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玉米幼胚愈伤组织在诱导、分化过程中的注意事项

发布时间:2023-08-04   来源:ssss   标签:培养基 组织 阶段 牧草 小麦 点击:5
内容提要:主要是激素配比,筛选合适的激素浓度。这一浓度好坏主要有两个指标,一是诱导分化率,二是愈伤组织状态,一般稍紧密些利于后期脱分化,如果太疏松,往往不可能完成后续的脱分化。至于培养基类型,添加糖多少,有无活性炭什么的,会有一些影响,但我认为影响因

玉米幼胚愈伤组织在诱导、分化过程中的注意事项,第1张

主要是激素配比,筛选合适的激素浓度。这一浓度好坏主要有两个指标,一是诱导分化率,二是愈伤组织状态,一般稍紧密些利于后期脱分化,如果太疏松,往往不可能完成后续的脱分化。

至于培养基类型,添加糖多少,有无活性炭什么的,会有一些影响,但我认为影响因素不及激素。

   作物抗旱性是极为复杂的生物适应现象。越来越多专家认为抗旱性是复杂的系统,但经过专家大量艰辛细致工作,培育出了抗旱节水作物新品种,增强了节水农业技术集成创新能力,使我国节水农业技术应用面积达世界之最。

目前,我国已获得一系列抗旱节水作物技术和节水作物新品种,如抗旱节水小麦、棉花、牧草、陆稻等。通过对作物种植结构和作物水肥高效利用联合调控技术,建立了抗旱节水型种植结构评价指标体系和区域节水型种植结构模式,在豫、晋、冀、陕、甘、蒙等地推广20余万亩,新增产值近亿元,农田作物水分利用效率提高18%~20%;筛选出抗旱节水小麦新品种15个,并已辐射推广5306万亩,累计增产增收995亿元;基于生命需水信号与环境信息作物高效用水调控理论,研究人员建立了作物调亏与非充分灌溉技术指标体系,与传统灌溉技术相比,在冬小麦与夏玉米连作模式下,亩均节水30~50立方米,作物水分利用率提高25%~28%。

值得一提的是,在作物水分信息快速监测诊断、土壤水分动态快速测定、区域作物水分分布监测等方面,科学家开发了植物蒸腾速率热脉冲探头和可实现定位自动连续监测的土壤水分传感器,使测量精度提高10%~15%,造价降低20%,而性能达到国外同类产品水平;监测结果被农业部作为主要信息源实时发布,用于指导生产实践。

这些新产品、新技术的形成,大幅度提升了我国节水农业技术的原创新能力,使相关领域研究水平与国外差距缩小了5~10年。

抗旱节水小麦新品种“洛旱2号”选育

产品简介:抗旱节水小麦新品种“洛旱2号”主要创新点是:1选育出国内第一个在生产上大面积推广矮杆、抗旱小麦新品种“洛旱2号”。2较好解决了旱地生产以往小麦品种“高产不抗旱,抗旱不高产”的技术难题。3在国内率先利用干旱棚鉴定法、实验室鉴定法与田间自然鉴定法相结合的小麦抗旱性综合鉴定方法,制定了一套抗旱性鉴定的技术规范与指标体系。

该品种适宜在黄淮流域丘陵旱地、扩浇地种植,多年累计种植面积1571万亩,新增产量28592亿公斤,新增产值40029亿元。

所处阶段:成熟应用阶段。

北方冬小麦抗旱节水鉴定与新品种选用

项目简介: 该项目根据小麦基因型需水、用水特点,以及基因型与环境互作特点,创建了小麦抗旱节水鉴定评价技术指标体系,用于抗旱节水种质资源筛选及抗旱节水新品种选育;根据我国北方水资源分布特征与品种生态适应优化配置问题,提出了我国北方抗旱节水冬小麦品种区域优化布局方案。建立了抗旱节水型和水分高效利用型小麦种质资源和新品种筛选、鉴定指标体系;筛选抗旱节水小麦新品种23个,并创新和提升了我国黄淮和北部两大冬麦区旱地区试评价与审定抗旱节水新品种对照标准。

所处阶段:成熟应用阶段。

意义:该项目对我国干旱半干旱地区合理利用水资源,保障国家粮食安全、水资源安全及生态安全具有重要意义。

高抗小麦黄花叶病转基因小麦研制

产品简介:该产品通过幼胚培养,筛选培养率较高、适宜转化的小麦优良基因型,提高小麦转化效率和转基因产品的利用,采用双质粒共转化法,选育无选择标记的转基因小麦,为转基因产品安全性提供有利条件。功能基因和标记基因分别构建在两个载体上,两个DNA分子可能整合到植物不同染色体上或同一染色体不同位置上,在减数分裂过程中,标记基因和目的基因将发生分离,可以利用PCR技术或Basta涂抹获得只含目的基因而不含选择标记基因的植株,利用PCR、Sounthen、RT-PCR等分子生物学技术,确定转基因小麦中目的基因的整合和表达,通过转基因植株各世代的抗病性鉴定和主要农艺性状遗传分析,选育高抗、农艺性状优良、遗传稳定的转基因小麦,同时进行转基因产品安全性评价,以转基因小麦作抗源,通过回交转育,选育兼抗小麦,研究小麦转化条件,提高小麦转化效率。

所处阶段:成熟应用阶段。

旱地小麦新品种选育

产品简介:该产品采用外源DNA导入等方法,通过水旱轮作和室内模拟干旱等途径进行抗旱新品种(系)选育,成功选育了“德旱986”和“德旱982”两个新品系。经多年多点旱地试验、示范,丰水年份单产7500公斤/公顷左右,干旱年份一般单产6000公斤~6750公斤/公顷。

