《育苗新技术》PPT课件.ppt
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1、第6单元 园林苗圃育苗新技术主要内容6.1 组织培养技术组织培养技术6.2 容器育苗技术容器育苗技术6.3 无土栽培技术无土栽培技术学习目标理论知识:植物组织培养、容器育苗及无土栽培的概念、特点、分类、发展特点及应用范围等。一般技能:容器育苗中培养基质的原料来源和培养基质的配方、配制方法;无土栽培的条件和无土栽培技术。关键技能:组织培养技术操作;容器育苗的播种技术。6.1 组织培养技术了解植物组织培养的概念、特点、分类、应用范围;掌握植物组织培养的条件、组织培养技术。内 容组织培养概述 植物组织培养的条件 组织培养技术 组织培养概述概念概念 是把植物的部分器官、组织、细胞以及原生质体等,在无菌
2、和人工控制的条件下,接种到培养基上,使之形成完整植株的繁殖方法。理论基础理论基础 植物细胞全能性。n n特点特点n n分类分类 n n应用应用植物组织培养的特点植物组织培养的特点优点优点优点优点n n繁殖系数大。半年内可由一株苗木繁殖一百万株新个体。繁殖系数大。半年内可由一株苗木繁殖一百万株新个体。n n解决常规育苗困难的问题。解决常规育苗困难的问题。n n培育脱毒苗。培养茎尖分生组织(培育脱毒苗。培养茎尖分生组织(0.20.20.3 mm0.3 mm),可以脱掉病毒,可以脱掉病毒,育出无病毒苗(又称脱毒苗)。脱毒苗抗逆性强、质优、生长旺盛。育出无病毒苗(又称脱毒苗)。脱毒苗抗逆性强、质优、生
3、长旺盛。n n不受季节限制。一年四季均可进行,可实现工厂化育苗。不受季节限制。一年四季均可进行,可实现工厂化育苗。n n利于种质资源的保存。利于种质资源的保存。缺点缺点缺点缺点n n需要一定的设备条件,技术要求较高,操作人员需要专门的培训。需要一定的设备条件,技术要求较高,操作人员需要专门的培训。n n试验阶段成本较高。试验阶段成本较高。植物组织培养的分类植物组织培养的分类l依据用做外植体的植物材料的不同来划分l植株培养植株培养 器官培养器官培养胚胎培养胚胎培养依据用做外植体的植物材料的不同来划分组织培养组织培养组织培养组织培养细胞培养细胞培养细胞培养细胞培养 原生质体培养原生质体培养原生质体
4、培养原生质体培养依据用做外植体的植物材料的不同来划分组织培养组织培养组织培养组织培养细胞培养细胞培养细胞培养细胞培养 原生质体培养原生质体培养原生质体培养原生质体培养依据所用的培养基不同来划分依据所用的培养基不同来划分固体培养固体培养液体培养液体培养植物组织培养的应用无性系的快繁无性系的快繁无性系的快繁无性系的快繁 对于不能用普通繁殖法或用普通繁对于不能用普通繁殖法或用普通繁殖法繁殖太慢的植物,如兰科植物、蕨类植物和许殖法繁殖太慢的植物,如兰科植物、蕨类植物和许多观叶植物,组织培养技术是实现商品化生产的最多观叶植物,组织培养技术是实现商品化生产的最佳途径。同时,对于新育成、新引进品种、稀缺品佳
5、途径。同时,对于新育成、新引进品种、稀缺品种、濒危植物和优良单株等可扩大繁殖。一个新育种、濒危植物和优良单株等可扩大繁殖。一个新育成品种问世后,可在两三年内迅速推广。成品种问世后,可在两三年内迅速推广。脱毒苗培育脱毒苗培育脱毒苗培育脱毒苗培育 利用植物茎尖上病毒分布少甚至没有利用植物茎尖上病毒分布少甚至没有的特点,进行培养、增殖。使用无病毒种苗,可以的特点,进行培养、增殖。使用无病毒种苗,可以减少直至杜绝病毒病的传播。减少直至杜绝病毒病的传播。植物组织培养的条件植物组织培养的生产设施植物组织培养的生产设施 n n实验室实验室 n n主要仪器设备及器材主要仪器设备及器材培养基培养基n n培养基的
