泸西县园林事业管理站 云南红河 654299
摘要:随着我国城市化的高速发展,为了给人们提供更多休闲和放松的场所,各种休闲放松的绿色园区越来越多,对园区建设要求不断提升。为了提升园艺的效果,可以将组织培养技术应用到园艺中,在保留传统园艺优势的同时,还可以进一步丰富园艺效果。为此,笔者将要在本文中对植物组织培养技术在园艺上的应用及提升策略进行探讨,希望对促进我国园艺事业的发展,可以起到有利的作用。
关键词:植物组织培养;园艺;应用策略
1前言
植物组织培养技术是生物技术发展的产物,最近几年发展非常快速,应用范围也越来越广泛,几乎所有的植物培养对象都会进行组织培养。该技术会涉及生理学、生化学、细胞生物学、分子生物学、遗传学等。植物培养除了具有较强的理论研究价值外,实际应用价值也非常大。很多国家已经将组织培养技术应用到实际生产当中,并在这个过程中产生了比较大的经济效益,园艺植物中的应用相对比较多。
2植物组织培养技术简单介绍
植物的组织培养是根据植物细胞具有全能性这个理论,近几十年来发展起来的一项无性繁殖的新技术。植物的组织培养广义又叫离体培养,指从植物体分离出符合需要的组织、器官或细胞,原生质体等,通过无菌操作,在无菌条件下接种在含有各种营养物质及植物激素的培养基上进行培养以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品的技术。狭义是指用植物各部分组织,如形成层、薄壁组织、叶肉组织、胚乳等进行培养获得再生植株,也指在培养过程中从各器官上产生愈伤组织的培养,愈伤组织再经过再分化形成再生植物【1】。
组织培养是指植物的任何器官、组织或细胞,在人工预知的控制条件下,由含有营养物质和植物生长调节物质等组成的培养基中,使其生长、分化形成完整植株的过程。组织培养的理论依据是植物细胞具有全能性。即植物体任何一个细胞都携带着一套发育成完整植株的全部遗传信息,在离体培养情况下,这些信息可以表达,产生出完整植株。A循环表示生命周期,它包括孢子体和配子体的世代交替。B循环表示细胞的核质周期(细胞周期),在核质互作,DNA复制、转录RNA并翻译为蛋白质下,植物的遗传特性得到保存。C循环式组织培养周期,组织或细胞与供体失去联系,处于无菌条件下,靠人工的营养及激素进行异养状态的代谢。这时的分生组织可通过3个途径实现细胞的全能性:一是由分生组织直接分生芽而达到快速繁殖的目的;二是由分生组织形成愈伤组织,经过分化实现细胞的全能性;三是游离细胞或原生质体形成胚状体,由胚状体直接重建完整植株,或制成人工种子后再重建植株。
3组织培养技术在园艺植物快速繁殖当中的应用
园艺植物的种类相对比较多,如果树、球茎和鳞茎等的,这些植物都需要采用无性繁殖的方式来进行繁殖。在传统无性繁殖的过程中,经常会受到自然条件、季节条件的制约,繁殖率相对较低,通过对组织培养技术的应用,可以在很大程度上提升繁殖率,甚至得到无毒植株。随着现代园艺技术的不断发展,对植株品种的需求不断增加,需要迅速繁殖大量的苗木,从而满足现代生产的基本要求,这可以为优良植物快速培养,提供一条有利的途径,甚至在一年内培育上百万株。在美国等西方国家,已经将组织培养技术应用到兰花繁殖中,成为世界著名的“兰花工业”。
传统的组织培养快速繁殖通常可以分为四个阶段,在第一阶段需要认真做好培养材料的选择工作,建立科学的无菌培养体系。并在培养的过程中,认真做好材料的消毒处理,这个过程通常是在无菌环境中完成的。第二阶段主要是进行快速增殖,培养试管在不受外界环境的影响下,可以一年四季进行繁殖,通常需要每个30天左右进行转管,每转一次就可以增殖几十个芽,繁殖速度非常高。第三阶段是开展生根培养,将增殖得到的芽转入到培养基中进行诱导生根处理。
