影响试管苗继代培养的因素及解决措施
1、影响试管苗继代培养的因素及解决措施
当试管苗的瓶内长满并长到瓶塞,或培养基利用完成时就要转接,进行继代,可迅速得到大量试管苗,以便到一定数量时进行移栽。能否保持试管苗的继代培养,是能否得到大量试管苗和能否用于生产的重要问题。
(1)驯化现象
在植物组织培养的早期研究中,发现一些植物的组织经长期继代培养,发生一些变化,在开始的继代培养中需要生长调节物质的植物材料,其后加入少量或不必加入生长调节物质就可以生长,此现象就叫作“驯化”。如在胡萝卜薄壁组织培养过程中,逐渐消耗了母体中原有器官形成有关的特殊物质。如初代中加入10-6mol/L IAA,才能达到最大生长量,但经多次继代培养后,在不加IAA的培养基上也可达到同样生长量,一般约在一年以上,或继代培养10代以上。
但并不是出现这种所谓的驯化现象就好,有时长期的“驯化”现象会得到适得其反的结果,如卡德利亚兰实生苗在长期的加香蕉的培养基中继代,最后造成只长芽不长根,芽的增长倍数很高,但芽又细又弱,这时在加入生长素的培养基中培养,几次继代可长出较多的根。
(2)形态发生能力的保持和丧失
在长时期的继代培养中,材料自身内部要发生一系列的生理变化,除了前面讲的“驯化”现象外,还会出现形态发生能力的丧失。不同的植物其保持再生能力的时间是不同的,而且差异很大,在以腋芽或不定芽增殖继代的植物中,在培养许多代之后仍然保持着旺盛的增殖能力,一般较少出现再生能力丧失问题。
一般认为分化能力衰退主要有三个因素:
第一,愈伤组织中含有从外植体启动分裂时就包括进来的成器官中心(分生组织),当重复继代会逐渐减少或丧失,这意味着不能形成维管束,只能保持无组织的细胞团。也有人认为在继代培养过程中,逐渐消耗了原有的与器官形成有关的特殊物质。为什么有的植物出现形态发生能力丧失的现象,而在另一些植物中,形态发生能力又能很好保持?其原因还有待进一步研究。
第二,形态发生能力的减弱和丧失,也可能与内源生长调节物质的减少或丧失有关,如胡萝卜和菘兰。
第三,也可能是细胞染色体出现畸变,数目增加或丢失。
(3)影响继代培养的其他因素
(1)植物材料的影响 不同种类植物,同种植物不同品种,同一植物不同器官和不同部位继代繁殖能力也不相同。一般是草本>木本;被子植物>裸子植物;年幼材料>老年材料;刚分离组织>已继代的组织;胚>营养体组织;芽>胚状体>愈伤组织。
(2)培养基及培养条件 培养基及培养条件适当与否对能否继代培养影响颇大,故常改变培养基和培养条件来保持继代培养,在这方面有许多报道,如在水仙鳞片基部再生子球的继代培养中,加活性炭的培养基中再生子球比不加活性炭的要高出一至几倍。胡霓云等报道,在MS培养基初次培养的桃茎尖,若转入同样的MS培养基则生长不良,而转入降低氨态氮和钙,增加硝态氮、镁和磷的培养基中则能继代繁殖。
(3)继代培养时间长短 关于继代培养次数对繁殖率的影响的报道不一。有的材料长期继代可保持原来的再生能力和增殖率,如葡萄、黑穗醋栗、月季和倒挂金钟等。有的经过一定时间继代培养后才有分化再生能力。潘景丽等进行沙枣愈伤组织继代培养6次后,才分化苗,保持二年,仍具有分化能力。而有的随继代时间加长而分化再生繁殖能力降低,如杜鹃茎尖外植体,通过连续继代培养,产生小枝数量开始增加,但在第四或第五代则下降,虽可用光照处理或在培养基中提高生长素浓度,以减慢下降,但无法阻止,因此必须进行材料的更换。
(4)季节的影响 有些植物材料能否继代与季节有关。如水仙取6、7月份的鳞茎,因夏季休眠,生长变慢,8月休眠后,生长速度又加快。百合鳞片分化能力的高低,表现为春季>秋季>夏季>冬季。球根类植物组织培养繁殖和胚培养时,就要注意继代培养不能增殖,是因其进入休眠,可通过加入激素和低温处理来克服。唐菖蒲在MS培养基上得到的球茎,移植于MS培养基中,无机盐和糖浓度减半,并增加萘乙酸用量,可以防止继代中的休眠。
一般能达到每月继代增殖3倍—10倍,即可用于大量繁殖,盲目追求过高增殖倍数,一是所产生的苗小而弱,给生根、移栽带来很大困难;二是可能会引起遗传性不稳定,造成灾难性后果。
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