经品质鉴定表明,两品系已达优质馒头小麦指标。

所处阶段:成熟应用阶段。

意义:该抗旱、高产、优质冬小麦新品系的育成对提高我国北方冬麦区旱地小麦产量、品质具有重要意义,经济社会效益显著。

抗旱耐盐小麦新品种研发

产品简介:该产品将单项技术进行筛选、组装、配套,集成小麦抗旱、耐盐、高产、节水综合技术体系,保证了推广,为大面积示范推广提供了保证。累计推广该技术121180公顷,水利用率提高112%,平均单产提高1595%,农机作业水平提高204%,每公顷提高经济效益174882元,增产优质小麦97050公斤,增收蔬菜1059799公斤,累计新增纯收入1189875万元。

所处阶段:成熟应用阶段。

意义:该产品针对我国黄淮冬麦区盐碱、旱地面积较大、产量低、经济效益不高等问题,依托抗旱耐盐品种及配套节水增效种植技术进行大面积推广,对提高盐碱旱地小麦产量,增加经济效益具有重要意义。

高产抗逆(盐旱)冬小麦新品种选育

产品简介:该品系“德抗961”,耐盐力强,农艺性状好,在土壤盐分03%以上条件下,亩产达400千克。在04%以上土壤条件下,比当前推广的抗盐小麦增产幅度高30%以上。

该品系冬性,分孽力强,品质好,抗病性强,适宜在土壤含盐量03%以上盐碱地广泛种植。

所处阶段:中期阶段。

小麦节水栽培标准化示范区

项目简介:该课题针对解决小麦生产不合理灌溉,水分利用率较低问题,运用系统工程原理,从建立小麦生产土、肥、水、苗的良性生态系统切入,采取选用高产节水品种,以土储水、以肥养土、以土培苗、以苗用水综合节水技术路线,在有关地区建立了1万公顷小麦节水栽培标准化示范区,并编制了《小麦节水栽培技术规范》地方标准,有效解决了当前小麦生产上存在灌溉与优质高产的矛盾。

所处阶段:成熟应用阶段。

意义:该项目对提高小麦综合生产能力和效益具有重要意义。

旱地春小麦栽培技术规范

技术简介:该标准是根据GB/T11�2000《标准的结构和标准编写规则》要求,在调查、研究、试验、示范基础上,参考大量技术资料及已发布的标准,经编写人员分析、整理,编制出《旱地春小麦栽培技术规范》,具有代表性、实用性和可操作性。 该规范规定了旱地春小麦选茬、深耕秋施肥、播前整地、施足底肥、抗旱保水技术、选用高产优质品种、播种期、播种方法、田间管理、收获等技术。

适用范围在海拔1800~2800米的山旱地。

所处阶段:成熟应用阶段。

旱作节水农业技术示范及推广

技术简介:该课题组以建设旱作节水农业高标准示范区为目标,以集雨蓄水节灌技术集成为核心,以提高水分利用率为主,试验、示范、推广一整套旱作节水农业综合技术模式,使项目区降水利用率和土壤水分利用率得到提高,提高农作物产量,增加农民收入。集水补灌技术模式示范34万亩;日光温室膜面集雨滴灌施肥技术模式示范10亩,节水达65%左右,节肥30%;沟垄保墒技术模式示范169万亩。包括旱地沟播、垄覆膜沟植和覆膜播种等抗旱播种技术,该项技术平均亩增产15%~35%。

所处阶段:成熟应用阶段。

意义:该技术已由青海省质量技术监督局批准并发布实施,推广前景广阔。

旱地春小麦新品系“8821-1-1”选育

产品简介:该课题培育的旱地春小麦新品系“8821-1-1”,系以“RFM11I-87-A”为母本,父本是抗旱、抗逆性突出的“宁春10号”经过有性杂交,通过甘肃定西、云南元谋两地北选南育而成。该品系属春性、中晚熟春小麦品系,生育期90-110天,株高100厘米左右;幼苗直立,叶色灰绿;穗纺睡形,长芒,护颖白色白粒,口紧不落粒,穗粒数一般在35粒左右;千粒重48g左右。抗病性强。

经品种抗病性鉴定该品系对条中31、30, 29,等优势小种表现免疫;对白粉菌高抗,对叶锈病中抗到高抗。抗旱性较强。经品质测定该品系容重758g/L,含粗蛋白l581%,湿面筋331%,沉降值207m L,面团形成时间24mim,稳定时间16mim。

所处阶段:成熟应用阶段。

意义:该成果达到国内同类研究先进水平。

特早熟抗病棉花新品种“辽棉17号”

产品简介:该产品以4084×4258为基础材料,在高标准人工枯黄萎混生病圃和人工黄萎单生病圃上,进行多代自然选择和人工定向筛选,育成了高抗枯黄萎病的早熟、丰产、优质棉花新品种“辽棉17号”。其枯萎病指数053,黄萎病指数733,具有高抗枯黄萎病;对干旱和低温冷害有较强抗性;春播生育期124-128天,比“辽棉10号”提早3-4天,夏播生育期不超过108天,其突出早熟性,对提高短季棉产量和品质、增加黄河流域复种指数、缓解粮食争地矛盾意义重大。在一般肥力条件下,单株平均结铃10个以上,单铃重6克以上,衣分40%左右。霜前皮棉产量比“辽棉10号”增产15%以上。一般生产田亩产皮棉90-110公斤,高产田块可达150公斤。

