電場技術在植物非試管快繁技術中的運用
發(fā)布者：徐偉忠，陳銀華，曹鵬飛 發(fā)布日期：2006-04-13 點擊次數(shù)：1197420
文摘:
本文針對傳統(tǒng)組培育苗技術存在的弊端與不足，提出了一種新型開放式的植物光自養(yǎng)微繁技術---植物非試管快繁，并就開放條件下無菌環(huán)境的創(chuàng)造及光自養(yǎng)潛能的激發(fā)提出了新的技術路徑---空間電場技術，通過綜合分析了空間電場對離體材料發(fā)育所起的生物效應，形成了在生產(chǎn)中具體運用的相關措施，最后指出了尚需深入研究的技術課題及廣闊發(fā)展前景。
關鍵詞:
植物非試管快繁；組培育苗；離體材料；空間電場；光自養(yǎng)；酶；內(nèi)源激素；根原基
引言:
植物非試管快繁技術是近年我國發(fā)展起來的一項全新育苗技術，是對于原來試管內(nèi)組培技術的一種提升與發(fā)展，也是無糖組培的放大與提高。傳統(tǒng)組培技術由于在營養(yǎng)液的基質配方中加入了糖等有機營養(yǎng)物質，這就會給培養(yǎng)過程帶來操作上的繁瑣，也就是在接種離體材料時需創(chuàng)造絕對無菌的環(huán)境，還要求組培容器與外界空氣環(huán)境的嚴密隔絕，否則一旦器具或空氣中的細菌真菌進入組培試管內(nèi)，就會依賴培養(yǎng)基中的糖與蛋白質等有機物為代謝能量而大量滋生繁殖，從而造成離體材料感染而導致組培的失敗。所以對于無菌操作這環(huán)節(jié)已成為組織培養(yǎng)技術操作上的關鍵，從而也大大增大了培養(yǎng)的投資。隨著人們研究及生產(chǎn)運用的不斷深入，發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng)基中不加糖，除卻細菌及真菌滋生的條件，可以讓組培的環(huán)境要求及操作環(huán)節(jié)更加簡化，也更利于生產(chǎn)運用與推廣。這就是無糖組培嘗試與運用的開始，它在基質中去糖后，再利用二氧化碳供給以彌補碳源的不足，同樣可以取得很好的培育效果，但在操作過程中還是離不開組培的各種器具及嚴格的人工環(huán)境，針對這些技術問題，一種新型的育苗技術在日本千葉大學產(chǎn)生了，命名為光自養(yǎng)微繁技術，它把容器再進一步放大，一個個敞開如浴缸一樣的大容器代替了組培的小試管，這種改變大大優(yōu)化了離體材料的光合自養(yǎng)條件，如透氣通風性、見光度都有了很大改善，使離體材料發(fā)育過程中的光合作用、呼吸代謝營養(yǎng)吸收、蒸騰作用等更為正常完善，不會像組培苗那樣，出現(xiàn)很多皮孔氣孔缺失、維管斷裂、玻璃化等纖弱少根的劣質苗現(xiàn)象。在開放且光照充足的高濃度二氧化碳環(huán)境下培育的苗更接近自然，它的自養(yǎng)同化能力很容易在培養(yǎng)過程中良好建立，這樣就減免了傳統(tǒng)組培需嚴格煉苗的環(huán)節(jié)，一株發(fā)育好的種苗只需稍作煉苗培育就有較高的移栽成活率。
上述這兩種育苗技術如日本千葉大學開發(fā)的光自養(yǎng)及無糖組培在技術上有了很大的改進，但在操作上及投資上還是較高，生產(chǎn)的實用性還是比較欠缺，而且在無菌的控制上還是有較高的要求。針對這問題，我們在前人基礎上，開發(fā)了適于我國當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平的實用型植物非試管快繁技術，它在技術上實現(xiàn)較大的創(chuàng)新與改進，使它在生產(chǎn)上能真正發(fā)揮作用。在殺菌方式上有了很大的發(fā)展與提高，從傳統(tǒng)化學殺菌改為電場物理殺菌，從密閉環(huán)境殺菌改為開放的空間殺菌，從小范圍殺菌改為大環(huán)境大空間殺菌，從組培的兼養(yǎng)改為光合效率最大化的全自養(yǎng)，從依賴于糖培養(yǎng)改為利用空氣中CO2碳源的同化培養(yǎng)[1]，從單純的依賴組培配方發(fā)育改為綜合利用物理電場與計算機控制以激發(fā)離體材料自身最大生理潛能的自養(yǎng)發(fā)育。這些殺菌及碳同化及酶激活等技術發(fā)展與改進，為種苗的快繁解決了污染及碳源供給的最重要問題，使該項技術在上的生產(chǎn)運用有了著實的保障。現(xiàn)就電場技術在植物快繁過程中的殺菌機理及生理效應在生產(chǎn)上運用作些簡要的綜述。
一、電場殺菌與代謝促進機理
地球上所有植物都是在地球空間電場作用的環(huán)境下進化與演變，一切生物都離不開地球電場的作用。植物也然，如采用電場屏蔽技術，在生長植物的上方施加一個屏蔽網(wǎng)，會大大影響植物的光合作用，這已被實驗所證實。究其原因在于，其實植物光合作用的過程就是一個光電反應的過程，在這個過程中施加電場可以直接影響與作用于光合生理，它通過影響電子的位移與躍遷來實現(xiàn)。根據(jù)這個機理，人們已開發(fā)成功用于調控光合作用的光合控制裝置，也就是植物電場發(fā)生器，通過給植物生長空間施加人為電場，可以使設施栽培環(huán)境下的瓜果蔬菜產(chǎn)量得以大幅度的提高，品質得以改善，如黃瓜的產(chǎn)量可以提高20-30%，霜霉病及白粉病可以得到有效的控制。
這些電場效應的產(chǎn)生主要在于生物的任何生理代謝過程，都是一個電生理的過程[2]，包括光合作用、呼吸作用、酶促反應、離子吸收、膜的滲透等，而且都是在有一定電位差存在的情況下才能完成各種代謝。不管是生長發(fā)育、營養(yǎng)間的源庫關系調配、還是根系對外界離子的吸收，信息的轉錄與表達，本質上都是細胞或物質間電子獲得與失去的過程。外加電場自然影響到植物組成的各種不同組織細胞及物質間電位變化，從而達到影響植物生理代謝與生長發(fā)育，這就是電場產(chǎn)生物效應的電生理學基礎，也是用于快繁促進生根發(fā)育的生理基礎?，F(xiàn)就與植物快繁過程相關的抑菌殺菌效應及促進植物離體材料發(fā)育的生理效應進行分析，并闡明它的運用原理。
1、空間電場的殺菌機理。
在開放的植物非試管快繁苗床中，雖然采用了珍珠巖基質可以有效地抑制菌類的滋生，但開放環(huán)境常
--來源：【浙江省農(nóng)科所農(nóng)業(yè)智能化快繁中心】