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04离体无性繁殖方法

(6)在愈伤组织培养中,正确选择外植体对茎芽的分化也起很大作 用。在柠檬桉中,只有起源于木质块茎(1ignotuber)的愈伤组织才能 分化茎芽,由茎或根形成的愈伤组织没有这种能力。同样,在咖啡中, 茎芽和小植株的分化只发生在直生枝条(OrthOtrOphicshOOts)节段 的培养物中。
4.2.1.2 消毒
(3)切取外植体时植物的生理状态,对于芽的反应能力有明显的影 响。在生长季开始时由活跃生长的枝条上切取的外植体,通常能产生 最好的效果。若把供体植株种在温室或生长箱中,使它们保持在连续 进行营养生长所需的光照和温度条件下,有可能把茎芽对培养反应的 季节性波动减少到最低限度。
(4)对于需要低温、高温或特殊的光周期才能打破休眠的鳞茎、球 茎、块茎和其他器官,应当在取芽之前进行必要的处理。由经过11℃ 冷处理6~8周的水仙鳞茎上切取的茎尖,比由未经处理的鳞茎上切取 的茎尖在离体培养中生长快,存活率高。
于包在很多成熟叶片中的茎尖或是鳞茎中央的鳞片来说,只要把芽或
鳞茎用70%酒精擦拭消毒,并小心地剥掉外层结构,解剖出来即是无
菌的。用自来水把植物材料冲洗20一30min,可以显著减少微生物区
系的群
茎芽增殖是快繁的关键时期,快繁的失败多数都是在这个时期发 生的。概括地说,茎芽的离体增殖,除了兰花所特有的原球茎途径之 外,有以下4个途径。
(2)不同植物的外植体具有不同的繁殖能力。根据一般经验,茎尖 以下的较老节段对于杀菌剂毒性的忍耐力比顶端要强得多,不过, Miller和Murashige(1976)在铁树和龙血树的培养中使用的是顶芽, 这是因为侧芽不能产生可供再培养的枝条。在花椰菜的无性繁殖中, Crisp和Walkey(1974)使用了尚未展开的花序的切段,它们含有大量 的分生组织,这些分生组织在培养中能回复为营养芽,并形成带叶片 的枝条。在对根状茎植物如草莓等进行离体无性繁殖时,通常是使用 匍匐枝的茎尖。
无融合生殖只发生在少数几个物种,因此,园艺家一直采用营养繁 殖的方法对入选品种进行无性繁殖。有些栽培植物,例如香蕉、葡萄、 无花果、菊花等的某些品种,很少产生或不产生有生活力的种子,所 以营养繁殖是惟一的繁殖方法。和有性生殖相比,营养繁殖的其他优 点是:①在种子休眠期很长的植物中,营养繁殖可能比种子繁殖速度 快;②在某些品种的实生苗中,常会出现一个没有实效的幼年期,而 在用营养繁殖方法由成年材料产生的植株中,不存在这样的幼年期。
作为植物营养繁殖的一个新手段,组织培养技术现正日益普及。这 种通过无菌方法进行的无性繁殖(现在通称为“快繁”)和常规方法相 比最显著的优点是:它可以用较短的时间和较少的空间,由一个个体 开始产生大量的植株。
4.2 离体无性繁殖的一般方法
商业上进行无性繁殖的整个过程分为4个不同的阶段,各阶段的主 要任务是:阶段Ⅰ,无菌培养物的建立;阶段Ⅱ,茎芽的增殖;阶段 Ⅲ,离体形成的枝条的生根;阶段Ⅳ,植株的移栽。以上4个阶段中 前3个都是在无菌条件下进行的,第4个则是在温室环境中完成的。
4.2.3.2 植物激素 由前所述可知,器官分化的性质是由这两种激素的相对浓度决定的。