所处阶段:成熟应用阶段。

棉花新品种“豫棉16号”选育及推广

产品简介:“豫棉16号”(原名“郑107”),系郑州农林科学院所以“商66×豫抗1号”作母本,冀366作父本进行复交,杂交后代经海南加代、病地定向选择、产量和综合性状鉴定育成。该品种在郑州市农科所品系比较试验中,皮棉单产873公斤/亩,比对照中12增188%,居首位。据农业部棉花检测中心测试:25%跨长281毫米,比强度213G/tex,马克隆值48,环缕纱强l16,气纱品质1783,适合纺织工业要求。据省区试田间鉴定结果,枯萎病指117,黄萎病指4510,与对照中12相当。

所处阶段:成熟应用阶段。

优质棉花种质资源创新及利用

产品简介: 该产品利用海岛棉作海陆杂种轮回亲本,克服远缘杂交后代的严重分离,创制出海陆1-1、FR2-2、海陆野96-3等三个性状优良、遗传力强、配合力好的远缘杂交优异种质资源骨干系;对入库1669份资源进行系统生物学特性和经济性状评价,创新出659份、30个不同类型的种质资源材料。

所处阶段:成熟应用阶段。

意义:该产品在国内率先利用半配合生殖技术克服远缘杂交后代的“疯狂”分离,缩短了其纯合稳定时间,加快了育种进程。达到国际先进水平。

苜蓿种子收获清选联合作业机组

项目简介:该项目提出了一种新的苜蓿种子收获工艺,提高动力利用率,减少种子损失。创造性研究出一种纵向倾斜滚筒苜蓿种荚采集装置,解决了苜蓿种荚脱荚、收集的难题。设计出一种苜蓿种子采集机。该机是由机架、传动轴、采集台、沉降室、装袋搅龙等组成。工作时采集机在拖拉机牵引驱动下工作,采集台将植株上的种荚直接梳刷采集并通过风力输送到沉降室,沉降在沉降室的种荚通过螺旋搅龙装入到麻袋。

所处阶段:成熟应用阶段。

意义:该新型苜蓿种子收获清选联合作业机组在采集机技术水平国际领先,烘干设备和清选机达到了国际同类设备先进水平,冲击穿流循环式干燥设备在牧草干燥领域居国际领先。

优质牧草引种试验

项目简介:该研究成果从国内外引进172份优质牧草样品,采取按生态类型划区设点,在高寒牧区和高寒河谷农区部点进行试验。采用规范的农作物观测标准和方法进行牧草物候期及田间观测。采用样方法进行牧草生物量的测定,采用化学分析法分析营养成分及土壤的理化分析。

所处阶段:初期阶段。

优质牧草科技示范基地

项目简介:该项目研究了解决北方寒带地区,优质牧草品种很少,种植面积也极为有限,很难推动畜牧业发展等农业生产问题。对抗寒品种进行了筛选。制定了种子生产田及牧草生产田的生产技术规程。同时进行牧草饲喂奶牛、鹿实验,制定了饲喂技术规程。购置牧草播种、割草、打捆等机械,为基地大面积建设开发提供机械保障。优质牧草种植有利农业种植业结构调整、畜牧业发展、生态环境改善,在创造可观经济效益的同时产生良好的社会效益及较大的生态效益。

所处阶段:成熟应用阶段。

优良牧草品种繁育技术

技术简介:该技术在临河市、乌拉特中旗和乌兰察布市四子王旗基地进行华北驼绒藜、木地肤、沙生冰草、扁穗冰草、蒙古冰草等优良牧草良繁技术研究,具体种植科尔沁华北驼绒藜100亩;内蒙古木地肤10亩;中苜1号苜蓿200亩;蒙古冰草500亩;沙生冰草10亩;扁穗冰草50亩,总计面积为870亩。提出配套提高种子产量和质量的关键技术,确定合理年种植密度、灌溉施肥技术,杂草及病虫害防治,确定适宜的种子收获期和方法,实施原种保纯相关技术。

所处阶段:初期阶段。

优质牧草品种技术示范推广

技术简介:该技术从引种的114种国内外优良牧草中,筛选出适宜试验区栽培的牧草有:苜蓿8个,禾本科牧草13个,饲用灌木4个,青贮玉米3个,多汁饲料作物4个;阐明了苜蓿受冻后3种表现和披碱草、老芒麦等禾草分蘖数呈双峰形分布规律,提出了河滩盐碱地苜蓿“生长阈”;河滩盐碱地混播牧草地建植技术模式,筛选出适宜不同程度盐化地种植的草种或品种和4个牧草混播组合;选择科多4号、科多8号等青贮玉米品种,采用“一炮轰”施肥和覆盖地膜等丰产栽培技术,在寒旱区获得150t/hm^2的优质高产青贮料;研究了驼绒藜工厂化育苗技术及大田移栽扩繁技术,并获得成功。

所处阶段:成熟应用阶段。

耐盐牧草“瑞丰御谷1号”选育

产品简介:该产品旨在选育高耐盐牧草品种,历时5年,引进10多个国外牧草品种,进行不同生态、栽培等条件下单株选择繁育研究、小区品比试验,选育出综合指标优异的代号为“瑞丰御谷1号”新牧草。

该牧草耐盐能力强:能在含盐量32%以下的土壤中生长;产量高,品质好:每亩可收获鲜草8000千克或籽粒400千克,比一般同类牧草提高3成,干草含粗蛋白192%,比王码电脑公司软件中心般牧草高4个百分点。

