植物无糖组织培养课件

植物无糖组织培养植物无糖组织培养杨长友杨长友20111109035植物无糖组织培养杨长友1主要内容主要内容植物无糖组织培养的植物无糖组织培养的概念概念植物无糖组织培养技术的植物无糖组织培养技术的特点特点 植物无糖组织培养技术的植物无糖组织培养技术的优势优势植物无糖组织培养的植物无糖组织培养的关键技术关键技术 植物无糖组织培养技术的植物无糖组织培养技术的限制因素限制因素 植物无糖组织培养技术的植物无糖组织培养技术的应用前景应用前景 主要内容植物无糖组织培养的概念2植物无糖组织培养的概念植物无糖组织培养的概念植物无糖组培技术（植物无糖组培技术（Sugar-free micropropagation）又称为光自养微繁殖技）又称为光自养微繁殖技术，是指在植物组织培养中改变碳源的种类，术，是指在植物组织培养中改变碳源的种类，以以CO2代替糖作为植物体的碳源，通过输入代替糖作为植物体的碳源，通过输入CO2气体作为碳源，并控制影响组培苗生长气体作为碳源，并控制影响组培苗生长发育的环境因子，促进植株光合作用，使组发育的环境因子，促进植株光合作用，使组培苗由培苗由兼养型转变为自养型兼养型转变为自养型，进而生产优质，进而生产优质种苗的一种新的植物微繁殖技术。种苗的一种新的植物微繁殖技术。植物无糖组织培养的概念植物无糖组培技术（Sugar-free3无糖组培这一技术概念是在无糖组培这一技术概念是在1980年提出的，年提出的，其技术发明人是其技术发明人是日本千叶大学的古在丰树日本千叶大学的古在丰树教授教授。20世纪世纪90年代以后，这一技术成为植物繁年代以后，这一技术成为植物繁殖研究的新领域，受到广泛的关注，同时殖研究的新领域，受到广泛的关注，同时也在各国开始得到推广应用。特别是近几也在各国开始得到推广应用。特别是近几年来，从事这一技术领域研究的科技人员年来，从事这一技术领域研究的科技人员越来越多，这一技术也逐渐成熟，并开始越来越多，这一技术也逐渐成熟，并开始应用于植物繁殖工厂化生产。应用于植物繁殖工厂化生产。无糖组培这一技术概念是在1980年提出的，其技术发明人是日本4植物无糖组织培养技术的特点植物无糖组织培养技术的特点1、CO2代替了糖作为植物体的碳源代替了糖作为植物体的碳源在一般的有糖组培中，小植株是以在一般的有糖组培中，小植株是以糖（如糖（如蔗糖、白砂糖、果糖等）作为主要碳源进蔗糖、白砂糖、果糖等）作为主要碳源进行异养或兼养生长行异养或兼养生长，糖被看作是植物组织，糖被看作是植物组织培养中必不可少的物质。而无糖组培是以培养中必不可少的物质。而无糖组培是以CO2作为小植株的唯一碳源作为小植株的唯一碳源，通过自然或，通过自然或强制性换气系统供给小植株生长所需强制性换气系统供给小植株生长所需CO2，促进植物的光合作用进行自养生长。，促进植物的光合作用进行自养生长。植物无糖组织培养技术的特点1、CO2代替了糖作为植物体的碳源52、环境控制促进植株的光合速率、环境控制促进植株的光合速率 在传统的组织培养中，很少对植株生长的在传统的组织培养中，很少对植株生长的微环境微环境进行研究，研究的进行研究，研究的重点主要放在培重点主要放在培养基的配方以及激素的用量和有机物质的养基的配方以及激素的用量和有机物质的添加上。添加上。无糖组培技术是建立在对培养容器内环境无糖组培技术是建立在对培养容器内环境控制的基础上，根据容器中植株生长所需控制的基础上，根据容器中植株生长所需的的最佳环境条件最佳环境条件（如光照强度、（如光照强度、CO2浓度、浓度、环境湿度、温度、培养基质等）来对植株环境湿度、温度、培养基质等）来对植株生长的生长的微环境进行控制微环境进行控制，最大限度地提高，最大限度地提高小植株的光合速率，促进植株的生长。小植株的光合速率，促进植株的生长。2、环境控制促进植株的光合速率 63、使用多功能大型培养容器、使用多功能大型培养容器 在传统的组织培养中，由于培养基中糖的在传统的组织培养中，由于培养基中糖的存在，为了防止污染，一般使用或者说只存在，为了防止污染，一般使用或者说只能使用能使用小的培养容器小的培养容器。而无糖培养在培养。