当细胞分裂素对生长素的比率较高时,可促进茎芽的形成;当生长素 对细胞分裂素的比率较高时,有利于根的分化。但这并不意味着为了 促进不定芽形成或腋芽生枝,必须把这两种激素都包括在培养基中。 对外源激素的要求取决于在该植物系统中内源激素的水平,而内源激 素的水平随组织、植物类型和植物的生长时期而变化。因此,为了进 行茎芽的增殖,培养基中并不一定非加生长素不可,在若干情况下, 单独一种细胞分裂素即足以很好地促成茎芽的增殖。 在接手一种新的植物材料时,为了取得最高但又安全的繁殖效率, 需要通过一系列的实验确定它们对细胞分裂素和生长素在种类和数量 上的要求。在离体繁殖中可以使用各种细胞分裂素,不过对现有文献 的广泛比较表明,BAP(苄氨基嘌呤)是最有用和最可靠的(也是最便宜 的)细胞分裂素,其次是KT和2iP,因而在建立一个新的培养系统时, 首先应当试验BAP的效果。玉米素因为太贵,一般不愿使用。细胞分 裂素的使用浓度通常为0.1~10mg/L。 在各种生长素中,IAA最不稳定,因此在培养基中最好使用合成生 长素如NAA或IBA。由于2,4-D很容易引起愈伤组织的形成,因此当 要通过腋芽生枝或不定芽发育进行离体繁殖时,应当避免使用2,4-D。 不过对于体细胞胚胎发生来说,2,4-D是最重要的生长素(见第4章)。 生长素的用量范围一般是0.1~1 mg/L。
在诱导不定芽时,通常采用细胞分裂素浓度高于生长素浓度的配比, 但在有些实验中也采用二者浓度比值接近于1的配比。较高水平的细 胞分裂素有利于诱导不定芽的形成,但是细胞分裂素浓度的增加也可 能引起形态上的异常,如在秋海棠中出现畸形叶。
4.2.3 影响茎芽增殖的因素
4.2.3.1 基本培养基

(1)MS基本培养基的盐分:对很多栽培植物来说,MS(1962)培养
基的无机盐可以产生令人满意的结果。同一种培养基常常既可用于培养的
起始,也可用于茎芽的增殖。不过对有些植物来说,MS培养基中的无机
盐水平或者有毒或者太高。例如乌饭树的茎芽在一种只含1/4强度MS无
后来,Debergh和Maene(1981)建议,在阶段Ⅰ之前再加上一个 阶段0,其间要把供体植株在仔细监控的环境条件下栽种至少3个月, 保持较低的环境湿度,用软管或滴灌法灌溉,并且要采取措施减少供 体植株的表面污染和内生菌污染。
4.2.1 培养物的建立
4.2.1.1 外植体
(1)离体外植体的性质决定繁殖结果。例如,为了增加腋芽生枝的 数目,就应当使用带有营养芽的外植体。为了由受感染的个体生产脱 毒植株,就必须使用不足1mm长的茎尖做外植体。不过,倘若母株 是无毒的,或是不需要脱毒,最适用的外植体则是带节的插条。这是 因为,小的茎尖外植体不但存活率不高,初期生长很慢,而且还潜伏 着使某些由病毒造成的特殊园艺性状消失的危险,如天竺葵品种“鳄 鱼”的透明叶脉就属于这种性状。
的。
(2)固体与液体培养基:由于半固体培养基容易使用和保存,快繁所 用的培养基通常都用0.6%~0.8%的琼脂固化。不过在有些植物中,使用 液体培养基对于组织的存活可能是个关键。例如,在卡特兰和大多数凤梨 科植物中,只有在液体培养基中才能把培养建立起来。在大瓶草 (Cephalotusfollicularis)中,液体培养基的效果与半固体培养基相同,有 时甚至更好。应用液体振荡培养的一个特殊优点是茎芽一边增殖一边彼此 离散,不必像使用固体培养基那样必须人工把成簇的茎芽切开。
一般来说,第1.3.2节中所介绍的植物组织和器官无菌培养的标 准方法,应当足以保证培养物的无菌性。