所处阶段:中期阶段。

意义:选育的牧草品种(材料)被广泛应用于滩涂植被建立、盐土改良制、畜禽鱼养殖等领域。

现代草地综合配套技术试验

项目简介:该项目根据实施地区自然特点,对已有暖棚、围栏利用、种草及饮水设施等技术进行改进,从而达到提高牧草产量、利用率和牲畜的个体生产性能目的。通过实施,羔羊繁活率达8522%;成畜损亡率降低到225%;每个羊单位净收益3132元,新增收益共1628万元。经济效益显著,社会、生态效益明显,具有良好推广前景。

所处阶段:中期阶段。

旱地龙抗旱剂推广应用

产品简介:该产品适用于粮食作物、经济作物、蔬菜、林果、花卉及牧草等。该产品具有提高植株体内酶活性和叶绿素含量,调节糖、酸、维生素的衡定比例,改善作物品质,使作物高产稳产、抗旱抗寒、抗腐防病,具有“有旱抗旱保产,无旱节水增产”双重功效。

所处阶段:中期阶段。

意义:该产品自推广以来,应用面积达11万亩次。其成果具有很好经济效益。

陆稻新品种“文陆一号”选育

产品简介:该产品从IRAT104(法国陆稻)冬繁田块中,选择出早熟变异单株材料43份。成熟时,从中选择出2个单株,其编号"94038-1"和"94038-2"。95年,种植于云南省文山县小街朵白库,1800米的高海拔冷凉地区,进行抗寒、抗病性等适应性鉴定。成熟时,对云南省广南县五株和文山县平坝和新街试点进行实测,亩产分别为252、299、260公斤,比统一对照种广南不白谷152公斤单产,亩增100公斤--148公斤,增加657%--973%。

所处阶段:成熟应用阶段。

陆稻新品种“滇604”选育

产品简介: 该产品采用黄浆谷×山地小白谷(杂交),经5年系谱选育出性状优良一致,高产、优质、抗病,基本符合云南省陆稻选育种目标F5新品系“滇604”。“滇604”株高中等、株型紧凑、穗大粒多、结实率高;青枝蜡秆、整齐度高、熟色较好;抗稻瘟病和白叶枯病,米质优、食味好;需肥水平、脱粒性和成熟期等综合性状易为山区农民接受,推广前景良好。

“滇604”在云南省26个县试验示范推广累计面积达153952亩,最高亩产4500公斤,平均亩产2244公斤,较各地陆稻增产676%。

所处阶段:中期阶段。

意义:经积极试验示范推广“滇604”新品种,经济效益、社会效益和生态效益显著。

优质糯稻新品种“文糯一号”选育

产品简介:该课题培育出优质糯稻新品种“文糯1号”。在多年试验示范中均表现株型紧凑、茎秆粗壮坚韧、丰产稳产、综合性状好、稻谷饱满、千粒重高、米饭香味浓、糯性好等优良特性,受到广大种植户好评,纷纷串换“文糯1号”稻种更换原有老品种,种植面积呈大幅度上升趋势。

所处阶段:中期阶段。

意义:在多年试验示范中,该品种表现出较好株叶形态,综合性状好、产量高、米优质、抗性强等特性。受到广大种植户欢迎,示范面积逐年扩大,经济效益显著。

优质水稻良种示范推广

产品简介:该产品以“滇屯502”、“红优一号”、“文稻1、2号”、“香优一号”等高档品种为主推品种,示范推广优质稻20万亩,单产指标400公斤,平均每亩增收产值160元,共为农民增收产值3200万元以上。样板面积计划3万亩,其中中心样板5000亩,平均每亩增收190元。在项目实施中,通过采取各种措施,共完成种植面积208528亩,比去年1664万亩扩大42128亩,超计划任务8528亩。

所处阶段:成熟应用阶段。

意义:该品种档次高,种植比例大。取得了显著的经济效益和社会效益。

智能型软水带修补机研发成功

产品简介:该产品基于农村浇地用软水带存在不耐用、维修困难,造成经济和资源双重浪费等缺点研发成功。

智能型软水带修补机,重达十几公斤,轻巧灵便,易操作、耗电低,补一处软水带漏洞需要十几秒钟。修补后的软水带可延长3-5倍寿命,深受欢迎。

意义:该产品经过多次研究试验,攻破了一个个难以解决的课题,有专家预言该产品的成功研发填补了市场空白。

(1)玉米种子的营养物质储存在胚乳里,其储存的营养物质的主要成分是淀粉,淀粉有遇碘变蓝色的特性,因此在图所示的玉米种子的剖面上滴一滴碘液,变成蓝色的部分是胚乳,说明胚乳内含有大量的淀粉.

(2)在玉米种子的结构中,胚是幼小生命体,它由[2]胚芽、[3]胚轴、[4]胚根和[6]子叶四部分构成.

(3)比较菜豆种子和玉米种子的结构,两者相同点是都有种皮和胚,不同点是玉米种子子叶一片,有胚乳,而菜豆种子子叶两片,无胚乳.

(4)取A、B两组生长状况相同的玉米种子,各10粒,A组用刀片切去种子的胚,B不做处理,放到盛有浸湿餐巾纸的培养皿中,在相同的适宜条件下培养,观察种子的萌发情况.

故答案为:

(1)5胚乳;  胚乳内含有大量的淀粉.

(2)2胚芽;3胚轴;4胚根;6子叶

(3)都有种皮和胚;玉米种子子叶一片,有胚乳.菜豆种子子叶两片,无胚乳.

