- 植物組織培養(第二版)
- 黃曉梅主編
- 5118字
- 2020-04-30 19:00:43
必 備 知 識
一、試管苗的特點
組織培養獲得的試管苗長期生長在試管或三角瓶等中,與外界環境相對隔離,形成了一個獨特的生態系統。這個生態系統與外界環境相比具有以下四個特點。
1.高溫且恒溫
試管苗整個生長過程通常均采用恒溫培養,溫度一般控制在25℃±2℃,即使有變化,溫差也是極小的;并且在培養過程中,有的植物需將溫度控制得更高。
2.高濕
植物組織培養過程中一方面試管苗吸收的水分通過葉面氣孔蒸騰到培養瓶中,另一方面培養基中的水分也向培養瓶中蒸發,而后水汽凝結又進入培養基,這種循環就是培養瓶內的水分循環,結果造成培養瓶內空氣的相對濕度接近于100%,遠遠大于培養瓶外的空氣濕度。
3.弱光
組織培養中的光強與太陽光相比一般較弱,因此幼苗一般生長較弱,經受不了太陽光的直接照射。
4.無菌
試管苗的培養是在無菌條件下的。而在移栽過程中試管苗要經歷由無菌向有菌的轉換。若不注意,就會導致試管苗移栽過程中的死亡。
另外,試管苗還處在一種特殊的氣體環境中。以上這些特點決定了試管苗在移栽前需要進行一段時間的馴化。
二、試管苗馴化移栽的目的
高溫、高濕、弱光和無菌條件下培育出來試管苗與實生苗相比形態結構和生理功能上存在一定的差異(表4-1),對逆境的適應和抵抗能力差。因此,已生根的試管苗在移栽前要先進行鍛煉,使試管苗適應移栽后的環境并進行自養,這是一個逐步鍛煉和適應的過程,這個過程叫馴化。馴化的目的在于通過人工控水、控肥、增光、降溫等措施,使試管苗逐漸適應外界環境,提高試管苗對外界環境條件的適應性,提高其光合作用的能力,促使試管苗健壯,最終達到提高試管苗移栽成活率的目的。
表4-1 試管苗與實生苗形態結構與功能上的差異

三、馴化移栽的設施與設備
(一)保護栽培設施
1.現代化溫室
試管苗生根后不能直接移入大田,需要移入溫室過渡,而且要求溫室有較好的栽培條件,盡量實現機械化、自動化。最好建成較先進的現代化溫室,框架采用鍍鋅鋼材,屋面用鋁合金材料做桁條,覆蓋物可采用玻璃、玻璃鋼、塑料板材或塑料薄膜溫室,溫室借助縱向側柱或柱網連接起來,相互通連,可以連續搭接成聯棟的大型溫室(圖4-1),每棟可達數千至上萬平方米。冬季通過熱水、蒸汽、熱風加溫,夏季采用通風與遮陽相結合的方法降溫。整棟溫室的加溫、通風、遮陽和降溫等工作可全部或部分由電腦控制。內裝噴灌設備和可移動苗床,有利于試管苗及優良種苗的大批量生產,但造價較高。

圖4-1 現代化溫室剖面圖
2.日光溫室
現代化溫室造價較高,因此,如沒有條件也可用日光溫室代替(圖4-2)。日光溫室在北方地區應用較為廣泛,又稱鋼拱式日光溫室,主要利用太陽能作熱源提高室內溫度。跨度一般為5~7m,中高2.4~3.0m,后墻高1.6~2.0m,厚50~80cm,用磚砌成,每隔4~5m設通風口,采光、保溫等性能較好,且建造成本較低。保護栽培設施的建造還要考慮到當地的氣候條件,選擇適宜的保護設施或對相關設施進行改進。

