植物无糖组织培养技术分享交流
植物无糖组培快繁技术（Sugar-free micropropagation）又称为光自养微繁衍技术（Photoautotrophic micropropagation）是指在植物组织培育中改动碳源的品种，以CO2替代糖作为植物体的碳源，经过输入CO2气体作为碳源，并控制影响试管苗生长发育的环境因子，促进植株光协作用，使试管苗由兼养型转变为自养型，进而消费优质种苗的一种新的植物微繁衍技术。这一技术概念是在1980年提出的，其技术创造人是日本千叶大学的古在丰树教授。20世纪90年代以后，这一技术成为植物微繁衍研讨的新范畴，遭到普遍的关注，无糖组织培育技术也在各国开端得到推行应用。特别是近几年来，从事这一技术范畴研讨的科技人员越来越多，这一技术也逐步成熟，并开端应用于植物微繁衍工厂化消费。本文从植物无糖组织培育技术的特性、优势、限制要素、研讨停顿和应用前景等方面对这一技术停止了综述。
1 植物无糖组培快繁的技术特性
1.1 CO2替代了糖作为植物体的碳源
在普通的有糖培育微繁衍中，小植物是以糖（如蔗糖、白砂糖、果糖等）作为主要碳源停止异养或兼养生长，糖被看作是植物组织培育中必不可少的物质添加到培育基中。而无糖培育微繁衍是以CO2作为小植株的独一碳源，经过自然或强迫性换气系统供应小植株生长所需CO2，促进植物的光协作用停止自养生长。
1.2 环境控制促进植株的光合速率
在传统的组织培育中，很少对植株生长的微环境停止研讨，研讨的重点是放在培育基的配方以及激素的用量和有机物质的添加上；而无糖组织培育技术是树立在对培育容器内环境控制的根底上，依据容器中植株生长所需的最佳环境条件（如光照强度、CO2浓度、环境湿度、温度、培育基质等）来对植株生长的微环境停止控制，最大限度地进步小植株的光合速率，促进植株的生长。
1.3 运用多功用大型培育容器
在传统的组织培育中，由于培育基中糖的存在，为了避免污染，普通运用或者说只能运用小的培育容器。而无糖培育在培育过程中不运用糖及各类有机物质，极大地防止了污染的发作，能够运用各品种型的培育容器，小至试管，大至培育室。
1.4 多孔的无机资料作为培育基质
在传统的组织培育中，通常运用琼脂作为培育基质，而无糖培育主要是采用多孔的无机物质，如蛭石、珍珠岩、纤维、Florialite（一种蛭石和纤维的混合物）作为培育基质，能够极大地进步小植株的生根率和生根质量（肖玉兰，2003）。
1.5 闭锁型培育室
传统组织培育中的培育室是半开放的，有许多的窗户以利于阳光直接进入培育室，但自然光在进入培育室的同时也增加了降温的本钱，而且，一年四季、春夏秋冬，晴天、阴天、雨天，早晨、中午、下午、光的强度和散布是不平均的。而无糖培育采用的是闭锁型的培育室，经过人工或自动调控整个培育室环境，能周年停止稳定的消费。
2 植物无糖组培快繁技术的优势
植物无糖组织培育技术变革了传统的用糖和瓶子作为碳源营养和生存空间的技术办法，增加了植物生长和生化反响所需的物质流的交流和循环，促进植株的生长和发育，完成了优质苗低本钱的消费。优越如下：
1） 经过人工控制动态调整优化植物生长环境，为种苗繁衍生长提供最佳的CO2浓度、光照、湿度、温度等环境条件，进步植株的光合速率，促进了植株的生长发育，苗齐、苗壮。
2） 继代与生根培育过程合二为一，培育周期缩短了40％以上。
3） 大幅度减少了植物微繁衍消费过程中的微生物污染率。
4） 消弭了小植株生理和形态方面的紊乱，种苗质量显著进步。
5） 进步了植株的生根率和生根质量，特别是关于草本植物来说，极大地植株的生根率和生根质量，试管苗移栽成活率显著进步。
6） 俭省投资，降低消费本钱。与传统的微繁衍技术相比，种苗消费综合本钱均匀降低30％（Xiao et al.，2004； Zobayed et al.，2004）。
7） 组培消费工艺的简单化，流程缩短，技术和设备的集成度进步，降低了操作技术难度和劳动作业强度，更易于在范围化消费上推行应用。
8） 培育不受培育容器的限制，可完成穴盘苗商业化消费，也可完成大范围容器自开工厂化消费。
3 植物无糖组培快繁技术的限制要素
1) 需求相对复杂的微环境（容器内环境）控制的学问和技巧
植物无糖组织培育微繁衍的研讨和实验曾经十分胜利，但实践应用还是遭到一定的限制，其中的一个主要缘由就是需求应用微环境控制方面专业的技术。没有充沛了解容器中小植株的生理特性，容器内的环境，容器外的环境，培育容器的物理或结构特性之间的关系，将不可能胜利地应用光自养微繁衍系统，运用最少的能源和原料消费高质量的植株。光自养微繁衍控制系统的复杂性会招致设备设计的失败，必需在充沛认识和了解了光自养微繁衍的原理后，才干获得胜利。
2） 培育的植物资料遭到限制
与普通的微繁衍相比，光自养微繁衍需求较高质量的芽和茎，外植体需具有一定的叶面积，带绿色子叶的体细胞胚也可停止光自养生长（Kozai T. et al.，2005）。外植体的质量越好培育效果越佳。