而无糖培养在培养过程中不使用糖及各类有机物质，极大地过程中不使用糖及各类有机物质，极大地避免了污染的发生，避免了污染的发生，可以使用各种类型的可以使用各种类型的培养容器，小至试管，大至培养室培养容器，小至试管，大至培养室。3、使用多功能大型培养容器 7植物无糖组培室植物无糖组培室-大型培养箱大型培养箱植物无糖组培室-大型培养箱84、多孔的无机材料作为培养基质、多孔的无机材料作为培养基质 在传统的组织培养中，通常使用在传统的组织培养中，通常使用琼脂琼脂作为作为培养基质。培养基质。而无糖培养主要是采用而无糖培养主要是采用多孔的无机物质多孔的无机物质，如蛭石、珍珠岩、纤维、如蛭石、珍珠岩、纤维、Florialite（一种（一种蛭石和纤维的混合物）作为培养基质，可蛭石和纤维的混合物）作为培养基质，可以极大地提高小植株的生根率和生根质量。以极大地提高小植株的生根率和生根质量。4、多孔的无机材料作为培养基质 9植物无糖组织培养技术的优势植物无糖组织培养技术的优势植物无糖组织培养技术理论上适用于所有植植物无糖组织培养技术理论上适用于所有植物物,包括木本植物、包括木本植物、草本植物、草本植物、藤本植物、藤本植物、C3 植物、植物、C4 植物和植物和 CAM植物。植物。到目前为止到目前为止,植物无糖组织培养技术已经在植物无糖组织培养技术已经在 60 多种植物上取得成功多种植物上取得成功,昆明环境科学研究昆明环境科学研究所对非洲菊、所对非洲菊、康乃馨、康乃馨、满天星、满天星、彩星、彩星、勿勿忘我、忘我、彩色马蹄莲、彩色马蹄莲、洋桔梗、洋桔梗、草莓、草莓、菠萝、菠萝、马铃薯、马铃薯、甘蔗、甘蔗、甘薯等多种植物进行了无甘薯等多种植物进行了无糖组培快繁的研究糖组培快繁的研究,并取得成功。并取得成功。植物无糖组织培养技术的优势植物无糖组织培养技术理论上适用于所10与有糖培养相比，无糖组织培养技术显示与有糖培养相比，无糖组织培养技术显示出其特有的优势：出其特有的优势：1、通过人工控制动态调整优化植物生长环、通过人工控制动态调整优化植物生长环境，为种苗繁殖、生长提供最佳的境，为种苗繁殖、生长提供最佳的CO2浓浓度、光照、湿度、温度等环境条件，提高度、光照、湿度、温度等环境条件，提高植株的光合速率，促进了植株的生长发育，植株的光合速率，促进了植株的生长发育，苗齐、苗壮。苗齐、苗壮。2、继代与生根培养过程合二为一，培养周、继代与生根培养过程合二为一，培养周期缩短了期缩短了40%以上。以上。与有糖培养相比，无糖组织培养技术显示出其特有的优势：113、大幅度减少了植物繁殖生产过程中的微生、大幅度减少了植物繁殖生产过程中的微生物污染率。物污染率。4、消除了小植株生理和形态方面的紊乱，种、消除了小植株生理和形态方面的紊乱，种苗质量显著提高。苗质量显著提高。5、植株的生根率和成苗率显著提高、植株的生根率和成苗率显著提高,特别是特别是对于对于木本植物木本植物来说，无糖组培技术能显著来说，无糖组培技术能显著改善根的质量，提高生根率，使得种苗驯改善根的质量，提高生根率，使得种苗驯化期间的成活率大幅度上升化期间的成活率大幅度上升,并且使复杂的并且使复杂的驯化过程得以简化。驯化过程得以简化。3、大幅度减少了植物繁殖生产过程中的微生物污染率。12植物无糖组织培养课件136、节省投资，降低生产成本，与传统的微繁节省投资，降低生产成本，与传统的微繁殖技术相比，种苗生产综合成本平均降低殖技术相比，种苗生产综合成本平均降低30%。6、节省投资，降低生产成本，与传统的微繁殖技术相比，种苗生产147、组培生产工艺的简单化，流程缩短，技术、组培生产工艺的简单化，流程缩短，技术和设备的集成度提高，降低了操作技术难和设备的集成度提高，降低了操作技术难度和劳动作业强度，更易于在规模化生产度和劳动作业强度，更易于在规模化生产上推广应用。上推广应用。8、培养不受培养容器的限制，可实现穴盘苗、培养不受培养容器的限制，可实现穴盘苗商业化生产，也可实现大规模容器自动工商业化生产，也可实现大规模容器自动工厂化生产。厂化生产。7、组培生产工艺的简单化，流程缩短，技术和设备的集成度提高，15植物无糖组织培养的关键技术植物无糖组织培养的关键技术植物无糖组织培养技术经过植物无糖组织培养技术经过30多年的多年的发展，基础理论的建立和研究已经成发展，基础理论的建立和研究已经成熟，但商业化的应用还处于起步阶段。