植物组织培养技术在花卉繁育中的应用进展
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摘 要:植物组织培养指在无活菌条件下培养原生质体,对分体植物细胞、器官组织进行人工培养的一种方法,在适宜的条件下促使其生长、分化、增殖为小植株是该方法的最终目的。
关键词:组织培养;育种;应用前景
1 植物组培育苗概况
传统植物生产一般采用分株、播种以及扦插等方法,在这种情况下的植物繁殖周期长、苗木质量差、繁殖系数低、种类推广慢,非常容易受到自然发育与季节的影响,并且还会严重阻碍植物产业快速发展。除此之外,我国在植物新品种的培育及种质保存等方面都进行了广泛研究,并且对影响培养基质的各项因素进行了深入探索,对变异、畸形、黄化以及玻璃化等形成的机理与预防措施进行了探讨。
组织培养技术已经成为种苗生产最主要的技术之一,经过组织培养繁殖系数明显增加,繁殖速度明显加快,產出的花量较高,质量较好。有很多植物是多倍体或者是3倍体,难以产出种子,从而导致无法进行持续繁殖。想让苗木迅速繁殖可以使用组织培养技术,从而可以满足生产需求。使用组织培养的技术还有很多优点:第一,可以降低费用;第二,可以迅速大量繁殖;第三,占据空间小;第四,可以预防病虫;第五,有利于交流等。
2 组织培养在花卉领域中的优势
2.1 快繁与脱毒
在自然环境中生长的植物,非常容易遭到病毒感染。被病毒感染后的植物,虽然没有死亡,但是会引起产量、花卉品质和观赏价值大幅下降。传统无性繁殖方法在繁殖期间病毒会经过营养体进行不断传递,而组织培养增殖速度快,病毒的复制赶不上细胞的增殖速度,并且组织培养过程中运用脱毒技术,获得脱毒植株。
2.2 维持植物体自身原有的经济价值及优良品质
组织培养可以维持植物体自身原有的经济价值及优良品质,使其没有病菌感染,遗传性能稳定。要想获得高品质的花卉,可以进行组织培养,短期内即可培育出成千上万的与母本特性相同的种苗,运用植物组织培养法中的茎尖生长点培养法效果显著。
2.3 利用诱导突变和胚培养繁育出新品
组织培养过程中,由于培养细胞一直处于不断的分生状态,因此容易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变。根据这一特性,用单细胞培养的方法,诱导单细胞突变,再进行筛选可以培育出有价值的新品。主要诱变方法是:
(1)化学诱变。常用的化学诱变剂有秋水仙素,它的作用是抑制前期纺锤体形成,从而使染色体加倍形成多倍体。
(2)物理诱变。物理因素是热、紫外光和电离辐射。常用的辐射源为X一射线、a射线和快中子。一般说来,射线的穿透能力愈强,它对突变的诱导能力愈大。物理诱变在兰花的品种改良中是非常有效的。
离体胚培养广泛应用于种间及远缘杂交,更容易获得有价值的新植株。
3 园林花卉组培研究进展
3.1 兰科
兰科植物(兰花)在我国具有悠久的培育历史。兰花素而不艳,高品质的兰花更是稀缺而昂贵。由于兰花种子胚小无子叶提供营养,无法通过常规的种子繁殖,因此传统的兰花繁育方式主要通过分株或野外采集,远远达不到商品化的需求。组培技术完美解决了这一难题。目前常见的几种兰花,如蝴蝶兰(Phalaenopsisaphrodite)、春兰(Cymbidiumgoeringii)、蕙兰(Cymbidiumfaberi)、石斛兰(Dendrobiumspp)、建兰(Cymbidiumensifolium)、文心兰(Oncidiumhybridum)、莲瓣兰(Cymbidiumtortisepalum)、火焰兰(Renantheraimschootiana)、万代兰(Vandacoerulea)、卡特兰(Cattleyahybrida)、金线莲(Anoectochilusroxburghii)、鹤顶兰(Phaiustankervilleae)、香子兰(Vanillafragrans)、竹叶兰(Arundinagraminifolia)、指甲兰(Aeridesfalcata)等均建立了成熟组培体系。
3.2 报春花科
报春花属(Primula)是报春花科中观赏价值较高的属,该属植物大多早春开花,花色丰富艳丽,被列于世界三大高山花卉和中国三大天然名花之一。截至目前,已经有翠南报春(P.sieboldii)、报春花(P.malacoides)、小报春(P.forbesii)、鄂报春(P.obconica)等至少16种以上的报春花属植物已建立组培体系。
3.3 百合科
百合科(Liliaceae)全球有280属、4000种,我国有62属600种,分布遍及全国各地。该科很多类群具有较高的观赏价值。百合(Liliumbrownii)、郁金香(Tulipagesneriana)、风信子(Hyacinthusorientalis)便是其典型代表。研究表明,目前至少有50种以上百合科植物已建立组培体系,其中百合、玉簪(Hostaplantaginea)、郁金香、芦荟(Aloevera)、万年青(RohdeaRoth)等已经建立了工厂化繁殖体系,相比之下,无叶莲属(Petrosavia)、白丝草属(Chionographis)等植物组培技术还不够完善。
4 园林木本植物组培研究进展
4.1 木兰科
木兰科植物广泛利用有木兰属(Magnolia)、含笑属(Michelia)和木莲属(Manglietia),由于其观赏价值较高、适应性强,受到越来越多的重视,在城市园林绿化中应用越来越广泛。目前已经有鹅掌楸(Liriodendronchinense)、深山含笑(Micheliamaudiae)、醉香含笑(M.macclurei)、紫花含笑(M.crassipes)、红花山玉兰(Magnoliadelavayi'Rubra')、白玉兰(Micheliaalba)等多个种的组培体系。
4.2 槭树科
槭树科槭属大多数种类极具观赏价值,是温带最重要的观赏树木,也是国外重要的行道树种。全世界槭树植物有199种,我国是槭树种类最多的国家,现已发现155余种。槭树独树一帜,形态优美,叶色丰富多彩,古往今来一直是世界闻名的观赏植物,历代文人墨客对其青睐有佳,描绘的诗文也屡见不鲜。
4.3 木犀科
木犀科植物全球约有29属600余种,广布于温带、亚热带及热带地区。中国有12属200种左右,南北各省区都有分布。该科植物有不少种类为观赏树。目前通过对该科的桂花(Osmanthusfragrans)、对节白蜡(Fraxinushupehensis)、连翘(Forsythiasuspensa)、紫丁香(Syringaoblata)、水曲柳(Fraxinusmandshurica)、雪柳(Fontanesiafortunei)、绒毛白蜡(Fraxinusvelutina)、贯叶连翘(Hypericumperforatum)等植物的带芽茎段的组培材料均得到了各自的再生植株。
5 结语
植物组培从上世纪初起步发展到现在,历时一个多世纪,已经取得了丰硕的成果。组培技术的成功不仅从理论上证实了细胞全能性的存在,推动了整个植物学科的进步,同时也为植物的繁育保护与产业化发展掀开了崭新的一页。该技术使植物繁殖不再完全依赖于空间、季节等传统农业生产所必需的条件,短时间内可培育出大量的种苗,加快了园林观赏植物的商业化进程,促进了园林产业的快速发展。
参考文献:
[1] 姜瑞瑞.植物组织培养技术在花卉生产中的应用[J].农村科学实验,2017(6):107.
作者简介:
张会敏(1976—)女,汉,河北邯郸人,学历本科,学位硕士,高级工程师,研究方向:园林与景观设计,园林植物与应用。
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