4 植物无糖组培快繁技术研讨停顿
植物无糖组织培育技术经过近20年的开展，根底理论的树立和研讨曾经成熟，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，CO2的供应和浓度的调控是其关键技术之一。在植物无糖组织培育过程中，为了增加培育容器中的CO2浓度，可采用两种不同的CO2补充方式，一种是在密封的容器上运用透气膜，经过自然换气方式提供小植株光协作用所需的CO2（Aitken-Christie et al.，1995）。随着无糖组织培育培育容器的不时增大，强迫性换气系统得到了应用（Kozai T. et al.，2000；Xiao et al.2005）。与自然换气相比，强迫性换气具有CO2浓度容易控制，操用便当，植物生长发育加快等特性。Xiao等（2005）在对calla lily和China fir停止的无糖培育研讨标明，采用120L的培育容器，经过强迫性换气系统直接输入CO2供植物生长。与传统组织培育方式（培育基中添加蔗糖）相比，calla
lily的培育周期缩短50%、苗木移栽成活率由50%进步到95%；China fir苗木质量显著进步，继代和生根过程合二为一，且没有愈伤组织的发作，而有糖培育则在基部产生愈伤组织，严重影响苗木移栽成活率。Xiao等(2005)等对Gerberas停止的无糖培育研讨标明，与有糖培育相比，采用大范围容器和强迫性换气系统停止的无糖组织培育，植株的叶面积、茎干重分别进步5.2和4.6倍，植株的净光合速率和叶绿素含量分别进步9.2和2.2倍，苗木生根率和移栽成活率分别由62%、57%进步到98%、95%。(Tanaka M. et al.， 2005)、(Teixeira J.A. et al., 2006)停止桉树的无糖组织培育研讨标明，一种新型的小培育容器Vitron能进步试管苗在无糖培育条件下的生长质量，合适停止无糖组织培育消费。
在植物无糖组织培育中，培育基质对试管苗生长来说也是一个十分重要的要素。Afreen-Zobayed等（1999）对甘薯停止了琼脂、gellan gum、蛭石、cellulose和Florialite等五种不同培育基质的无糖培育比拟实验，研讨结果标明，以Florialite为培育基质消费的试管苗质量优于以琼脂作为培育基质产生的试管苗，其中叶、根鲜重分别是后者的2.4和2.9倍，干重分别是后者的2.2和2.8倍，且以Florialite为基质产生的试管苗净光合速率最高。（Xiao et al., 2006）对statice停止的无糖组织培育研讨也标明，与琼脂相比，Florialite显著进步试管苗生长和根的发作，以及净光合速率。另外，光量子通量（Xiao et al., 2003）、培育容器换气次数（Xiao et al., 2006）等环境因子均对试管苗生长产生影响。
到目前为止，植物无糖组织快繁技术曾经在60余种植物中取得胜利。与有糖培育相比，无糖组织培育技术显现出其特有的优势。特别是关于草本植物来说，无糖组织培育技术能显著改善根的质量，进步生根率，消弭了小植株生理和形态方面的紊乱，种苗质量显著进步（Kozai T. et al.，2005）。（Afreen. et al., 2002a, b）以咖啡植物作为研讨对象，应用无糖组织培育技术停止了大量体细胞胚胎发作方面的研讨，研讨结果标明，无糖组织培育能进步体细胞的质量，减少玻璃化和不正常体细胞胚发作机率，而且体细胞发作发育时期、大小比拟平均，便于工厂化消费。研讨指出，无糖组织培育技术可能成为体细胞胚胎发作机理研讨的有效工具或途径。随着无糖组织培育技术的不时完善和成熟，这一技术曾经开端在商业上渐渐得到应用和推行（Kozai T. et al.，2004；Kozai T. et al.，2006）。
5、植物无糖组培快繁技术应用前景
无糖组织培育微繁衍技术作为一项高新技术，在根底科学研讨和理论消费中均具有宽广的应用前景（Kozai T. et al.，2005）。
1．在无糖组织培育过程中，主要是经过环境调理来促进试管苗生长。因而，能够从环境调理角度来研讨试管苗形态建成、生长发育机理等方面的根底科学研讨。
2．无糖组织快繁技术可有效处理藤木、草本植物生根难的问题，可停止这方面的应用根底研讨。
3. 可停止试管苗继代、生根、驯化同步研讨，缩短培育周期。
4．可停止濒危珍稀植物及高附加值植物的人工培育等方面研讨。
5．可停止种质资源保管方面的研讨。
6．随着资料科学、物理农业的开展，以及植物无糖组织培育技术理论体系的成熟，这一技术将以低本钱消费高质量种苗的优势，应用于植物种苗工厂化消费。
文章链接：仪器设备网 https://www.instrumentsinfo.com/technology/show-920.html
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