6、基本组成培养基的基本组成 组织培养的培养基种类较多,但都组织培养的培养基种类较多,但都包括无机营养、有机成分、碳素、琼脂、生长调节剂、包括无机营养、有机成分、碳素、琼脂、生长调节剂、水等。水等。n nMSMS培养基(培养基(MurashigeMurashige和和SkoogSkoog,19621962年)年)n n其他常用培养基其他常用培养基 环境条件环境条件 实验室准备室准备室准备室准备室 用以进行组培时所需器具的洗涤、干燥、用以进行组培时所需器具的洗涤、干燥、保存;蒸馏水的制备;培养基的配制、分装、包扎保存;蒸馏水的制备;培养基的配制、分装、包扎和高压消毒;处理大型植物材料,以及进行生理、
7、和高压消毒;处理大型植物材料,以及进行生理、生化的分析等各种操作。其要求与一般化学实验室生化的分析等各种操作。其要求与一般化学实验室相同。相同。接种室(无菌室)接种室(无菌室)接种室(无菌室)接种室(无菌室)要求室内干爽、安静,清洁明要求室内干爽、安静,清洁明亮,保持良好的无菌和低密度有菌状态。主要用于亮,保持良好的无菌和低密度有菌状态。主要用于培养材料的表面消毒、外植体的接种、无菌材料的培养材料的表面消毒、外植体的接种、无菌材料的继代转接等。继代转接等。培养室培养室培养室培养室 要求室内洁净、干燥。是进行初代、继代、要求室内洁净、干燥。是进行初代、继代、生根培养的场所。生根培养的场所。主要仪
8、器设备及器材主要仪器设备及器材准备室的仪器设备与器材天平天平 、酸度计、蒸馏水器冰箱酸度计、蒸馏水器冰箱、烘箱烘箱准备室的仪器设备与器材高压灭菌锅、水槽高压灭菌锅、水槽、实验台实验台、药品柜药品柜、药药品柜品柜、玻璃器皿玻璃器皿 无菌室仪器设备与器材超净工作台、双目实体解剖镜超净工作台、双目实体解剖镜、细菌过滤细菌过滤器、细菌滤膜器、细菌滤膜、接种工具接种工具 纯水机与蒸纯水机与蒸馏水发生器:馏水发生器:显微镜包括解剖镜,生物显微镜,倒置显微镜等。如茎尖的分离则需要解借助解剖镜。酸度计酸度计:用于校正培养基和酶制剂的PH。电炉电炉推车推车酒精灯酒精灯封口膜封口膜接种器具接种器具灭菌器灭菌器培养
9、瓶培养瓶培养室仪器设备与器材培养室仪器设备与器材 空调空调定时器定时器增湿机和除湿机增湿机和除湿机 培养架培养架 光照培养箱光照培养箱摇床或旋转床摇床或旋转床 日光灯日光灯培养基的基本组成培养基的基本组成无机营养无机营养n n大量元素大量元素大量元素大量元素 一般指浓度大于一般指浓度大于0.5 mmol/L0.5 mmol/L,包括,包括C C、H H、OO、N N、P P、K K、CaCa、MgMg、S S等。它们是植物等。它们是植物细胞中合成核酸、蛋白质、酶系、叶绿素等必不细胞中合成核酸、蛋白质、酶系、叶绿素等必不可少的营养元素。可少的营养元素。n n微量元素微量元素微量元素微量元素 包括
10、包括FeFe、CuCu、MoMo、NaNa、ZnZn、MnMn、B B、CoCo等。它们在植物的生命活动中,多以辅基等。它们在植物的生命活动中,多以辅基形式在酶系中起着重要的作用。在培养基中添加形式在酶系中起着重要的作用。在培养基中添加10107 710105 mmol/L5 mmol/L即可满足需要。即可满足需要。有机成分有机成分n n维生素维生素维生素维生素 主要有维生素主要有维生素B B1 1(盐酸硫胺素盐酸硫胺素)、维生、维生素素B B3 3(烟酸烟酸)、维生素、维生素B B6 6(盐酸吡哆素盐酸吡哆素)、生物素、生物素、叶酸等。它们以辅酶的形式参与酶系的活动及细叶酸等。它们以辅酶的形