(4)取A、B两组生长状况相同的玉米种子,各10粒,A组用刀片切去种子的胚,B不做处理,放到盛有浸湿餐巾纸的培养皿中,在相同的适宜条件下培养,观察种子的萌发情况.

(1)在观察玉米种子的结构时,解剖种子时,要沿着图中的a线纵向剖开.

(2)玉米种子的营养物质储存在[1]胚乳里,其储存的营养物质的主要成分是淀粉,淀粉有遇碘变蓝色的特性,因此在图2所示的玉米种子的剖面上滴一滴染液,变成蓝色的部分是[1]胚乳,说明该结构的主要成分是淀粉.玉米种子由种皮、胚和胚乳三部分组成,种子的胚由3胚芽、4胚轴、5胚根、2子叶四部分组成

(3)图3示菜豆种子结构,从结构与功能相适应分析,结构[10]种皮是无色的,其功能是保护种子的内部结构.胚是新植物的幼体,结构[7]胚根将来发育成植物的根.

(4)胚芽、胚轴、胚根、子叶构成种子的胚,比较菜豆种子和玉米种子的结构,可见它们的相同点是都有种皮和胚;不同点是玉米种子里含有胚乳,而菜豆种子里没有胚乳.

故答案为:(1)[a]

(2)[1]胚乳;淀粉;3、4、5、2

(3)保护胚 根

(4)种皮;胚;胚乳

文章标题:论植物组织培养褐变产生的因素及对策

摘要:本文针对植物组织培养中常见的褐变现象,详细地分析了其产生的机理及影响因素,并提出了相应的对策,为科研和生产提供了一定的理论和实践依据。

关键词:植物组织培养,褐变,对策

目前,在许多植物组织培养过程中,常遇到褐变问题。褐变主

要发生在外植体,在植物愈伤组织的继代、悬浮细胞培养以及原生质体的分离与培养中也经常发生。褐变产物不仅使外植体、细胞、培养基等变褐,而且对许多酶有抑制作用,从而影响培养材料的生长与分化,严重时甚至导致死亡。本文探讨植物组织培养中褐变现象的影响因素、机理及防范措施,对我们进行科学研究或工厂生产,包括植物组织的培养,原生质体、悬浮细胞和植物器官的培养都有着十分重要的现实意义。

1褐变产生的影响因素

影响植物组织培养褐变的因子是复杂的,因植物的种类、基因型、外植体部位及生理状态等不同,褐变的程度也有所不同。

11植物种类及基因型不同的植物和不同的基因型决定了不同的褐化程度。在组织培养中,品种褐化难易可能是与该品种中多酚类物质含量的多少及多酚氧化酶(PPO)活性的差异有关。

12外植体部位及生理状态外植体的部位及生理状态不同其褐化程度不同,同时,不同时期和不同年龄的外植体在培养中褐变的程度也不同。

13培养基成分培养基成分中的无机盐、蔗糖浓度、激素水平等对褐变的程度的影响尤为重要。另外,其pH值也与褐变程度有较大关系。

14培养条件温度过高或光照过强,均可加速被培养组织的褐变。不利环境条件都能造成细胞的程序化死亡,温度是诱导程序化死亡的主要因素[1]。

2褐变产生的机理

21非酶促褐变

非酶促褐变是由于细胞受胁迫或其他不利条件影响所造成的细胞程序化死亡或自然发生的细胞死亡,即坏死形成的褐变现象,并不涉及酚类物质的产生。徐振彪等[1]将生长正常的愈伤组织转移到含NaCl的培养基中,组织周围尤其是接触培养基部分发生褐变,但培养基中没有看到扩散的褐化物质。当温度升高时继代保存时间过长,也会发生此类现象。但这种褐变若采取适当措施或者愈伤组织适应了胁迫环境就不再发生了[3]。

22酶促褐变

目前认为植物组织培养中的褐变主要是由酶促褐变引起的,培养材料变褐主要是由伤口处分泌的酚类化合物引起的[4]。酶促褐变如同一般的酶促反应,其发生必须具备三个条件,即酶、底物和氧。引起褐变的酶有多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶等。从初次培养和继代培养过程中试管苗的褐变程度和PPO的活性来看,表明PPO活性的高低是引起培养材料褐变的关键。引起褐变的酶的底物主要是酚类化合物,按其组成可分成3类:苯基羧酸(包括邻羟基苯酚、儿茶酚、没食子酸、莽草酸等),苯丙烷衍生物(包括绿原酸、肉桂酸、香豆酸、咖啡酸、单宁、木质素等),第三类是黄烷衍生物(包括花青素、黄酮、芸香苷等),但并非所有的酚类物质都是PPO的底物。

在正常发育的植物组织中,底物、氧气、PPO同时存在并不发生褐变,是因为在正常的组织细胞内由于多酚类物质分布在细胞的液泡内,而PPO则分布在各种质体或细胞质中,这种区域性分布使底物与PPO不能接触。而当细胞膜的结构发生变化和破坏时,则为酶创造了与PPO接触的条件,在氧存在的情况下使酚类物质氧化成醌,进行一系列的脱水、聚合反应,最后形成黑褐色物质,从而引起褐变。

3防止外植体产生褐变的对策

从理论上讲,酶促褐变可以通过以下三种方法加以抑制:一是除去引起氧化的物质——氧;二是捕捉或减少聚合反应的中间产物;三是抑制有关的酶。实际操作上,下列措施是被认为行之有效的。

