19世紀30年代,德國植物學施萊登和德國動物學家施旺創立了細胞學說,根據這一學說,如果給細胞提供和生物體內一樣的條件,每個細胞都應該能夠獨立生活;1902年,德國植物學家哈伯蘭特細胞性的理論是植物組培的理論基礎。1958年,一個振奮人心的消息從美國傳向世界各地,美國植物學家斯蒂瓦特等人,用胡蘿卜的嫩皮的細胞進行培養,終于得到了完整植株,并且這一植株能夠開花結果,證實了哈伯蘭特在五十多年前關于細胞的預言。植物組培的簡單過程如下:剪接植物器官或組織——經過脫分化(也叫去分化)形成愈傷組織——再經過再分化形成組織或器官——經過培養發育成一顆完整的植株。 培養分類
1.胚胎培養:指以從胚珠中分離出來的成熟或未成熟胚為外植體的離體無菌培養。
2、器官培養:指以植物的根、莖、葉、花、果等器官為外植體的離體無菌培養,如根的根尖和切段,莖的莖尖、莖節和切段,葉的葉原基、葉片.葉柄葉鞘和子葉,花器的花瓣、雄蕊(花藥、花絲)、胚珠、子房、果實等的離體無菌培養。
3、組織培養:指以分離出植物各部位的組織(如分生組織、形成層、木質部、韌皮部、表皮、皮層、胚乳組織、薄壁組織、髓部等),或已誘導的愈傷組織為外植體的離體無菌培養。這是狹義的植物組織培養。
4.細胞培養:指以單個游離細胞(如用果酸酶從組織中分離的體細胞,或花粉細胞,卵細胞)為接種體的離體無菌培養。
5、原生質體培養:指以除去細胞壁的原生質體為外植體的離體無菌培養。
培養方法
1、非試管微組織快繁
非試管微組織快繁技術是將外植體(一般要求帶一葉一芽)放置在室內外普通沙子培養基上進行培養,利用植物腋芽自然倍增達到快速繁殖的目的。一般植物7~15天可以生長出根系。此技術投資低,操作環節少。
2、試管組織培養
試管組織培養是將外植體(即離體組織、器官或細胞)放置在組培瓶等器皿中在無菌的條件下進行組織培養獲得組培瓶苗。
培養步驟
*步,將采來的植物材料除去不用的部分,將需要的部分仔細洗干凈,如用適當的刷子等刷洗。把材料切割成適當大小,即滅菌容器能放入為宜。置自來水下流水沖洗幾分鐘至數小時,沖洗時間視材料清潔程度而宜。易漂浮或細小的材料,可裝入紗布袋內沖洗。流水沖洗在污染嚴重時特別有用。洗時可加入洗衣粉清洗,然后再用自來水沖凈洗衣粉水。洗衣粉可除去輕度附著在植物表面的污物,除去脂質性的物質,便于滅菌液的直接接觸。當然,的清洗物質是表面活性物質—吐溫。
第二步是對材料的表面浸潤滅菌。要在超凈臺或接種箱內完成,準備好消毒的燒杯、玻璃棒、70%酒精、消毒液、無菌水、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濕的作用,加之70%酒精穿透力強,也很易殺傷植物細胞,所以浸潤時間不能過長。有一些特殊的材料,如果實、花蕾、包有苞片、苞葉等的孕穗,多層鱗片的休眠芽等等,以及主要取用內部的材料,則可只用70%酒精處理稍長的時間。處理完的材料在無菌條件下,待酒精蒸發后再剝除外層,取用內部材料。
第三步是用滅菌劑處理。表面滅菌劑的種類較多,可根據情況選取1—2種使用見表。第四步是用無菌水涮洗,涮洗要每次3min左右,視采用的消毒液種類,涮洗3-l0次左右。無菌水涮洗作用是免除消毒劑殺傷植物細胞的副作用注意:①酒精滲透性強,幼嫩材料易在酒精中失綠,所以浸泡時間要短,防止酒精殺死植物細胞。②老熟材料,特別是種子等可以在酒精中浸泡時間長一些,如種子可以浸泡5分鐘。③汞的滲透力弱,一般浸泡10分鐘左右,對植物材料的殺傷力不大。④在消毒液中加入濃度為0.08—0.12%的吐溫20或80(一種濕潤劑),可以降低植物材料表面的張力,達到更好的消毒效果。
培養特點
1、培養條件可以人為控制
組培采用的植物材料*是在人為提供的培養基和小氣候環境條件下進行生長,擺脫了大自然中四季、晝夜的變化以及災害性氣候的不利影響,且條件均一,對植物生長極為有利,便于穩定地進行周年培養生產。
2、生長周期短,繁殖率高
組培是由于人為控制培養條件,根據不同植物不同部位的不同要求而提供不同的培養條件,因此生長較快。另外,植株也比較小,往往20-30天為一個周期。所以,雖然組培需要一定設備及能源消耗,但由于植物材料能按幾何級數繁殖生產,故總體來說成本低廉,且能及時提供規格一致的種苗或脫病毒種苗。
3、管理方便,利于工廠化生產和自動化控制
植物組織培養是在一定的場所和環境下,人為提供一定的溫度、光照、濕度、營養、激素等條件,極利于高度集約化和高密度工廠化生產,也利于自動化控制生產。它是未來農業工廠化育苗的發展方向。它與盆栽、田間栽培等相比省去了中耕除草、澆水施肥、防治病蟲等一系列繁雜勞動,可以大大節省人力、物力及田間種植所需要的土地。
培養優點
1、占用空間小,不受地區、季節限制。
2、培養脫毒作物
3、培養周期短
4、可用組培中的愈傷組織制取特殊的生化制品
5、可短時間大量繁殖,用于拯救瀕危植物
6、可誘導之分化成需要的器官,如根和芽
7、解決有些植物產種子少或無的難題,
8、不存在變異,可保持原母本的一切遺傳特征
9、投資少,經濟效益高
10、繁殖方式多,試用品種多