植物离体快繁技术的综述

植物离体快繁技术的综述

黄新

（生物科学技术学院 2009级生物技术一班）

摘要：植物快繁技术是一种全新的育苗技术，是现代计算机智能控制技术

与生物技术有机结合的高新农业技术。运用植物生长模拟计算机为植物创造最为适宜的温、光、气、热、营养、激素环境，使植物的生理潜能得到最大的发挥，植物的生根基因尽快表达，从而实现植物的快速生根。它的推广应用将会带来一次全新的育苗革命。本文简要介绍植物快繁技术程序、相关培养技术以及植物快繁相关问题的讨论。同时还对植物组织培养脱毒快繁技术的应用前景作了分析。

关键词：植物离体快繁、愈伤组织、不定芽增殖 、腋芽增殖 、愈伤组

织增殖、体细胞胚增殖、玻璃化问题、褐化问题、应用前景

1 植物离体快繁概况

1.1 研究简史

离体微繁殖技术的应用，首先应归功于Morel，他在1960年首先建立了兰花离体繁殖的方法（原球茎繁殖）。目前已有近400种植物的离体繁殖已获得成功，其中许多具有重要经济价值的花卉(如兰花、菊花、石竹)、果树(草莓、无籽西瓜、葡萄)、经济作物(马铃薯、甘蔗)、林木(桉树、杨树)均已在种苗生产上广泛应用，取得了巨大的经济和社会效益。我国快速繁殖植物的种类达443种之多 荷兰是试管苗的生产王国

1.2 植物离体快繁的定义

快速繁殖（rapid clone propagation）：也叫离体繁殖（in vitro

propagation）、微体繁殖（Micropropagation），是指在无菌条件下，将植物体的器官、组织或细胞培养于人工培养基中，并辅以人工控制环境，使其生长出完整植株的繁殖技术。

追究植物组织培养脱毒快繁技术的发展简史，在11世纪就出现的热处理脱毒法，最早解决一些作物的病毒病害问题[1]。本世纪50年代发展的植物组织培养技术为脱毒提供了一条有效途径。现在植物的脱毒技术有多种，其中应用最广泛的有三种：热处理法、茎尖培养脱毒法、抗病毒药剂法，将不同的方法相结合起来应用效果更好。它们的脱毒原理各不相同。

2 植物离体快繁的技术程序

无菌材料的建立2.1无菌材料的建立

（1）初代培养：取材

消毒

接种

培养

芽苗的增殖

生根及移苗

（2）外植体的选择主要应考虑以下问题： a) 繁殖对象的品种典型性。

b) 植物在自然条件下的繁殖特点 。尽可能取自然繁殖器官的适当

部位作外植体，

c) 外植体的取材部位和大小、生理状态。 2.2芽苗的增殖

增值方式：不定芽增殖 、腋芽增殖 、愈伤组织增殖、体细胞胚增殖 2.2.1不定芽增殖

a) 不定芽：从现存的芽以外的任何器官、组织上通过器官发生重新形

成的芽称之为不定芽。

b) 特点：繁殖系数高、遗传稳定性较好、继代次数有限

c) 注意事项：激素浓度不能过高；避免使用2，4-D等活性强的生长素，

以减少变异发生。

2.2.2腋芽增殖

腋芽进行离体培养时可不断生长，逐渐形成芽丛，反复切割和转移可不

断形成新的芽丛，因此可在短时间内获得大量芽。

注意事项：这一繁殖方式一般不需要添加外源激素。需要添加激素的可使用少量细胞分裂素，但浓度不能过高，否则容易形成愈伤组织。 2.2.3愈伤组织增殖

a) 愈伤组织增殖培养：即愈伤组织继代培养以扩大愈伤组织量进而分

化形成更多苗。

b) 特点：成功率高，繁殖系数大，但遗传稳定性较差。

c) 注意事项：降低激素浓度对要求遗传稳定性高的品种一般不采用这

一途径快繁。

2.2.4体细胞胚增殖

a) 特点：增长率高；双极性免去生根环节。

b) 问题：胚状体休眠的诱导和解除还难以把握；部分物种胚状体诱导

困难且成苗率仍不高。 c) 这一途径仅适用于少量植物。 2.3苗芽的生根培养

a) 基本培养基：1/2或1/4MS培养基 b) 生长调节剂：IBA和NAA0.1-0.5mg/L c) 温度：比增殖培养略低 2.4小苗移植驯化

a) 生产用苗的培育： 炼苗－假植－定植－生产用苗 b) 炼苗：适应自然环境

c) 移植：洗掉附着的培养基，移植土壤采用人工调配的混合培养土（泥

炭土、蛭石、珍株岩等）；土壤湿度不宜过大（影响通气、烂根）；空气湿度初期较大（微雾喷雾）。

3 植物快繁相关问题的讨论

观赏植物离体快繁是一种有效的进行大规模无性繁殖的生产技术，它是植物组织培养技术应用最广泛和最有效的方法之一，离体快繁可以使繁殖后代整齐一致，去除病毒，保持原有品种的优良性状，同时繁殖速度快，不受季节限制，可以进行集约化生产，效率高，经济价值大，现今