在第四个阶段是进行移栽成苗工作,在试管中直接进行炼苗,提升植株的适应能力,在很大程度上提升移栽的成活率【2】。
4培育无病害幼苗
当前,影响园艺植物的病毒超过几百种,每年都会因为病毒带来非常严重的损失。在传统无性繁殖的过程中,经常会采用嫁接、扦插、压条、分株的无性繁殖方法。随着繁殖代数的不断增加,病毒株数量会持续增加,病毒通常不能通过传统的化学杀菌剂来进行防治,目前并没有非常有效的药剂来进行防病毒。通过对组织培养技术的应用,在茎尖的培养过程中,可以获得无病毒植株。伴随着组织培养技术的不断成熟,该技术在果树、蔬菜、花卉、菊花培养中的应用不断增加。很多国家都建立了属于自己的无病菌繁殖体系,并将无病毒作为苗木生产的一个重要环节。
5组织培养技术在育种中的应用
通过对植物组织培养技术的应用,可以给植物育种提供更多的技术手段,让育种工作可以更好进行,很多常规技术手段不能解决的问题,通过组织培养都可以完成,并在育种过程中出现一些不可思议的现象。例如,通过对胚培养技术的应用,可以有效克服杂交不育和远缘杂交带来的问题,解决早熟果树发育不够成熟的问题。通过对胚芽经过科学的培养,还可以获得单倍体,染色体经过加倍之后,可以得到纯合二倍体,比传统的育种方法要快很多。通过组织培养技术的应用,还可以对园艺植物进行有效的改良。组织培养技术是分子科学和基因科学的基础,现代生物学的尖端技术都离不开组织培养,在现代植物育种过程中,有着非常重大的意义。
6种资源的保存
种资源保存在资源使用过程中,发挥着非常重要的作用,在这个过程中需要占用较多的土地,消耗的人力和物力也相对较多。与田间保存种子相比,组织培养技术在实际应用过程中,更容易实现材料的长距离运输,国际交流也相对较多,材料由于保存在试管之内,可以有效避免各种病虫害的威胁,也不会受到气候条件的影响。根据相关报道显示,如果将果梢放在4摄氏度的环境中进行保存,可以至少保证一年内不丧失性能。材料在保存过程中的占用空间较少,通常一个0.28平方米的冰箱就可以存储数量超过2000支的试管,每支试管都可以培养一个植株。曾经有人就使用2平方米的空间保存了近3800个葡萄品种,可以代替15亩土地管理所需要的大量人力和物力。除了可以采用常规的组织培养技术外,还可以直接采用低温冷冻保存法,进一步延长贮藏时间【3】。
除了上述所提到的特点外,组织培养技术在植株生理方面也有着非常大的优越性。组织培养可以直接在全人工合成培养基上进行,植株之所以可以存活,很多时候是由于培养基中的丰富的营养。培养基可以为植株的生长提供必要的矿物质元素,如碳源、维生素、氨基酸等。培养基研究是组织培养技术研发发展中的重要内容,植物对营养的需求也是生理学的重要研究范畴。组织培养技术可以直接应用到有机物的生产中,可以使用细胞培养方法来生产对人类有益的化合物,如蛋白酶抑制剂、抗病毒物质、抗生素、酶、色素、抗癌物质、天然调味料等。这些物质如果采用人工合成的方式,生产难度相对较大,但通过细胞培养方法的应用,可以在短时间内完成。另外,通过将植株培养到容器内,还可以获得更好的观赏价值。
结语
随着时代的不断发展,对园艺的发展提出了的要求。为了进一步促进园艺的发展,可以将组织培养技术应用到园艺的各个环节当中,最大程度保证园艺发展效果。
参考文献
[1]唐佳佳,徐飞扬.植物组织培养中污染防治方法研究[J].现代园艺.2020(02):22-23.
[2]薛棪.解析植物组织培养中褐变现象的产生机理及克服方法[J].福建茶叶.2019(12):37-38.
[3]万丽丽,王转茸,辛强,洪登峰,杨光圣.油菜不同类型外植体组织培养及再生研究[J].中国农学通报.2019(35):57-58.