11、式参与酶系的活动及细胞蛋白质、脂肪、糖代谢等重要的生理活动。胞蛋白质、脂肪、糖代谢等重要的生理活动。n n氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 主要有甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、酪主要有甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、酪氨酸、谷氨酰胺等。它们能促进不定芽、胚状体氨酸、谷氨酰胺等。它们能促进不定芽、胚状体的分化。的分化。n n肌醇肌醇肌醇肌醇 利于活性物质发挥作用并参与糖代谢,利于活性物质发挥作用并参与糖代谢,能促进培养物快速生长。能促进培养物快速生长。植物生长调节剂植物生长调节剂植物生长调节剂植物生长调节剂 常用的主要有三大类:细胞分裂常用的主要有三大类:细胞分裂素类、生长素类、赤霉素类。对不定芽、胚状体、素类、生长
12、素类、赤霉素类。对不定芽、胚状体、不定根等起重要作用。不定根等起重要作用。n n细胞分裂素类细胞分裂素类细胞分裂素类细胞分裂素类 包括激动素(包括激动素(KTKT)、玉米素()、玉米素(ZTZT)、)、6-6-苄基氨基嘌呤(苄基氨基嘌呤(6-BA6-BA)等。其作用强弱依次是)等。其作用强弱依次是ZTZTBABAKTKT。具有促进细胞分裂、延缓组织衰老、诱导不定。具有促进细胞分裂、延缓组织衰老、诱导不定芽分化等作用。芽分化等作用。n n生长素类生长素类生长素类生长素类 包括萘乙酸(包括萘乙酸(NAANAA)、吲哚乙酸()、吲哚乙酸(IAAIAA)、)、吲哚丁酸(吲哚丁酸(IBAIBA)、)、2
13、 2,4 4D D等。其作用强弱依次是等。其作用强弱依次是2 2,4 4D DNAANAAIBAIBAIAAIAA。它们能促进不定根分化,低浓。它们能促进不定根分化,低浓度度2 2,4 4D D有利于胚状体的分化。有利于胚状体的分化。n n赤霉素类赤霉素类赤霉素类赤霉素类 通常使用赤霉酸(通常使用赤霉酸(GAGA3 3)。它能促进已分化)。它能促进已分化芽的伸长,但不利于不定芽、不定根的分化。芽的伸长,但不利于不定芽、不定根的分化。糖糖糖糖 最好的是蔗糖,其次是葡萄糖和果糖。是不可最好的是蔗糖,其次是葡萄糖和果糖。是不可缺少的碳源和能源,还可维持一定的渗透压。愈伤缺少的碳源和能源,还可维持一定
14、的渗透压。愈伤组织与不定芽诱导最适的蔗糖浓度为组织与不定芽诱导最适的蔗糖浓度为3 3。琼脂琼脂琼脂琼脂 从海藻中提取,主要组分为无取代的琼脂糖,从海藻中提取,主要组分为无取代的琼脂糖,其本身没有任何营养成分,遇热液化,在常温下固其本身没有任何营养成分,遇热液化,在常温下固化,其无毒、无味、化学性质稳定,且可使培养基化,其无毒、无味、化学性质稳定,且可使培养基中各种可溶性物质均匀地扩散分布。一般用量为中各种可溶性物质均匀地扩散分布。一般用量为7 7,培养基偏酸时其用量酌情增加。加热时间过长,环培养基偏酸时其用量酌情增加。加热时间过长,环境温度过高均会影响固化。境温度过高均会影响固化。水水水水 科
15、研工作中宜选用蒸馏水或饮用纯净水。工厂科研工作中宜选用蒸馏水或饮用纯净水。工厂化大量生产时,可就近选择水质软、清洁、无毒害化大量生产时,可就近选择水质软、清洁、无毒害的水源。的水源。其他其他 n n天然生长促进物质天然生长促进物质天然生长促进物质天然生长促进物质 主要有麦芽提取液、酵母主要有麦芽提取液、酵母提取液、黄瓜汁、番茄汁、椰子汁、柑桔汁等。提取液、黄瓜汁、番茄汁、椰子汁、柑桔汁等。用于离体胚珠和胚培养。用于离体胚珠和胚培养。n n活性炭活性炭活性炭活性炭 吸附非极性物质和色素等大分子。通吸附非极性物质和色素等大分子。通常使用浓度为常使用浓度为0.50.510 g/L10 g/L。对防止
