对植物体各种器官的离体培养。通常分为根系培养、茎段培养、叶片培养、花朵培养、果实培养、种子培养等类型。器官培养在花卉霾中占有限重要的地位,例如很多花卉种苗的繁殖几乎都是通过茎尖、茎段来诱导不定芽,从而获得再生植株的。这对在短期内培育出大量的种苗具有重要的意义。
(1)根段培养 一般是先在愈伤组织诱导培养基上诱导其脱分化,然后再诱导其分化出芽。根培养多选用浓度低的无机离子培养基,如White培养基或1/2MS培养基。根段离体培养可用于探讨细胞的全能性及形态发生。
(2)茎段培养 茎段培养指带有一个以上潜伏芽或不定芽的离体器官培养,包括块茎、球茎、鳞茎在内的幼茎切段的无菌培养。茎段培养是组织培养进行快繁中很常用方法之一。而且,还有利于探讨茎细胞的分裂潜力和全能性,以及诱导细胞变异,筛选突变体等茎段培养以芽生芽的方法进行,具有容易成功、变异较小,性状均一,繁殖速度快等优点。植物的芽有休眠芽和活动芽之分,应取活动芽进行培养,否则不易成功,而且,顶部的芽较茎基部的芽易成活,另外,激素的选择也是培养成功的关键。尽管培养的苗能合成少量细胞分裂素,但不能为茎段芽的生长发育提供足够的内源细胞分裂素。因此添加细胞分裂素是必需的。一般,带芽的茎段不需要外源生长素,但加入适量的生长素对芽的生长是很有利的。
(3)叶片培养 叶是植物进行光合作用的器官,也有表皮系统、维管系统和基本组织系统。在自然界中,很多植物叶片有着繁殖功能,即能从叶上产生不定芽进行无性繁殖,尤以蕨类植物为最多,双子叶植物次之,单子叶植物较少。园艺上常见的这类植物有秋海棠、紫罗兰、宝石花等。因此,从某种意义上来说,植物组织培养技术也就是自然界中植物的某些特点在离体情况下的重演。故在组织培养中可用离体叶的培养来大量繁殖园艺植物。此外,叶片的离体培养也促进了植物光合作用、叶绿素形成等理论问题的研究。
根据取材部位的不同,叶片培养又可分为叶尖培养、叶柄培狻⒁度馀嘌以及子叶培养,不同植物各部位间,培养的难易程度不一,一般成熟了的叶组织,不太容易培养;幼叶、子叶、试管内植株的叶片则容易培养成功。所以,要选取易培养成功的叶组织进行组织培养。目前通过叶片培养而获得成功的植物已有很多,例如百合、菊花、非洲菊、秋海狻⑻祗每、矮牵牛、水仙等。
(4)花器官培养 花器官培养指整朵花培养或花的组成部分如花托、花柄、花瓣、花药、花丝、子房、胚珠等无菌培养。现在已能从花器官的各个部分诱导再生植株,而且发现花器官细胞表现全能性的能力较大。花器官的培养不但可加速珍贵品獾目旆保而且有利于花的性别决定、果实和种子的发育及形态发生等的研究。
①花蕾培养 从健壮的植株上取未开放的花蕾,常规灭菌后将花梗插入培养基上培养。
②花部的培养 将花部切成小块,接种于培养基上进行培养。先诱导形成愈伤组织或胚状体,然庠儆盏贾仓暝偕。花各部分培养所用激素养别较大,应区别应用。
③花药或花粉培养 花药是植物花的雄性器官,花粉是其雄性配子,染色体的数目是单倍的。自从证明体细胞的全能性后,已对许多植物进行了花粉或花药的培养实验,并取得了成功。目前,花粉培养主要用于作物育种方面。