31适当外植体的选择

取材时应注意选择褐变程度较小的品种和部位作外植体。成年植株比幼苗褐变程度厉害,夏季材料比冬季及早春和秋季材料的褐变要严重。冬季的芽不易生长,宜选用早春和秋季的材料作为外植体。王异星[5]用荔枝无菌苗不同组织的诱导试验表明,茎最容易诱导出愈伤组织,培养2周后长出浅**的愈伤组织;叶大部分不能产生愈伤组织或诱导出的愈伤组织中度褐变;而根极大部分不产生愈伤组织,诱导出的愈伤组织全部褐变。

32对外植体的处理

通过对较易褐变的外植体材料的预处理能减轻醌类物质的毒害作用。处理方法如下:外植体经流水冲洗后,在2-5℃的低温下处理12-24小时,再用升汞或70酒精消毒,然后接种于只含有蔗糖的琼脂培养基中培养5-7天,使组织中的酚类物质部分渗入培养基中。取出外植体用01漂白粉溶液浸泡10分钟,再接种到合适的培养基中。若仍有酚类物质渗出,3-5天后再转移培养基2-3次,当外植体的切口愈合后,酚类物质减少,这样可使外植体褐变减轻或完全被抑制。何琼英等[6]用抗坏血酸预处理香蕉吸芽外植体,能减轻外植体褐变,从而提高芽丛诱导率。

33适宜的培养基

培养基的成分与褐变程度有关,要考虑所选培养基的状

态和类型。

331适当的无机盐浓度张妙霞等[7]在柿树组织培养防止褐变所进行的试验中,4种培养基的无机盐以改良MS(大量元素减半)和1/2MS的效果最好,MS的效果较差,结果证明低浓度的无机盐可促进外植体的生长与分化,减轻外植体褐变的程度。徐振彪[1]在对玉米幼胚耐NaCl愈伤组织的筛选表明,随NaCl浓度升高,褐变现象加重。

332适当和适量的激素王异星[5]在荔枝的组织培养过程中,培养基中添加1mg/LBA 05mg/L2,4-D时,愈伤组织较坚硬,增殖缓慢,易产生褐变。培养基中添加1mg/LBA 1mg/L2,4-D时,愈伤组织浅黄疏松,增殖也快。

333培养基的硬度在一定范围内,琼脂用量大,培养基硬度大,褐变率低[8],这可能是培养基的硬度影响了酚类物质的扩散速度的缘故。

334培养基中水的硬度的影响硬度低的蒸馏水褐变率低,而使用硬度较高的自来水,褐变严重,甚至会出现褐变死亡[8]。这可能是配制培养基的水改变了培养基中无机盐的浓度,间接地影响了植物外植体的褐变。

335培养基的pH值在水稻体细胞培养中,pH值为45-50时MS液体培养基可保持愈伤组织处于良好的生长状态,其表面呈黄白色,而pH值为55-60时,愈伤组织严重褐变[9]。一般来说,酸性环境(pH值为45-50)不利于褐变过程的发生[10]。

336培养条件如温度过高或光照过强,光照会提高PPO的活性,促进多酚类物质的氧化,从而加速被培养的组织褐变。高浓度CO2也会促进褐变,其原因是环境中的CO2向细胞内扩散,细胞内CO32-增多,CO32-与细胞膜上的CO32-结合,使有效CO32-减少,导致内膜系统瓦解,酚类物质与PPO相互接触,产生褐变[11]。因此,初期培养要在黑暗或弱光下进行。

34添加褐变抑制剂和吸附剂

褐变抑制剂主要包括抗氧化剂和PPO抑制剂。在培养基中加入偏二亚硫酸钠、L-半胱氨酸、抗坏血酸、柠檬酸、二硫苏糖醇等抗氧化剂都可以与氧化产物醌发生作用,使其重新还原为酚[12]。由于其作用过程均为消耗性的,在实际应用中应注意添加量,其中L-半胱氨酸和抗坏血酸均对外植体无毒副作用,在生产应用中可不受限制。在水稻细胞的培养基中,添加植酸(PA),可防止褐变,PA分子中众多的羟基产生抗氧化作用,使生色物质的含量下降或PA与PPO分子中的Cu2 结合,从而降低了其活力。陈学森等[13]在对植酸在银杏组织培养中应用的研究中也证实了植酸具有抑制多酚氧化酶活性的作用。

常用的吸附剂有活性炭和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。活性炭是一种吸附性较强的无机吸附剂,能吸附培养基中的有害物质,包括琼脂中的杂质、培养物在培养过程中分泌的酚、醌类物质以及蔗糖在高压消毒时产生的5-羟甲基糠醛等,从而有利于培养物的生长。粉末状的活性炭与颗粒状的活性炭相比吸附性更强,一般在培养基中加入1-4g/L的活性炭。在使用过程中应注意,尽量用最低浓度的活性炭来对抗褐变的产生,因为活性炭的吸附作用是没有选择性的,在吸附物质的同时,也会吸附培养基中的其他成分,对外植体的诱导分化会产生一定的负面影响[14]。而聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是酚类物质的专一性吸附剂,在生化制备中常用作酚类物质和细胞器的保护剂,可用于防止褐变[15]。

35进行细胞筛选和多次转移

在组织培养过程中,经常进行细胞筛选,可以剔除易褐变的细胞。在外植体接种1-2天后应立即转移到新鲜培养基中,能减轻酚类物质对培养物的毒害作用,降低抑制作用,使外植体尽快分生,连续转移5-6次,可基本解决外植体的褐变问题。

参考文献:

[1]徐振彪等植物组织培养过程中的褐化现象国外农学——杂粮作物,1997(1):55~56

[2]符近三种不同类型种子休眠萌发及马占相思种子老化过程的研究北京农业大学硕士研究生论文,1996

[3]傅作申,玉米耐NaCl幼胚愈伤组织的筛选及特性分析,长春农牧大学硕士论文,1996

[4]颜昌敏编著,植物组织培养手册,上海科学技术出版社,1990

[5]王异星荔枝细胞培养的初步研究暨南大学学报,1997,18(5):84~85

[6]何琼英等抗坏血酸预处理阻止香蕉吸芽外植体褐变的研究初报华南农业大学学报,1995,16(3):79~82

[7]张妙霞柿树组织培养防止外植体褐变的研究河南农业大学学报,1999,33(1):87~91

[8]金坚敏水稻幼穗和成熟种子诱导胚状体时的有关因子探讨植物学通报,1992,9(2):53~54

[9]金坚敏水稻幼稿和成熟种子诱导胚状体时的有关因子探讨植物学通报,1992

[10]王东霞等,如何对抗植物组织中的组织褐变,中国花卉盆景,2002,12:29~30

[11]姚洪军,罗晓芳,田砚亭植物组织培养外植体褐变的研究进展北京林业大学学报,1999,21(3):78~83

[12]蔡金星等不同品种梨多酚氧化酶特性及其抑制剂的研究河北农业技术师范学院学报,1999,13(1):55~57

[13]陈学森,张艳敏等,植酸在银杏组织培养中应用的研究天然产物研究与开发,1997,9(2):24~27

[14]刘用生植物组织培养中活性炭的使用植物生理学通讯,1994,30(3):214

[15]姚洪军等植物组织培养外植体褐变的研究进展北京林业大学学报,1999,21(3):78~84

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植物组织培养

植物组织培养即植物无菌培养技术,是根据植物细胞具有全能性的理论,利用植物体离体的器官、组织或细胞,如根、茎、叶、花、果实、种子、胚、胚珠、子房、花药、花粉以及贮藏器官的薄壁组织、维管束组织等,在无菌和适宜的人工培养基及光照、温度等条件下,能诱导出愈伤组织、不定芽、不定根,最后形成完整的植株。至今,世界各国在无性系繁殖、花卉育种、植株脱病毒和种质保存等方面,广泛应用组织培养技术。

(一)组织培养技求的应用

1.无性系繁殖无性系繁殖是植物组织培养应用的主流之一,用植物组织培养进行无性繁殖的优点是,用材少,速度快,不受气候、季节、基质等自然条件的影响,比传统的常规繁殖方法要快得多,人们又叫它'快速繁殖'或'微型繁殖'。其常见繁殖方式有短枝扦插、芽增殖、原球茎、器官分化和胚状体发生。其中芽增殖在盆栽花卉繁殖中应用最为普遍,如草本植物四季秋海棠、鸡冠花、万寿菊、长春花,观叶植物蟆叶秋海棠、网纹草、花叶芋、天鹅绒竹芋,木本植物三角花、比利时杜鹃、月季、八仙花等,在生产实践中,均已取得较好的经济效益。原球茎培养在大花蕙兰、蝴蝶兰、美丽兜兰、石斛、春兰等兰科植物和肾蕨、凤尾蕨、鹿角蕨等观赏蕨的规模性生产中得到广泛应用。胚状体培养,据报道目前已在30个科150种植物上观察到它们的愈伤组织可以分化出胚状体,而盆栽花卉中的花叶芋、山茶花都是成功的范例。器官分化主要是从外植体直接产生不定芽或不定根,一般不通过从愈伤组织进行器官分化形成植株,因为其性状有可能发生变化或经过多次继代培养后,会丧失再生植株的能力。

2.花卉育种当今盆栽花卉育种中,也广泛应用组培技术。

胚培养:在花卉种间杂交或远缘杂交中,有时虽然能正常受精,但胚往往发育不完全或胚与胚乳间不亲和,不能得到种子,可采用胚的早期离体培养促使胚正常发育,培养出杂交后代。如山茶花、百合和鸢尾杂交中均采用幼胚培养,成功地收到了杂交种子。同时,在杂交中受精困难,也可把未受精的胚珠分离出来,在试管内用花粉受精来解决,这在草本花卉花菱草中已取得成功。

单倍体育种:利用花药培养诱导花粉形成单倍体,在试管培养中通过秋水仙素处理,使染色体加倍,而成为纯合二倍体植物,从而缩短新品种育种的时间,还有利于突变中隐性突变的分离。这在花卉的株型、花色、花型的大小或重瓣,叶型、叶色等产生变异,往往有直接利用价值。这在矮牵牛的育种中已应用。

体细胞杂交和植物基因工程:利用原生质体遗传操作技术,可以从原来不大可能进行杂交的不同属植物间获得体细胞杂种或核质杂种。可以通过摄取外源目的基因,定向改造植物的某些重要性状。

3.植株脱病毒用无性繁殖方法来繁衍的花卉种类如菊花、香石竹、郁金香、百合、白鹤芋等,不能通过种子途径去除病毒,用化学方法防治和高温处理往往成效不稳定。作为组织培养的无性繁殖材料,最好是去病毒组织,否则易导致病毒积累,危害加重。而植物的茎尖部分无维管束,病毒难以侵入。所以,茎尖培养是获得无病毒植株的最好途径。至今,茎尖培养脱毒法已在菊花、百合、香石竹、郁金香等盆栽花卉上推广使用。