园林花卉、药用植物、经济林木、无性繁殖作物等经济植物，许多采用离体快繁技术提供种苗，在社会上生产了可观的经济效益，但是，植物的离体快繁 存在着许多的问题。比如。培养中的变异问题、培养苗的玻璃化问题(vitrification )、褐化问题、白化问题、微生物污染问题等等。下面着重讲讲培养苗的玻璃化问题和褐化问题。 3.1培养苗的玻璃化问题(vitrification )

3.1.1玻璃苗：离体繁殖中出现的材料（主要是嫩茎和叶片）质地半透明、叶片肿胀的畸形苗。

3.1.2特征：茎、叶表面无蜡质，体内的极性化合物水平较高，细胞持水力差，植株蒸腾作用强。

3.1.3负作用：生长缓慢、不易生根、繁殖系数下降。 3.1.4解决措施：

（1）选择适合的培养基, 如适当降低培养基中细胞分裂素用量, 提高Ca2 + 、Zn2 + 等离子浓度, 降低N 与Cl 元素的比例, 降低铵态氮浓度, 适当提高培养基中蔗糖和琼脂的浓度;

（2）改善培养环境, 温度光照适宜, 用具滤层通气孔的塑料封口膜封口改善通气状况, 可减少玻璃化苗的产生。 （3）固体培养，提高光照强度，降低湿度。

（4）提高培养基中蔗糖和琼脂浓度，降低NH4+浓度。 （5）加入添加剂：如活性碳、多效锉。

（6）降低培养基中细胞分裂素含量，可以考虑加入适量脱落酸。 3.2褐化问题

3.2.1外植体褐变：指在接种后其表面开始变成褐色，有时甚至会使整个培养基褐变的现象。

3.2.2机制：由于植物组织中的多酚氧化酶被激活，而使细胞的代谢发生变化所致。在褐变过程中，会产生醌类物质，它们多呈棕褐色，当扩散到培养基后，就会抑制其他酶的活性，从而影响所接种外植体的培养。 3.2.3褐变的主要原因：

（1）植物品种：玫瑰、豆科原生质体培养

（2）外植体的生理状态：一般来说，处于幼龄期的植物材料褐变程度较浅，生长迅速的组织褐变少。

（3）培养基成分：浓度过高的无机盐会使某些植物的褐变程度增加；细胞分裂素的水平过高也会刺激某些外植体的多酚氧化酶的活性，从而使褐变现象加深。

（4）培养条件：光照过强、温度过高、培养时间过长易褐化 3.2.4减轻褐变现象发生的方法：

（1）选择合适的外植体

（2）合适的培养条件：无机盐成分、植物生长物质水平、适宜温度、及时继代培养均可以减轻材料的褐变现象。

（3）使用抗氧化剂：在培养基中使用半胱氨酸、抗坏血酸、PVP等抗氧化剂能够较为有效地避免或减轻很多外植体的褐变现象。另外，使用0.1%-0.5%的活性炭对防止褐变也有较为明显的效果。

（4）连续转移：对容易褐变的材料可间隔12~24h的培养后，再转移到新的培养基上，连续处理7-l0d后，褐变现象便会得到控制或大为减轻。

4 应用及前景

4.1应用领域

（1）用于加速某些难繁殖或繁殖速度很低的植物，或某些需要加速繁殖的特殊基因型，如名贵花卉、优良资源、工程植株等等。

（2）用于自然繁殖极易感染病毒的植物，如马铃薯、甘薯、甘蔗、香蕉、石竹、百合等等。

（3）用于有性繁殖变异范围大而自然条件下又不易无性繁殖的植物，如非洲菊、花竹、紫罗兰等。 4.2应用实例 4.2.1柑橘的快速繁殖

桔子传统都是以嫁接方式进行繁殖，其成苗需要1-2年时间，繁殖速度非常的慢，而采用植物快速繁殖技术，其只要采用一个枝段，在智能化控制的快速繁殖苗床给其创造一个最佳生根环境，就能快速的生根成

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