圖4-2 遼沈Ⅰ型節能日光溫室結構示意圖(單位:m)
3.遮陰防雨拱棚
溫室鍛煉后的試管苗有些可以直接進入市場,有些還需要移入露地煉苗場作進一步馴化培養。露天煉苗場可以是完全露天,也可以建遮陰防雨棚,以防止太陽曝曬和大雨沖刷損傷幼苗,它是試管苗二次煉苗的場地,也是種苗等待進入市場的存放地。其最好建在地勢較高,不淹水的地方,以防大雨淹沒。其骨架一般可采用鍍鋅薄壁鋼管拱棚(圖4-3)、竹木結構拱棚(圖4-4)、鋼管結構焊接拱棚,在頂部蓋塑料薄膜,四周通風,再覆蓋遮陰材料。遮陰材料既可使用遮陽網,又可就地取材,用高粱秸、蘆葦、香蒲等物編織成遮陰簾,甚至還可利用透光率較低的舊塑料棚膜等。

圖4-3 鍍鋅薄壁鋼管拱棚

圖4-4 竹木結構拱棚示意圖
1—棚門;2—立柱;3—拉桿;4—吊柱;
5—棚膜;6—拱桿;7—壓桿;8—地錨
4.防蟲紗網棚
若繁殖的苗木是脫毒苗則需要建造防蟲紗網棚,目的是防止蚜蟲侵入傳播病毒病。一般防蟲紗網棚以35~40目尼龍紗網為覆蓋物。由于其質輕,因此,防蟲紗網棚的骨架比塑料薄膜棚承重小,構建成本低。
(二)基質選用與消毒
1.基質類型
基質具有良好的物理特性和化學特性,在固定幼苗的同時還具有持水、緩沖和提供部分養分、改善根際透氣性的能力。
基質種類分有機基質和無機基質。
有機基質主要有泥炭、炭化稻殼、花生殼、椰糠、木屑等。通常泥炭和炭化稻殼應用較為廣泛。用花生殼、椰糠作為基質時需進行沖洗和高溫消毒。而木屑由于含有毒成分,特別是酚類化合物,因此使用前最好進行水沖洗或高溫燜制等預處理。
無機基質主要有爐渣、河沙、蛭石、珍珠巖等。充分燃燒的煤炭爐渣粉碎后先用3mm孔徑的篩子過篩,再用2mm孔徑的篩子篩出直徑2~3mm的爐渣,用水沖洗備用。河沙粒徑一般以0.1~2.0mm為宜。
2.基質的混配
上述基質除了單獨應用外,也可根據當地資源優勢,采用多種基質混合使用。一般選用2~3種基質混合使用,如泥炭∶蛭石=1∶1。
3.基質消毒
許多固體基質在使用前或長期使用過程中可能會含有一些病菌或蟲卵,容易引發病蟲害。因此,基質充分混勻后要進行消毒,如基質中混配有土,消毒更應嚴格。消毒的方法包括蒸汽消毒、微波消毒及藥劑消毒。
(1)蒸汽消毒 蒸汽消毒可以防治猝倒病、立枯病、枯萎病、菌核病和黃瓜花葉病毒病等?;|量少時,可用容積1~2m3的柜或箱,箱內裝好基質后進行噴濕處理,使基質含水量達到35%~45%,然后通入蒸汽,一般在70~90℃條件下,消毒15~30min,就能殺死病菌。如需消毒的基質量大,可將混勻后含水量達到35%~45%的基質堆成20cm高,長度依地形而定的,全部基質用防水耐高溫的布蓋住,通入70~90℃蒸汽1h。如基質中含有土則蒸汽的溫度需達到90~100℃。這種方法消毒快,又沒有殘毒,是良好的消毒方法。
(2)微波消毒 微波消毒是用微波照射基質,能殺滅雜草、線蟲和病菌。行走式微波消毒機由功率30kW發射裝置和微波發射板組成,前進速度為0.2~0.4km/h,工作效率較高。
(3)藥劑消毒
① 40%甲醛 甲醛是良好的殺菌劑,但殺蟲效果較差。一般用40%的甲醛50倍液,按20~40L/m3的藥液量進行消毒,消毒效果較好?;|消毒時要求工作人員操作時戴上口罩,做好防護工作。
② 高錳酸鉀 高錳酸鉀是強氧化劑,一般用在石礫、粗沙等沒有吸附能力且較容易用清水沖洗干凈的惰性基質上消毒,而不能用于泥炭等有較大吸附能力的活性基質或者難以用清水沖洗干凈的基質。
③ 氯化苦 氯化苦能夠有效防治線蟲、昆蟲及一些草籽。氯化苦熏蒸的適宜溫度為15~20℃。熏蒸前要求基質稍濕潤,將混勻的基質堆放成高30cm,長度根據具體條件而定的基質堆,在基質上方每隔30cm打一個深為10~15cm的孔,每孔注入氯化苦5mL,隨即將孔堵住,第一層打孔放藥后,再在其上堆同樣的基質一層,打孔放藥,共處理3~4層,然后覆膜。7~10d后揭膜,晾7~8d干燥后即可使用。氯化苦對活的植物組織和人有毒害作用,所以施用時要注意安全。
④ 福爾馬林消毒 福爾馬林能防治猝倒病和菌核病。用0.5%的福爾馬林噴灑床土,混拌均勻,然后堆放并用塑料薄膜封閉5~7d,揭開塑料薄膜使藥味徹底揮發后方可使用。