16、褐变有较为。对防止褐变有较为明显的效果。明显的效果。n n防止褐变的添加剂防止褐变的添加剂防止褐变的添加剂防止褐变的添加剂 常用的防止褐变的氧化试常用的防止褐变的氧化试剂有抗坏血酸、谷胱甘肽、半胱氨酸及其盐酸盐剂有抗坏血酸、谷胱甘肽、半胱氨酸及其盐酸盐等等。MS培养基的主要成分表(单位:mg/L)环境条件 温度温度温度温度 通常培养物温度应控制在通常培养物温度应控制在252252范围内。范围内。光照光照光照光照 在茎尖的起始培养及试管苗继代培养阶段光在茎尖的起始培养及试管苗继代培养阶段光照强度为照强度为100010003000lx3000lx,生根和小植株阶段以,生根和小植株阶段以300030
17、0010000lx10000lx为宜。每日光照时间为宜。每日光照时间121216h16h。通常用日。通常用日光灯作为光源。光灯作为光源。气体气体气体气体 培养物产生的乙烯、培养物产生的乙烯、COCO2 2、乙醇等气体会影、乙醇等气体会影响其生长和分化。采用能透气的封口膜为培养瓶封响其生长和分化。采用能透气的封口膜为培养瓶封口,利于瓶内气体与外界的交换。口,利于瓶内气体与外界的交换。组织培养技术组织培养技术 培养基制备技术培养基制备技术n n准备工作准备工作n n母液配制母液配制n n培养基配制培养基配制培养基保存培养基保存外植体获取与消毒外植体获取与消毒接种接种培养培养杂菌污染的识别及其预防杂
18、菌污染的识别及其预防外植体的褐变及玻璃化现象外植体的褐变及玻璃化现象 准备工作玻璃器皿的洗涤是组培中很重要的准备工作。洗涤的质量对组培的结果有很大影响。清洗程序一般为:清水冲洗洗洁精水刷洗清水冲洗用蒸馏水冲12次晾干或烘干备用。洗涤后的玻璃器皿空置时间不要过长,最好不超过2周。母液配制使用的主要仪器、器具母液配制使用的主要仪器、器具此外,还有药匙、玻璃棒、蒸馏水瓶等物品。此外,还有药匙、玻璃棒、蒸馏水瓶等物品。此外,还有药匙、玻璃棒、蒸馏水瓶等物品。此外,还有药匙、玻璃棒、蒸馏水瓶等物品。母液配制母液配制 MS MS培养基母液配制方法培养基母液配制方法将基本培养基按表配制成母液,放在冰箱中保存
19、,用时按需要稀释。配母液用的水采用蒸馏水或去离子水。MSMS培养基母液配制方法培养基母液配制方法培养基母液配制方法培养基母液配制方法生长调节剂母液配制生长调节剂母液配制 通常配成通常配成1mg/ml1mg/ml的母液,这样的浓度即便于计算的母液,这样的浓度即便于计算所需量,也可避免冷藏时结晶的析出。所需量,也可避免冷藏时结晶的析出。n n生长素类母液生长素类母液生长素类母液生长素类母液 称取称取100mg100mg吲哚乙酸(吲哚乙酸(IAAIAA)或吲哚丁)或吲哚丁酸(酸(IBAIBA)、萘乙酸()、萘乙酸(NAANAA)等,放入)等,放入100ml100ml的烧杯里,的烧杯里,用数滴浓度为用
20、数滴浓度为1molNaOH1molNaOH溶液使之溶解,加少量水,待溶液使之溶解,加少量水,待完全溶解后倒入完全溶解后倒入100ml100ml容量瓶中,用水涮洗烧杯数次,容量瓶中,用水涮洗烧杯数次,涮洗液也倒入涮洗液也倒入100ml100ml容量瓶中,最后定容至刻度。反复容量瓶中,最后定容至刻度。反复摇动容量瓶,均匀后倒至棕色试剂瓶内,贴上标签存放摇动容量瓶,均匀后倒至棕色试剂瓶内,贴上标签存放在冰箱中。在冰箱中。n n细胞分裂素类母液细胞分裂素类母液细胞分裂素类母液细胞分裂素类母液 方法与其上大致相同,所不同之处方法与其上大致相同,所不同之处为用为用0.10.11molHCl1molHCl溶
