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傳統的組培微環境介紹

時間:2014-11-04來源:http://www.bngkd.com/news/58.html

  組培環境包括組培苗周圍的氣體環境和根圈環境。具體而言,對于組培室的光照,目前一般多采用白色熒光燈作為基本光源,因為其光譜較符合試管培養的需要,并且可相對均勻地照射培養架。但徐志剛等研究評價了常用4種植物補光光源的能量分布及其光合有效生理輻射效能後,認為稀土元素粉熒光燈是目前市場上可選的用于組培補光的最佳高效光源。光源一般多位于培養容器上方,即垂直照射。但随着植株生長,容器内上層葉片對下部葉的遮光影響加重。有實驗表明,采用側面照光可達到降低馬鈴薯節間距,增加葉面積的效果。采用光學纖維或其他薄而小的光源,能夠實現側向補光。光量是指組培苗表面所接收到的與光合作用有關的光量子束。
  植物的光合作用随光量的增加而提高,當光量增加達到一個限度後,光合強度反而下降,這個臨界的光量值就是光合作用的光飽和點。大多數物種組培苗的光飽和點較低,一般在100-150umol·m-2·s-1之間。但對于培養容器内外的光量子密度PPFD,則随培養容器本身不同和空間排列方式,及封口材料類型不同而存在很大差異。當超過光飽和點後,光合作用的效率就會下降,并造成光器官的不可逆損傷。現組培過程中現仍以16小時光照和8小時黑暗為多。
  組培室的溫度一般設定為恒溫。傳統培養條件下,光照時培養容器内的溫度大約比外界高10C。傳統的組培苗小苗生長在一個密閉的小玻璃瓶或是其他小型容器裡,這種密閉環境也大大地制約了容器内外的氣體交換。由于培養容器的相對密封性,氣體流通速率低(0--25mm/s),造成二氧化碳氣體和水蒸氣的擴散能力減弱。因此,容器内CO2濃度有很大的起伏,它随暗期的增長而增高,暗期結束時CO2濃度達到峰值,不同植物峰值不同。同時随着光期的開始,容器内CO2濃度急速下降,1-2h後低于100uL·L-1,整個光期維持在55-80uL·L-1低水平狀态,僅比C3植物平均CO2補償點(約45-65uL·L-1)略高。
  由此可知,綠色莖葉小植物體可進行光合作用,CO2虧缺限制了光合能力的發揮。據日本的Kozai等研究發現,在傳統的組培方式下,小苗接受光照後不久(一般在光照後1h),瓶子内的CO2濃度就下降到作物光合作用的平均補償點(50ūl/l左右)以下,以後就一直維持在這個水平,使組培苗處于CO2饑餓狀态,這使小苗的光合自養作用受到嚴重抑制。
  因此,在傳統的組培方式下必須在基質中外加糖作為組培苗生長所必須的碳源,因小苗主要以異養的方式進行生長;培養容器内的空氣相對濕度也常維持在高濕狀态(95%一100%),抑制了葉片的蒸騰作用,進而造成組培苗葉片氣孔功能的喪失,降低了組培苗移栽後的成活率。相對密封的培養條件也易造成乙烯等有毒氣體的積累。組培基質中糖的存在和高濕的環境是組培苗易遭污染的主要原因,為了防止污染,不得不進行煩瑣的手工滅菌,增加了勞動強度和生産成本。
  因此,傳統組培環境特征可以概括為:溫度變化大,相對濕度高,光照強度低、CO2濃度日變化大、有毒物的持續積累以及微生物污染菌的大量生長。這些環境導緻組培苗的蒸發量低、光合能力低。水和營養成分以及CO2的吸收率減少、暗呼吸作用增高和組培苗的損失率高等問題,進而引起組培苗生長緩慢。

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