⑤ 65%的代森鋅粉劑 每立方米苗基質用藥60g,混拌均勻后用塑料薄膜蓋2~3d,然后撤掉塑料薄膜,待藥味散后即可使用。
⑥ 威百畝 威百畝是一種水溶性熏蒸劑,對雜草、大多數線蟲和真菌有效,可作為噴灑劑通過供液系統灑在基質的表面。也可把1L威百畝加入10~15L水中,均勻噴灑在10m3的基質表面,施藥后將基質密封,7~10d后可以使用。
四、馴化移栽
(一)煉苗
煉苗一般是將生根狀態理想的試管苗(一般具有3~4條根,根長1~2cm)移入溫室內,開始時保持與培養室比較接近的環境條件,適當遮光,提高濕度,以后逐漸撤除保護,使光照條件接近自然生長環境。經過一定時間的鍛煉,打開封口材料,向瓶內加適量自來水,逐漸降低環境溫度,轉向有菌培養,使幼苗周圍的環境逐步與自然環境相似。時間一般以7d左右為宜。
(二)移栽
1.常規移栽法
常規移栽法是指將試管苗在生長素濃度高的培養基上誘導生根,當獲得大量的不定根后,打開培養瓶注入少量自來水,在半遮光下馴化3~5d,然后取出試管苗,在20℃的溫水中浸泡10min,換水兩次,將黏附于試管苗根部的培養基洗洗凈,移栽到裝有經過消毒處理基質的育苗盤或育苗缽中,保持一定的溫度和水分,當長出2~3片新葉時,就可將其移栽到田間或盆缽內。移栽的基質要根據不同植物的栽培習性來進行配制,這樣才能獲得滿意的栽培效果。
2.嫁接移栽法
嫁接移栽法是指取生長良好的同一植物的實生苗或幼苗作砧木,用試管苗作接穗進行嫁接的方法。試管苗的嫁接移栽法移栽成活率高、適用范圍廣、所需的時間短,有利于移栽植株的生長發育。
3.直接移栽法
直接移栽法是指直接將試管苗移栽到盆缽中的方法。
(三)成苗管理
試管苗移栽后1~2周為關鍵管理階段,主要是光照、水分、通風、透氣等方面的管理。根據試管苗的特點及其生境與田間環境差異,馴化應從溫度、濕度、光照及有無菌等環境要素進行,前期創設與試管苗原來生境相似的條件,后期則要與移栽的條件相似,從而達到逐步適應的目的,有效提高移栽成活率。
1.溫度
試管苗比較嬌嫩,從培養瓶中移到溫室中,溫度要盡可能保持一致,不同作物對溫度要求不同,一般植物生長的最適溫度,喜溫植物以25℃為宜,喜涼植物則以18~20℃為宜。同時如果基質溫度(即苗床溫度)高于空氣溫度2~3℃有利于促進生根和根系的發育。
2.濕度
培養瓶中相對濕度達到99%以上,雖然溫室內處于相對密閉的狀態,空氣濕度較大,但仍達不到培養瓶中的空氣濕度,故需人工噴霧調節。后期逐漸降濕保持相對濕度在70%~85%。
3.光照
試管苗在培養瓶內光合作用微弱,因此移栽前應逐漸加強光照,使葉片恢復光合作用能力。但初期不宜長時間照射強光,光照強度以1500~2000lx為宜,特別注意避開中午強光,以免損傷葉肉組織,致使小苗隨著蒸騰失水而萎蔫。后期光照可加強到4000~5000lx,光線不足就會造成莖葉細長徒長,不利于培育壯苗。冬季光照弱,光照時間短,應加設人工光源來補充光照。
4.施肥
馴化期間幼苗施肥的主要方式是追肥。追肥與否、何時追肥應視栽培基質儲肥多少和幼苗的生長狀況而定。一般移栽一周后每隔3~5d葉面噴施營養液一次,可結合噴水噴施。追肥的種類、數量應依據苗木生長需要來確定,但濃度不宜過大,應勤施少施。
5.防止雜菌滋生
由于空氣濕度高氣溫低,幼苗易感染立枯病、猝倒病、枯葉病,造成死亡,因此要及時噴藥,防治病蟲害。通常使用一定濃度的殺菌劑可以有效地保護幼苗,如百菌清、多菌靈等,濃度為1/1000~1/800。
(四)提高試管苗移栽成活率的途徑
影響試管苗移栽成活率的因素有許多種,包括內因與外因。不同的植株和不同的試管苗種類對移栽的具體要求不同。但總的來說,提高試管苗移栽成活率的途徑有以下幾種。
1.試管苗的生理狀況
試管苗的生理狀況是影響移栽成活率的內在因素。同一種植物的試管苗,其壯苗比弱苗移栽后成活率高(表4-2)。
2.不同栽培基質及消毒處理
不同栽培基質對試管苗移栽的成活率有顯著影響(表4-3)。因此,要根據植物的特性選擇適宜的基質。就同一栽培基質而言,經過消毒處理的移栽效果較好,其總生長量、葉片重、根鮮重均明顯高于未經消毒處理的。此外,采用有機基質比無機基質要好,復合基質要比單一基質好。
表4-2 試管苗自身生長狀況對移栽成活率的影響(吳殿星,2004)

