杂种细胞培育成新的植株,获得杂种的方法。这种方法 克服了远缘杂交中不亲和性和子代不育的障碍。目前,木本植物中柑 橘的体细胞融合已取得重要进展,获得了柑橘属与蚝壳刺属,柑橘属 与非洲樱桃橘属的杂种细胞。 我国科学家也得到了金橘属与柑橘属杂 种。 (二)细胞融合的方法 1.原生质体的分离 植物由细胞构成,但细胞有细胞壁,要使两个细胞融合,必须取 掉细胞壁,而取掉细胞壁以后的那部分细胞质称原生质体,原生质体

是细胞融合的好材料。 目前普遍采用酶法降解细胞壁, 这样可在短时间内获得大量有生 活能力的原生质体。为了使分离出来的原生质体易融合,且能培育出 完整的杂种单株,要对起始材料的种类、年龄、生理状态仔细分析。 另外,原生质体分离过程的技术操作对原生质体数量、活力、分化潜 力都有较大影响。原始材料细胞经过质壁分离,用酶降解细胞壁,然 后用不锈钢网过滤、离心,除去酶和细胞碎片,获得纯原生质体。 2.原生质体的融合 两个异源的原生质体融合成功与否并培养出杂种与正确选择原 生质体有密切关系。第一,原生质体要有活力,遗传一致;第二,双 亲中至少有一方具有植株再生能力;第三,带有可供融合后识别异核 体的性状,如颜色、染色体数等;第四,在异核体发育中,有能选择 杂种的标记性状。这样才能达到预期效果。 融合的方法有离子诱导融合(采用的离子有 Na+、Ca2+等) 、高分 子诱导融合(如用聚乙醇诱导融合) 、电场诱导融合等。由于方法多 式多样,目前融合频率已大大提高。 3.体细胞杂种再生 当两个异源原生质体融合后就将其放人培养基中, 培养基配方差 异大,但它们都含有机物、矿物盐、天然提取物、激素,水等。 融合的原生质体培养方法很多。目前,浅层培养法被广泛应用, 它适于原生质体分裂强的杂种。此外,有琼脂包埋培养、铺垫聚酯纤 维培养等。不论哪种方法,都要给予适当的温度和光照。原生质体经

过培养, 首先形成细胞壁, 继而细胞分裂, 并形成细胞团的愈伤组织, 愈伤组织再增殖,最后诱导出芽和根,再培养成完整植株,在这个过 程,不同阶段使用不同培养基。

三、林木基因工程
(一)基因工程的概念及意义 遗传转化指通过某种途径将外源基因导人受体基因组中, 使之在 受体细胞内发生功能表达。若将受体细胞培育成植株,则称为转基因 植株。 在植物基因工程研究中,可用的目的基因很多,根据其功能有抗 病、抗虫、抗除草剂、抗逆、抗污染等抗性基因,光合作用基因,雄 性不育基因,改善蛋白和改善木材成分基因等。目前,根据不同育种 目的已成功地将有价值基因转入相应的树种中,获得转基因植株。 (三)遗传转化方法 基因工程的最终目的是把有用基因转移到受体基因组, 随着科技 的发展已经寻找了相当多的有用基因。 关键就看如何把它移到受体基 因组中,目前已建立了许多不同途径的转化技术。 1.根癌农杆菌介导的遗传转化系统 根癌农杆菌宿主很多,该菌内含有一种 Ti 质粒,它可以向许多 植物转移外源基因, 并使之表达。 根据外植体的不同, 转化方法有二: 其一是叶圆片法,先用打孔器取好叶圆片,再切成若干小块,带有外 源有用基因农杆菌液中浸数秒钟,置于培养基上培养 2~3d,再转到 培养基上培养,使转化细胞长成再生植株。其二是原生质体和农杆菌

共同培养法, 将处于再生壁时期的原生质体与带有外源有用基因的农 杆菌一起培养 36~48h,离心、洗涤、去菌后培养在含有抗生素的选 择培养基上,就可得到转化的细胞增殖。 2.DNA 直接转化 最常用的是聚乙二醇,将原生质体悬浮于含有 DNA 的介质中,用 聚乙二醇促进 DNA 摄取,从而使细胞转化。电穿孔法原理是在高压电 脉冲作用下,原生质膜上形成可逆的瞬间信道,从而发生外源 DNA 的 摄取。基因枪法基本原理是将有用的 DNA 包在钨粉或金粉微粒表面, 在高压下使粉末喷射,高速穿过受体细胞或组织,使外源基因进入受 体细胞中整合并表达。 当 DNA 分子进入受体细胞核后,对该原生质体行培养,使之长成 植株,该植株即为转基因植株。


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