21、解,再加水定容。溶解,再加水定容。n n赤霉素类母液赤霉素类母液赤霉素类母液赤霉素类母液 称取称取100mg100mg赤霉素,用赤霉素,用95%95%酒精溶解并酒精溶解并加水定容至加水定容至100ml100ml。MSMS培养基母液配制所用的仪器设备、器具培养基母液配制所用的仪器设备、器具还有天平、烧杯、滴瓶、还有天平、烧杯、滴瓶、电炉、玻璃棒、精密电炉、玻璃棒、精密PH试纸。试纸。6010便携式酸碱度计 MSMS培养基分装所用的仪器设备、器具培养基分装所用的仪器设备、器具培养基分装所用的仪器设备、器具培养基分装所用的仪器设备、器具 锥形瓶锥形瓶锥形瓶锥形瓶 分液漏斗架分液漏斗架分液漏斗架分液漏
22、斗架灭菌器、搪瓷盘、手套MS培养基灭菌所用的仪器设备、器具不不锈钢立式立式灭菌器菌器培养基配制溶解琼脂和蔗糖溶解琼脂和蔗糖溶解琼脂和蔗糖溶解琼脂和蔗糖 在在1000ml1000ml的烧杯中加入的烧杯中加入600600700ml700ml纯纯净水,将称好的净水,将称好的6 68g8g琼脂放进烧杯中加热煮溶后,加入琼脂放进烧杯中加热煮溶后,加入30 30 g g蔗糖,搅拌溶解。蔗糖,搅拌溶解。加入母液加入母液加入母液加入母液 将母液将母液、,按表中每配,按表中每配1 L1 L培养基取母液所需量,分别加入到烧杯中,加水定容至培养基取母液所需量,分别加入到烧杯中,加水定容至1000ml1000ml。调
23、节调节调节调节pHpH值值值值 搅拌后静止,用酸度计或搅拌后静止,用酸度计或pHpH精密试纸测定精密试纸测定pHpH值,以值,以1molNaOH1molNaOH或或1molHCl1molHCl将将pHpH值调至值调至5.85.8。培养基封装培养基封装培养基封装培养基封装 用漏斗将培养基分装到培养瓶中,注入量约用漏斗将培养基分装到培养瓶中,注入量约为瓶容积的为瓶容积的1/41/4。分装动作要快。培养基冷却前应灌装完毕,。分装动作要快。培养基冷却前应灌装完毕,且尽可能避免培养基粘在瓶壁上。且尽可能避免培养基粘在瓶壁上。培养基配制培养瓶封口培养瓶封口培养瓶封口培养瓶封口 用塑料封口膜、塑料瓶盖等将瓶
24、口封严。用塑料封口膜、塑料瓶盖等将瓶口封严。培养基消毒培养基消毒培养基消毒培养基消毒 将包扎密封好的培养瓶放在高压蒸气灭菌锅将包扎密封好的培养瓶放在高压蒸气灭菌锅中灭菌,在温度为中灭菌,在温度为121 121,压力,压力107.9 kPa107.9 kPa下维持下维持151520 20 minmin。待压力自然下降到零时,开启放气阀,打开锅盖,取。待压力自然下降到零时,开启放气阀,打开锅盖,取出后在干净柜中存放。灭菌时应注意在稳压前一定要将灭菌出后在干净柜中存放。灭菌时应注意在稳压前一定要将灭菌锅内的冷空气排除干净,否则达不到灭菌的效果。其次是灭锅内的冷空气排除干净,否则达不到灭菌的效果。其次
25、是灭菌的时间不宜过长,温度要严格控制在菌的时间不宜过长,温度要严格控制在121 121。过高的温度。过高的温度与过长的灭菌时间,会引起蔗糖降解,在磷酸盐的作用下,与过长的灭菌时间,会引起蔗糖降解,在磷酸盐的作用下,促使葡萄糖转化为酮糖及其他产物,磷酸盐与铁结合而沉淀,促使葡萄糖转化为酮糖及其他产物,磷酸盐与铁结合而沉淀,玻璃中的可溶性物质释放到培养基中等。玻璃中的可溶性物质释放到培养基中等。培养基配制培养基配制 植物生长调节剂等不耐热物质的过滤消毒植物生长调节剂等不耐热物质的过滤消毒 过滤消毒需在无菌室或超净工作台上进行。易受高温破坏的过滤消毒需在无菌室或超净工作台上进行。易受高温破坏的IAA
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