④子房或胚珠培养 子房是植物花的雌性器官,胚珠是高等植物的雌性配子,染色体的数目也是单倍。有些人在花粉培养的启发下,对胚珠或子房进行了培养,并培养出单倍体植株。胚珠培养时,要取出心形期或比这更早一些时期的幼胚,其技术操作上的难度是比较大的。特别是有些植物的胚珠很小,很难进行操作,在这种情况下,就应考虑用子房培养。
(5)种子培养 可以是整棵种子的培养,也可以是其组成部分的培养,如胚培养和胚乳培养。
种子培养较容易,因种子由种皮,胚和胚乳三部分组成的,包含着植物体瘸形,而且有胚乳或子叶提供营养,一般很易培养成功。培养基的要求也不高,一般在不加激素和营养物质的培养基上即可萌发、发育。但在生产花卉组培苗时,应提供营养物质以及根据不同种类适量添加激素,以利于快速诱导出愈伤组织或丛生芽。
(6)胚的培养 高等植鹊呐撸已经分化为极小的植物体,在人工培养基上较易培养。但在组织培养工作中多用幼胚为材料,研究植物的胚胎发生和有机营养问题。离体胚的培养分为成熟胚培养和幼胚培养两种,由于胚发育程度不同,培养时所要求的条件也相差很大。
成熟胚一般是指子叶期后至发育完全扰摺T诤有大量元素和糖的培养基上就能正常生长幼苗。培养时,对种子进行常规消毒后,在解剖镜下剥取胚,接种在培养基上即可。种子植物成熟胚的培养,可以打破种子的休眠,促使提前萌发成苗,缩短栽培时间。成熟胚的培养可用来研究胚萌发时胚乳(或子叶)与胚长成幼苗的关系茸右对谖收养料及幼苗期营养中的作用;成熟胚生长发育过程中的形态建成以及各种生长物质对它的影响等。
幼胚是指子叶期以前的成胚结构的幼小胚。幼胚培养较成熟胚培养难,不易成活。培养时,要在解剖镜下剥取完整的胚。幼胚培养常见的生长方式有:胚性发育,即胚可增鹊不萌发成苗;早熟萌发,即在培养基中能迅速萌发成幼苗,但苗十分瘦弱;产生愈伤组织,即经过愈伤组织再分化为胚状体或不定芽。
胚培养能否成功主要取决于以下几方面的因素。
①培养基 成熟胚的要求不高,只需要含有大量元素和碳源的培养基即可。而幼胚要求较高,培养基成分较复杂,可用常用的MS、N6、Nitch、White等培养基。培养基中的碳源以蔗糖为最好。不同发育时期的胚要求不同浓度的蔗糖浓度,往往幼年胚要求的浓度高,而年老胚要求的浓度低。
②生长调节物质 不同植物的胚培养需要的生长物质不同,要灵活运用。另外,椰子汁和酵母液对胚生长有良好的作用,植物胚乳抽提物对胚甚至有不同程度的促进作用。
③光温条件 胚培养的温度以25~30℃为宜,不同植物有不同的要求。光有利于胚芽生长,而黑暗有利于胚根生长。因此,以光暗交替培养为宜。
胚乳培养,在被子宋镏校大多数胚乳是双受精的产物,在倍性上是三倍体的。在裸子植物中,胚乳由雌配子体发育而成,所以是单倍体。胚乳细胞同样具有潜在的形态发生的能力,而只要给以一定的合适条件培养,即可使这种“全能性”表现出来。胚乳是胚发育过程中提供养料的场所,通常在种子发育过程耍胚乳都被吸收掉。但在有些植物中能长期保存,并成为贮藏组织。胚乳培养中染色体数目的分析表明,胚乳愈伤组织及胚乳植株染色体数目变化很大,有各种多倍体株系,这对于花卉植物的育种具有很重要的意义,但不适于花卉的大量快速繁殖。
胚乳离体培养不仅可以研究胚乳酥的功能、胚乳与胚的关系、胚乳的生长发育及形态建成的潜力等问题,而且也可从理论上探讨引起倍性混乱的原因及其控制机制等。因此,胚乳培养的研究仍有重要的理论价值和实践意义。