4.种质保存用无性繁殖的植物,因没有种子,只能在植物园内长期栽培保存,耗费大量的土地和劳力。种质材料还易受自然环境的变化和病虫危害而流失。若用组织培养方法,保存愈伤组织、胚状体、茎尖等组织,可节省大量人力和物力。

(二)组织培养的几个步骤

1.材料的选用一般用于组织培养的材料称为外植体。常分为两类。一类是带芽的外植体,如茎尖、侧芽、鳞芽、原球茎等,组织培养过程中可直接诱导丛生芽的产生。其获得再生植株的成功率较高,变异性也较小,易保持材料的优良性状。另一类主要是根、茎、叶等营养器官和花药、花瓣、花轴、花萼、胚珠、果实等生殖器官。这一类外植体需要一个脱分化过程,经过愈伤组织阶段,再分化出芽或产生胚状体,然后形成再生植株。

外植体的取用与组织部位、植株年龄、取材季节以及植株的生理状态、质量,都对培养时器官的分化有一定影响。一般阶段发育年幼的实生苗比发育年龄老的栽培品种容易分化,顶芽比腋芽容易分化,萌动的芽比休眠芽容易分化。在组织培养中,最常用的外植体是茎尖,通常切块在0.5厘米左右,太小产生愈伤组织的能力差,太大则在培养瓶中占据空间太多。培养脱毒种苗,常用茎尖分生组织部,长度为0.1毫米以下。

2.外植体的消毒植物组培能否取得成功的重要因素之一,就是保证培养物在无菌条件下安全生长。为此,必须抓好外植体的消毒和实行无菌操作。

由于培养的植物材料大都采集于田间栽培植株,材料上常附有各种微生物,一旦被带入培养基,即会迅速繁殖滋长,造成污染,培养失败。所以培养前必须对外植体进行严格的消毒处理,消毒的尺度为既能全都杀灭外植体上附带的微生物,但又不伤害材料的生活力。因此,必须正确选择消毒剂和使用的浓度、处理时间及程序。目前,常用的消毒剂有次氯酸钙、氯化汞、次氯酸钠、双氧水、酒精(70%)等。具体消毒方法如下:

(1)茎尖、茎、叶片的消毒消毒前先用清水漂洗干净或用软毛刷将尘埃刷除,茸毛较多的用皂液洗涤,然后再用清水洗去皂液,洗后用吸水纸吸干表面水分,用70%酒精浸数秒钟,取出后及时用10%次氯酸钙饱和上清液浸泡10~20分钟。或用2%~10%次氯酸钠溶液浸泡6~15分钟。消毒后用无菌水冲洗3次,用无菌纱布或无菌纸吸干接种。

(2)根、块茎、鳞茎的消毒这类材料大都生长在土中,常带有泥土,挖取时易遭损伤。消毒前必须先用净水清洗干净,在凹凸不平处以及鳞片缝隙处,均用毛笔或软刷将污物清除干净,用吸水纸吸干后,在70%酒精中浸一下,然后用6%~10%次氯酸钠溶液浸5~15分钟,或用0.1%~0.2%氯化汞消毒5~10分钟,最后用无菌水清洗3~4次,用无菌纱布或无菌纸吸干后接种。

(3)果实、种子的消毒这类材料有的表皮上具有茸毛或蜡质,消毒前先用70%酒精浸泡几秒钟或2~10分钟,然后用饱和漂白粉上清液消毒10~30分钟或2%次氯酸钠溶液浸10~20分钟,消毒后去除果皮,取出内部组织或种子接种。直接用种子或果实消毒,经消毒后的材料均须用无菌水多次冲洗后接种。

(4)花药、花粉的消毒植物的花药外面常被花瓣、花萼包裹着,一般处于无菌状态,只需采用表面消毒即可接种。通常先用70%酒精棉球擦拭花蕾或叶鞘,然后将花蕾剥出,在饱和漂白粉上清液中浸泡10~15分钟,用无菌水冲洗2~3次,吸干后即可接种。

3.组织培养的条件接种后的培养容器置放培养室,室温应控制在23~26℃,每天12~16小时光照,光照度为1000~3000勒克斯。

4.外植体的增殖接种后的外植体要分化出丛状芽、愈伤组织或胚状体,必须对培养基及激素的种类和浓度进行严格的设计和筛选。常用的基本培养基为MS培养基,激素的种类和浓度对外植体的分化和增殖起到重要的作用。也就是说不同的花卉种类对激素的种类和浓度是有差别的(表4--3)。

5.诱导生根继代培养形成的不定芽和侧芽等一般没有根,要促使试管苗生根,必须转移到生根培养基上,生根培养基一般应用1/2MS培养基,因为降低无机盐浓度有利于根的分化。同时,不同盆栽花卉诱导生根时所需要的生长素的种类和浓度是不同的(表4-4)。一般常用吲哚乙酸(IAA)、萘乙酸(NAA)和吲哚丁酸(IBA)三种。一般在生根培养基中培养1个月左右即可获得健壮根系。

6.组培苗的移栽生根或形成根原基的试管苗从无菌,温、光、湿度稳定环境中进入到自然环境中,从异养过渡到自养过程,必须经过一个炼苗过程。首先打开试管瓶塞放阳光充足处让其锻炼1~2天,然后取出幼苗用温水将琼脂冲洗掉,移栽到泥炭、珍珠岩、蛭石、砻糠灰等组成的基质中,基质使用前需高温消毒,移栽后要适当遮荫,可用塑料薄膜覆盖,保持较高空气湿度,温度维持在25℃左右,勿使阳光直晒,7~10天后要注意通风和补充浇水,约20~40天,新梢开始生长后,小苗可转入正常管理。

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