在对优良树种进行无性繁殖的时候,通常必须由生长在田间的材 料上切取外植体,因此需要特别当心。在这种情况下,理想的办法是 先由人选的植株上切取插条,然后把它们种在温室中。

对于插枝难于生根的物种,应把树上正在生长着的枝条松松地套
机盐的培养基中就能长得很好,无机盐水平再高或是有毒或是并没什么好
效果。捕虫堇的叶片外植体甚至在半强度MS培养基无机盐中就会死亡。
因此对捕虫堇进行快繁时,盐的浓度必须减少到1/5。由此可见,倘若一
个物种在MS培养基标准配方的情况下不能存活,则应试验减少培养基中
的盐浓度,对于多数物种的快繁来说,MS培养基中的有机成分都是适当
4.离体无性繁殖方法
4.1 引言
由于大多数果树和观赏植物都是高度杂合的,因此它们的种子后代 不可能与原种完全相同。只有由无性繁殖产生的植株,在遗传上才能 与其亲本植物完全相同,从而可使品种的特性代代相传。一个品种通 过无性繁殖可产生在遗传上等同的多个拷贝,其中由一个个体通过无 性繁殖产生的一个群体称为一个无性系(克隆)。在自然界中,无性繁 殖的途径有二:一是无融合生殖,即不经过减数分裂和受精而形成种 子,二是营养繁殖,即由母株的营养体部分再生出新的植株。
(5)在通过形成不定芽进行快繁的时候,无论是否要经历愈伤组织 阶段,都可用根段、茎段、珠心、叶片或花瓣等已分化组织做外植体。 对于用做外植体源的器官的选择,是由其天然形成不定芽的能力决定 的。在单子叶植物中,叶和鳞片的分生组织处在近基部一端,在那里 它们与基板(basalplate)连在一起。若以叶片基部和鳞片基部做外植 体,其中必然包含有一小段基板。
4.2.2.2 通过不定芽形成 若干种植物在活体的情况下即能由不同的器官产生不定芽:根(福禄考
属植物、苹果的某些无性系、悬钩子属植物),鳞茎(风信子——基部受伤 以后)和叶(秋海棠、天竺葵等)。在很多栽培植物中,通过由根(黑莓、木 莓)或叶(秋海棠、青锁龙、草胡椒等)形成不定芽进行营养繁殖是一个标准 的园艺方法。然而在培养的条件下,这些植物产生不定芽的频率可以显著 提高。例如在秋海棠中,一般情况下芽只是沿着切口形成,但在含有BAP 的培养基中,形成的芽如此之多,以致整个外植体表面都被芽所覆盖。据 Takayama和Misawa(1982)报道,在用离体方法大量繁殖一种秋海棠杂 种时,由幼叶的一个7mmX 7 mm切段在一年中产生了1014个植株。 通过培养基中适当配比的激素的影响,就是那些在正常情况下不能进行 营养繁殖的植物,如芸苔属植物、除虫菊、亚麻以及番茄等,也能由叶段 和茎段上长出不定芽来。 某些蕨类植物在离体条件下产生不定芽的能力十分惊人。例如,若把骨 碎补(DavaUia)和鹿角蕨(Platycerium)放在无菌搅拌器中粉碎之后,由它 们的组织碎片就能够产生大量的新植株。 很多有特化贮藏器官的单子叶植物也具有强大的产生不定芽的能力。据 报道,当培养在无激素培养基上时,由风信子和虎眼万年青的几乎每一种 器官,都能长出很多不定芽来。
在一个聚乙烯袋中,此后长出的新枝,由于不带风媒污染物,即可用
来进行培养。或者是把由田间采回来的枝条在室内遮光水培,进行黄
化预处理,然后,消毒接种。

在准备外植体的时候,弃去植物材料的表面组织,也能减少由于
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