19世纪30年代,德国植物学施莱登和德国动物学家施旺创立了细胞学说,根据这一学说,如果给细胞提供和生物体内一样的条件,每个细胞都应该能够独立生活;1902年,德国植物学家哈伯兰特细胞性的理论是植物组培的理论基础。1958年,一个振奋人心的消息从美国传向世界各地,美国植物学家斯蒂瓦特等人,用胡萝卜的嫩皮的细胞进行培养,终于得到了完整植株,并且这一植株能够开花结果,证实了哈伯兰特在五十多年前关于细胞的预言。植物组培的简单过程如下:剪接植物器官或组织——经过脱分化(也叫去分化)形成愈伤组织——再经过再分化形成组织或器官——经过培养发育成一颗完整的植株。 培养分类
1.胚胎培养:指以从胚珠中分离出来的成熟或未成熟胚为外植体的离体无菌培养。
2、器官培养:指以植物的根、茎、叶、花、果等器官为外植体的离体无菌培养,如根的根尖和切段,茎的茎尖、茎节和切段,叶的叶原基、叶片.叶柄叶鞘和子叶,花器的花瓣、雄蕊(花药、花丝)、胚珠、子房、果实等的离体无菌培养。
3、组织培养:指以分离出植物各部位的组织(如分生组织、形成层、木质部、韧皮部、表皮、皮层、胚乳组织、薄壁组织、髓部等),或已诱导的愈伤组织为外植体的离体无菌培养。这是狭义的植物组织培养。
4.细胞培养:指以单个游离细胞(如用果酸酶从组织中分离的体细胞,或花粉细胞,卵细胞)为接种体的离体无菌培养。
5、原生质体培养:指以除去细胞壁的原生质体为外植体的离体无菌培养。
培养方法
1、非试管微组织快繁
非试管微组织快繁技术是将外植体(一般要求带一叶一芽)放置在室内外普通沙子培养基上进行培养,利用植物腋芽自然倍增达到快速繁殖的目的。一般植物7~15天可以生长出根系。此技术投资低,操作环节少。
2、试管组织培养
试管组织培养是将外植体(即离体组织、器官或细胞)放置在组培瓶等器皿中在无菌的条件下进行组织培养获得组培瓶苗。
培养步骤
*步,将采来的植物材料除去不用的部分,将需要的部分仔细洗干净,如用适当的刷子等刷洗。把材料切割成适当大小,即灭菌容器能放入为宜。置自来水下流水冲洗几分钟至数小时,冲洗时间视材料清洁程度而宜。易漂浮或细小的材料,可装入纱布袋内冲洗。流水冲洗在污染严重时特别有用。洗时可加入洗衣粉清洗,然后再用自来水冲净洗衣粉水。洗衣粉可除去轻度附着在植物表面的污物,除去脂质性的物质,便于灭菌液的直接接触。当然,的清洗物质是表面活性物质—吐温。
第二步是对材料的表面浸润灭菌。要在超净台或接种箱内完成,准备好消毒的烧杯、玻璃棒、70%酒精、消毒液、无菌水、手表等。用70%酒精浸10~30秒。由于酒精具有使植物材料表面被浸湿的作用,加之70%酒精穿透力强,也很易杀伤植物细胞,所以浸润时间不能过长。有一些特殊的材料,如果实、花蕾、包有苞片、苞叶等的孕穗,多层鳞片的休眠芽等等,以及主要取用内部的材料,则可只用70%酒精处理稍长的时间。处理完的材料在无菌条件下,待酒精蒸发后再剥除外层,取用内部材料。
第三步是用灭菌剂处理。表面灭菌剂的种类较多,可根据情况选取1—2种使用见表。第四步是用无菌水涮洗,涮洗要每次3min左右,视采用的消毒液种类,涮洗3-l0次左右。无菌水涮洗作用是免除消毒剂杀伤植物细胞的副作用注意:①酒精渗透性强,幼嫩材料易在酒精中失绿,所以浸泡时间要短,防止酒精杀死植物细胞。②老熟材料,特别是种子等可以在酒精中浸泡时间长一些,如种子可以浸泡5分钟。③汞的渗透力弱,一般浸泡10分钟左右,对植物材料的杀伤力不大。④在消毒液中加入浓度为0.08—0.12%的吐温20或80(一种湿润剂),可以降低植物材料表面的张力,达到更好的消毒效果。
培养特点
1、培养条件可以人为控制
组培采用的植物材料*是在人为提供的培养基和小气候环境条件下进行生长,摆脱了大自然中四季、昼夜的变化以及灾害性气候的不利影响,且条件均一,对植物生长极为有利,便于稳定地进行周年培养生产。
2、生长周期短,繁殖率高
组培是由于人为控制培养条件,根据不同植物不同部位的不同要求而提供不同的培养条件,因此生长较快。另外,植株也比较小,往往20-30天为一个周期。所以,虽然组培需要一定设备及能源消耗,但由于植物材料能按几何级数繁殖生产,故总体来说成本低廉,且能及时提供规格一致的种苗或脱病毒种苗。
3、管理方便,利于工厂化生产和自动化控制
植物组织培养是在一定的场所和环境下,人为提供一定的温度、光照、湿度、营养、激素等条件,极利于高度集约化和高密度工厂化生产,也利于自动化控制生产。它是未来农业工厂化育苗的发展方向。它与盆栽、田间栽培等相比省去了中耕除草、浇水施肥、防治病虫等一系列繁杂劳动,可以大大节省人力、物力及田间种植所需要的土地。
培养优点
1、占用空间小,不受地区、季节限制。
2、培养脱毒作物
3、培养周期短
4、可用组培中的愈伤组织制取特殊的生化制品
5、可短时间大量繁殖,用于拯救濒危植物
6、可诱导之分化成需要的器官,如根和芽
7、解决有些植物产种子少或无的难题,
8、不存在变异,可保持原母本的一切遗传特征
9、投资少,经济效益高
10、繁殖方式多,试用品种多