熟，但商业化的应用还处于起步阶段。在植物无糖组织快繁技术的应用中，在植物无糖组织快繁技术的应用中，CO2的供给和浓度的调控是其关键技的供给和浓度的调控是其关键技术之一术之一。植物无糖组织培养的关键技术植物无糖组织培养技术经过30多年的16在植物无糖组织培养过程中，为了增加培在植物无糖组织培养过程中，为了增加培养容器中的养容器中的CO2浓度，可采用两种不同的浓度，可采用两种不同的CO2补充方式：补充方式：一种是在密封的容器上使用透气膜，一种是在密封的容器上使用透气膜，通过通过自然换气自然换气方式提供小植株光合作用所方式提供小植株光合作用所需的需的CO2。随着无糖组织培养培养容器的不断增随着无糖组织培养培养容器的不断增大，大，强制性换气强制性换气系统得到了应用。与自然系统得到了应用。与自然换气相比，强制性换气具有换气相比，强制性换气具有CO2浓度容易浓度容易控制，操作方便，植物生长发育加快等特控制，操作方便，植物生长发育加快等特点。点。在植物无糖组织培养过程中，为了增加培养容器中的CO2浓度，可17植物无糖组织培养课件18在植物无糖组织培养中，培养基质对在植物无糖组织培养中，培养基质对试管苗生长来说也是一个非常重要的试管苗生长来说也是一个非常重要的因素。研究表明，与琼脂相比，因素。研究表明，与琼脂相比，多孔多孔的无机物质的无机物质能显著提高试管苗生长和能显著提高试管苗生长和根的发生率，以及净光合速率。根的发生率，以及净光合速率。另外，光量子通量、培养容器换气次另外，光量子通量、培养容器换气次数等环境因子均对试管苗生长产生影数等环境因子均对试管苗生长产生影响。响。在植物无糖组织培养中，培养基质对试管苗生长来说也是一个非常重19植物无糖组织培养技术的限制因素植物无糖组织培养技术的限制因素植物无糖组织培养技术虽然具有很多优点植物无糖组织培养技术虽然具有很多优点,但并不是完美的但并不是完美的,在实际应用中的困难主要在实际应用中的困难主要表现在表现在:1、需要精细而复杂容器内环境控制技术、需要精细而复杂容器内环境控制技术:这这需要对植物的生理特性及与外界环境的互需要对植物的生理特性及与外界环境的互动关系、动关系、容器内外的环境及物理调控有比容器内外的环境及物理调控有比较深入的了解。较深入的了解。植物无糖组织培养技术的限制因素植物无糖组织培养技术虽然具有很202、增加了环境调控费用、增加了环境调控费用:主要是增加了光照主要是增加了光照强度和强度和 CO2 供应量。供应量。3、培养的植物材料受到限制、培养的植物材料受到限制:植物无糖组织植物无糖组织培养需要高质量的芽和茎、培养需要高质量的芽和茎、需要一定的叶需要一定的叶面积面积;适用于继代和生根培养而不适于茎尖适用于继代和生根培养而不适于茎尖培养培养;适于以茎断方式增殖而不适于芽增殖适于以茎断方式增殖而不适于芽增殖的植物。的植物。2、增加了环境调控费用:主要是增加了光照强度和 CO2 21植物无糖组织培养技术的应用前景植物无糖组织培养技术的应用前景无糖组织培养微繁殖技术作为一项高新技无糖组织培养微繁殖技术作为一项高新技术，在基础科学研究和实践生产中均具有术，在基础科学研究和实践生产中均具有广阔的应用前景：广阔的应用前景：1、在无糖组织培养过程中，主要是通过环、在无糖组织培养过程中，主要是通过环境调节来促进试管苗生长。因此，境调节来促进试管苗生长。因此，可以从可以从环境调节角度来进行试管苗形态建成、生环境调节角度来进行试管苗形态建成、生长发育机理等方面的基础科学研究长发育机理等方面的基础科学研究。植物无糖组织培养技术的应用前景无糖组织培养微繁殖技术作为一项22 2、无糖组培技术可、无糖组培技术可有效解决藤本、木本植有效解决藤本、木本植物生根难的问题物生根难的问题，可进行这方面的应用基，可进行这方面的应用基础研究。础研究。3、可进行试管苗继代、生根、驯化同步研、可进行试管苗继代、生根、驯化同步研究，缩短培养周期。究，缩短培养周期。4、可进行濒危珍稀植物及高附加值植物的、可进行濒危珍稀植物及高附加值植物的人工培育等方面研究。人工培育等方面研究。5、可进行种质资源保存方面的研究。、可进行种质资源保存方面的研究。2、无糖组培技术可有效解决藤本、木本植物生根难的问题23谢谢！24