1、接種
組織培養的接種是指將滅過菌的材料,在無菌的情況下,切成小塊,放入培養基的過程。
接種的方法步驟如下:
①在無菌室或接種箱中放好接種時所需要的酒精燈、貯存70%酒精和棉球的廣口瓶、各種鑷子、接種針、解剖刀、手術剪、火柴、培養基等。
②在無菌室或接種箱內用紫外燈滅菌(無菌室照射20~50分鍾,接種箱照射15分鍾)。
③放入已滅菌的接種材料(用培養皿盛取)。同時,操作人員用酒精棉球擦手,並對接種工具用酒精燈火焰燒灼。
④用手術刀片將材料切割成若幹片段,並迅速接種入培養基中。接種時,錐形瓶(或試管)應斜向火焰,在酒精燈火焰附近操作。
⑤材料接種好後,將錐形瓶瓶口在酒精燈火焰上轉動燒一遍,蓋好瓶蓋,注明材料名稱及接種日期。
材料接種後,應置於26~28℃的培養室中進行培養。
2、植株誘導
在培養基中植物激素的作用下,外植體通過三條途徑迅速增殖,這就是側芽增殖、誘導不定芽的形成和誘導胚狀體的形成。本階段是組織培養中最重要的一環。
(1)側芽增殖
種子植物的每個葉腋中通常都存在著腋芽,在一定條件下可以使它生長。現在知道頂端優勢抑製側芽生長,可被外源的細胞分裂素打破,所以在利用側芽增殖這條途徑時,培養基中幾乎都要加入細胞分裂素(有時也加入少量生長素)。由於細胞分裂素的持續作用,側芽不斷分化和生長,逐漸形成芽叢。如果反複切割和轉移到新的培養基上繼代培養,就可在短期內得到大量的芽。
側芽增殖的主要優點是能保持遺傳的穩定性,因為莖尖的細胞常是均一的二倍體細胞,它不易受培養條件的影響而發生變異,也易於保持嵌合體的性狀。目前已有近百種植物可以用這種方法進行繁殖,如草毒、蘋果、葡萄、唐菖蒲、非洲菊、月季、甜菜、和鳳梨等。
培養基中加入細胞分裂素的濃度是0.1~10.0毫克/升,一般為1.0~2.0毫克/升。在幾種細胞分裂素中用的最多的是6-苄基嘌呤(6-BA),其次是激動素和異戎基腺苷,玉米素用的很少。
除了細胞分裂素之外,在培養基中還經常加入低濃度的生長素以促進腋芽的生長。常用的生長素是萘乙酸(NAA)、吲哚丁酸和吲哚乙酸(濃度為0.1~1.0毫克/升)。
(2)不定芽的誘導形成
在自然條件下,很多種植物的器官可以產生不定芽。在培養條件下,由於所需要的外植體很小又加上激素的作用,可以使這種產生不定芽的能力得到極好的發揮,如秋海棠或非洲紫羅蘭用常規的葉插法繁殖時,每片葉隻能產生幾個到十幾個芽,但用葉切段在培養基中可產生成千上萬個芽。在培養條件下,還能使自然條件下不產生不定芽的器官形成不定芽,如卷心菜和番茄的葉、菊花的花和葉片、百合和水仙的鱗片以及萱草的花莖等。
在誘導外植體形成不定芽時,一般使用細胞分裂素高於生長素比值的激素配比,少數情況下也采用二者比值接近1的配比。常用的細胞分裂素是6-苄基嘌呤,激動素和玉米素,濃度範圍一般在0.1~10.0毫克/升。生長素是萘乙酸、吲哚乙酸和吲哚丁酸,其濃度範圍與細胞分裂素相同。為了使外植體形成不定芽,外源激素的供應隻是一個方麵,器官分化的性質還要決定於內源激素的狀況。因此,對於不同的植物,使用的激素種類和濃度常有較大的變化。在具體操作時,應參考已有資料或相近種類的已有結果,以確定適當的濃度和配比。
(3)胚狀體的誘導形成
在自然界隻有少數植物可以由珠心產生胚狀體。在培養條件下,現在已有30多個科的150多種植物可以產生胚狀體。在誘導胚狀體的形成時,其外植體一般取自胚、分生組織或生殖器官。為了獲得胚狀體,在培養過程中,培養基中應含有豐富的還原氮,並加入生長素(主要是2,4-D)誘導胚狀體的發生。待胚狀體發生後,要轉移到降低濃度或沒有生長素的培養基上進行培養,使胚狀體成熟和生長。
胚狀體途徑的優點是增殖率高,而且胚狀體既具胚芽又具胚根。因此,可免去生根這一步驟。但目前很多重要作物還不能形成胚狀體,或產生的胚狀體難以形成植株,另外胚狀體遺傳性也容易發生變異,所以目前除柑桔、油棕、和咖啡、等少作物外,都不采用這一途徑。
3、生根
生根是獲得完整植株的一個關鍵。通過側芽和不定芽途徑產生的芽長成嫩枝後(此時的嫩枝叫試管苗),必須誘導生根才能移植。促使試管苗生根的方法通常有兩種。一種是在固體培養基上誘導生根。當試管苗長到2~3厘米高時,將它從基部切下,轉移到隻含0.2~0.5毫克/升的萘乙酸或吲哚丁酸的固體培養基上生根。另一種是浸泡的方法,將切下的無根試管苗泡在含有高濃度生長素溶液中,生長素濃度為100毫克/升左右,浸泡時間從幾小時到1天,然後取出接種於不加任何激素的MS培養基上,十天左右即可生根。這兩種方法,在更換培養基後,經過幾天,都要將試管苗的瓶口打開,上蓋1~2層紗布,以便於通氣。並要適當加強光照,以增加試管苗的自養能力。
4、移栽
當試管苗的根原基突起或形成幾毫米長的短根時,將其取出,洗去瓊脂,載入有少量營養的人工基質中。移栽後,保持高濕度,避免陽光直射和過大的溫度波動,經過一段逐步鍛煉的過程,再定植到土壤中。
在移栽過程中,試管苗的環境條件發生了劇烈的變化,其本身又從異養變到自養,葉的光合作用和根的吸收作用需要逐漸發展。因此移栽時要小心控製,使試管苗逐步鍛煉,最終能在土壤中生活。
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