正交試驗法在植物組培技術中的應用

一、定義

  植物組織培養（Plant tissue culture）廣義又叫離體培養，指從植物體分離出符合需要的組織、器官或細胞，原生質體等，通過無菌操作，在無菌條件下接種在含有各種營養物質及植物激素的培養基上進行培養以獲得再生的完整植株或生產具有經濟價值的其他產品的技術。狹義是指用植物各部分組織，如形成層、薄壁組織、葉肉組織、胚乳等進行培養獲得再生植株，也指在培養過程中從各器官上產生愈傷組織的培養，愈傷組織再經過再分化形成再生植物。

  正交試驗設計（Orthogonal experimental design）是研究多因素多水平的一種設計方法，它是根據正交性從全麵試驗中挑選出部分有代表性的點進行試驗，這些有代表性的點具備了“均勻分散，齊整可比”的特點，是一種高效率、快速、經濟的實驗設計方法。日本著名的統計學家田口玄一將正交試驗選擇的水平組合列成表格，稱為正交表。當析因設計要求的實驗次數太多時，一個非常自然的想法就是從析因設計的水平組合中，選擇一部分有代表性水平組合進行試驗。因此就出現了分式析因設計（fractional factorial designs），但是對於試驗設計知識較少的實際工作者來說，選擇適當的分式析因設計還是比較困難的。例如作一個三因素三水平的實驗，按全麵實驗要求，須進行3^3=27種組合的實驗，且尚未考慮每一組合的重複數。若按L9（3^4）正交表安排實驗，隻需作9次，按L15（3^7）正交表進行15次實驗，顯然大大減少了工作量。因而正交實驗設計在很多領域的研究中已經得到廣泛應用。

二、基本思想

  植物組培試驗中，經常使用不同植物激素（例如玉米素、萘乙酸、6-BA、激動素、IBA、IAA、2,4-D）、生長因子、添加劑與抗生素進行搭配使用，從而才能得到較好的試驗結果。但是較多的組合會增加試驗過程的難度，耗費時間，最終造成試驗效率的低下。而正交試驗設計法，就是使用已經造好了的表格“正交表”來安排試驗並進行數據分析的一種方法。它簡單易行，計算表格化，使用者能夠迅速掌握。

三、案例分析

  以“姚紹嫦等：正交試驗優選羅漢果組培苗生根壯苗生產工藝”這篇文獻進行介紹正交試驗在植物組培技術中的應用。

  注：以下數據、圖片和結論均來自“姚紹嫦等：正交試驗優選羅漢果組培苗生根壯苗生產工藝”。

  采用L9（34）正交試驗設計以培養基、NAA、蔗糖、活性炭為因素，每個因素設3個水平（表1），由L9（34）正交表得到正交試驗設計表（表2）。

  培養20d觀察測定羅漢果組培苗的株高（cm）、莖粗（cm）、新增葉片數、新增最大葉麵積（cm2）、根數、根長（cm）、根粗（mm）、單株鮮重（g）等各個性狀。實驗數據用Excel和SPSS 17.0軟件進行分析，最終得到表3、表4和表5的結果。

  根據統計結果發現，在羅漢果生根壯苗培養過程中，不同激素組合對生根壯苗效果影響較大，株高、莖粗等性狀表現出不同的變化規律（表3），由正交試驗設計結果（表4）中的極差R大小決定各因素對結果的影響程度依次為：A＞D＞B＞C，即培養基＞活性炭＞NAA＞蔗糖，由此可知，培養基對羅漢果生根壯苗的影響最大。

  從表5可見，培養基與活性炭的作用達到顯著水平，而NAA與蔗糖對生根壯苗的作用不顯著。在本試驗設計範圍內，得到羅漢果組培苗生根壯苗較優的組合為A2B3C3D2，即1/2MS培養基+NAA 0.5mg/L+蔗糖30g/L+活性炭0.5g/L。

  把羅漢果無菌苗轉接到A2B3C3D2組合配製的培養基上，30d後統計株高、莖粗等各性狀值之和達42.08（圖1），比正交設計中任何一個組合都高，證實了正交試驗篩選的結果。

  注：以上數據、圖片和結論均來自“姚紹嫦等：正交試驗優選羅漢果組培苗生根壯苗生產工藝”。

四、總結

  正交試驗法是一種高效、經濟的實驗設計方法，其核心優勢在於能夠通過較少的試驗次數獲得全麵的試驗結果。這種方法利用“正交表”來安排和分析多因素試驗，具有“均勻分散，齊整可比”的特點，確保了試驗點的代表性和試驗條件之間的可比性。正交試驗法的優點具體體現在以下幾個方麵：

‌  1．試驗次數少，效果好‌：正交試驗法能夠在較少的試驗次數下，通過精心設計的試驗方案，獲得全麵的試驗結果，從而找到較好的生產條件或配方。

‌  2．方法簡單，使用方便‌：正交表是一種已經製好的標準化表格，根據試驗的需求選擇合適的表格進行試驗設計，大大簡化了試驗設計的複雜性，使得非專業人員也能夠輕鬆掌握和應用。

‌  3．效率高‌：正交試驗法能夠在短時間內提供有效的解決方案，適用於多因素多水平的試驗設計問題，為實際生產和科研提供有力的支持。

  4．結果分析容易‌：通過極差分析或方差分析等方法對試驗數據進行處理，可以清晰地展示各因素對試驗指標的影響程度以及交互作用的大小，同時還可以估計誤差的大小，為後續的試驗優化提供重要參考。

五、植物組培相關培養基的采購

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