备课素材：植物的无糖组织培养2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

植物的无糖组织培养 植物无糖组织培养技术作为一种新型的培养方法，将温室环境控 制的原理引入到常规组织培养应用中，用二氧化碳气体代替培养基中 的糖，作为组织培养植株的碳源。采用人工环境控制的手段，提供适 宜的条件，促进植物的光合作用。无糖组织培养技术。将成为今后组 织培养生产的一种重要手段，可提供大量的质量高、数量和品种多。 成本低的植物苗，以进一步促进相关产业的发展。 常规的植物组织培养中，组培苗在密闭的小容器中培养，由于容 器内湿度过高、二氧化碳亏缺，且光照相对不足，致使小植株生长纤 弱，移栽存活率低。另外，培养基中的糖还容易导致操作过程中出现 微生物污染，以及生产成本较高等，这些问题是传统的植物组织培养 快速繁殖技术在商业化生产中仍然受到一定限制的重要原因。因此， 迫切需要通过不断改进技术，降低生产成本，提高产品质量和产量， 以获取更加的经济效益。植物无糖组织培养技术克服传统组织培养中 存在的许多问题。 1.植物无糖组织培养技术的原理 无糖组织培养技术，又称为光自养微繁殖技术，是1980年代末 日本千叶大学顾在凤树教授发明的。它是一种新的植物组织培养技 术，是环境控制技术和组织培养技术的有机结合。它以CO2代替糖作 为植物体的碳源，利用工艺技术调节空气、光照、温度、湿度等影响 组培微环境的因素，促进植物光合作用，使组培植物由兼养型到自养 型营养，从而有利于植物的生长发育。以更接近于植物自然生长状态、 成本相对较低的方式生产优质种苗的一种植物组织培养技术。 2.植物无糖组织培养技术的特点 据相关资料报道，无糖组培快繁技术与传统的植物组织培养技术 相比，显著提高苗的质量和产苗率，可缩短培养周期，种苗生产综合 成本降低。具体表现在，可使用大型容器进行培养，而且培养容器一 般带有强制换气装置，加大了培养室中的空气流动，提高了光合速率。 无糖组培生产工艺简单，流程缩短，技术和设备的集成度提高， 降低了人工操作强度，更易于在规模化生产上推广应用。 由于植物无糖组培以C02代替糖作为植物体的碳源，对植物无糖 组培微繁殖中的容器换气次数、光照强度、C02浓度、培养基质、植 物生长调节剂进行调节，并通过监测反馈结合植株生长特性建立符合 植株生长要求的稳定供气系统和温度调控系统，从而解决了传统组织 培养中存在的污染率高、植物生长发育不良、生长迟缓、生理功能紊 乱、玻璃苗、畸形苗多等问题。 图片来源于网络资源 非洲菊培养12天后 有糖培养 无糖培养 从培养基质来看，常规培养中，培养基通常为琼脂等凝胶物质， 植物根系在凝胶中的发育经常较为脆弱，移植时容易损坏。而植物无 糖组织培养一般使用多孔透气的培养基质，如塑料泡沫、纤维素、蛭 石等。可以极大地改善组织培苗的根际环境，促进植株根系的发育， 提高移栽成活率。而且这些材料的价格远远低于琼脂，有的还可重复 使用，极大地降低了成本。 3.植物无糖组织培养技术的培养系统 目前已有学者和公司开发了一些无糖培养相关设备，如以下是 S.Zobayed等人(2000)设计的一个培养系统的示意图。 定时器 排气口 (带有过滤器) 培养室 穴盘（每个穴盘 有448个小至) 垂直通气管道 管道b 通过孔径为0.5m 的滤器系入高含 进气管道 营养罐 C0,的空气 气分布室 培养容器有两室组成，下室很窄，作为空气分布室，通过四个管 道和空气泵相通，每个管道的进出口都装有过滤器，以防微生物进入。 上室为培养室，培养室中放置高温高压的穴盘，通过管道b与营养罐 相连，营养罐通过管道与空气泵相连。打开空气泵，在压力的作用 下，营养液进入培养室，浸渍了培养基质和植株的根部区域。 4.植物无糖组织培养技术存在的问题 尽管植物无糖组织培养技术具有很多优点，但在实际应用中仍然 存在很多困难。例如，需要精细而复杂的容器内环境控制技术；增加 了环境调控的费用；培养的植物材料受到限制，植物无糖组织培养需 要高质量的牙和茎，需要一定的叶面积，适用于继代和生根培养而不 适于茎尖培养，适用于茎段方式增值，而不适于以芽增殖的植物。 尽管无糖植物组织培养技术还存在或多或少的问题，但是，随着 新材料、自动化和节能等技术的使用，无糖植物组织培养技术将成为 今后组织培养的新手段。 例1、下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是() A.培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压 B.一般通过改变培养基中的激素种类来影响愈伤组织的生长和分化 C.离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织 D.同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织，基 因型不一定相同 解析：培养基中添加蔗糖的目的是提供碳源和调节渗透压，A正 确；在再分化过程中，生长素高，促进根的分化，细胞分裂是比例高， 促进芽的分化，一般改变的是激素的含量而不是种类，B错误；植物 组