表4-3 不同基質對大蒜試管苗移栽成活率影響(吳殿星,2004)

3.肥料
除了少數作物的試管苗葉片光合能力較強外,大多數作物試管苗光合能力極低。因此,要及時補充養料,移栽一周以后,即可用營養液葉面噴施,來快速補充苗株體內養料,促進早生根。3~5d噴施一次,初期濃度低些,常用0.15%~0.2%磷酸二氫鉀噴施。
4.環境因子
環境條件也影響試管苗移栽的效果,關鍵是控制好前10d的溫濕度和光照。溫度一般保持在25℃,移栽苗周圍的相對濕度初期應保持90%~100%,以后逐漸降低,直至與自然環境相適應。試管苗移栽后,要由異養轉化為自養,因此適宜的光照就成為組培苗進行光合作用的必要條件,但前期光照不能太強,要做好適當遮陽工作,避免太陽直射。
5.從無菌向有菌逐漸過渡
試管苗出培養瓶后,要將其上面的培養基洗凈,以免雜菌滋長。第一次移栽時最好選用滅過菌的基質,特別是對于移栽后成活率比較困難的植物,以提高其移栽成活率。為此,小苗種好后要適當使用一定濃度的殺菌劑,如百菌清、多菌靈、托布津等,濃度為1/1000~1/800,7~10d噴施一次。
6.植物生長調節物質
一般來說,生長素具有促進生根的作用,因此也能提高試管苗移栽的成活率。但植物不同選用的生長素種類不同。如月季以NAA誘導生根和提高移栽成活率效果最好。
7.無機鹽濃度
試驗結果表明,降低無機鹽的濃度對植物生根效果較好,有利于移栽成活。
8.活性炭
在生根培養中加入少量活性炭,對某些月季的嫩莖生根有良好作用,尤其是用酸、堿和有機溶劑洗過的活性炭,效果更佳。但活性炭對有些月季品種的促根生長無反應。