花卉试管苗
(1)外植体的选择 常用的外植体有两类,一类是带芽的外植体,如茎尖、侧芽、鳞芽、原球茎等,一类根、茎、叶等营养器官和花药、花瓣、花轴、花萼、胚珠、果实等生殖器官。其中最常用的外植体是茎尖,通常切块在0.5厘米左右,培养脱毒种苗,常用茎尖分生组织部,长度为0.1毫米以下。
(2)外植体的灭菌 常用的消毒剂有次氯酸钙、升汞、次氯酸钠、双氧水、70%酒精等。
(3)外植体接种 外植体接种需在无菌条件下进行。工作人员应穿工作服,戴口罩,用70%酒精擦手,超净工作台上要用70%酒精擦净。接种用的剪刀、镊子和器皿都要求无菌。接种后的培养容器置培养室,室温应控制在23~26℃,每天12~16小时光照,光照度为1000~3000勒克斯。
(4)诱导侧芽、不定芽或胚状体 常用的基本培养基为MS培养基。激素的种类和浓度对外植体的分化和增殖起着重要的作用,不同的花卉对激素的种类和浓度要求有差异。
(5)诱导生根 继代培养形成的不定芽和侧芽等一般没有根,要促使试管苗生根,须转移到生根培养基上,生根培养基一般应用1/2MS培养基,因为降低无机盐浓度有利于根的分化。不同盆栽花卉诱导生根时所需要的生长素的种类和浓度不同,一般常用吲哚乙酸(IAA)、萘乙酸(NAA)和吲哚丁酸(IBA)三种。
(6)炼苗 首先打开试管瓶塞,放阳光充足处让其锻炼1~2天,然后取出幼苗,用温水将琼脂冲洗掉,移栽到泥炭、珍珠岩、蛭石、砻糠灰等组成的基质中。基质使用前需高温消毒。移栽后要适当遮荫,可用塑料薄膜覆盖,保持较高空气湿度,温度维持在25℃左右,勿使阳光直晒。7~10天后要注意通风和补充浇水。20~40天,新梢开始生长后,小苗可转入正常管理。
⑵ 举例说明细胞工程的应用领域有哪些
细胞工程作为科学研究的一种手段,已经渗入到生物工程的各个方面,成为必不可少的配套技术。在农林、园艺和医学等领域中,细胞工程正在为人类做出巨大的贡献。
1、粮食与蔬菜生产
利用细胞工程技术进行作物育种,是迄今人类受益最多的一个方面。中国在这一领域已达到世界先进水平,以花药单倍体育种途径,培育出的水稻品种或品系有近百个,小麦有30个左右。其中河南省农科院培育的小麦新品种,具有抗倒伏、抗锈病、抗白粉病等优良性状。
在常规的杂交育种中,育成一个新品种一般需要8~10年,而用细胞工程技术对杂种的花药进行离体培养,可大大缩短育种周期,一般提前2~3年,而且有利优良性状的筛选。前面已介绍过的微繁殖技术,在农业生产上也有广泛的用途,其技术比较成熟,并已取得较大的经济效益。例如,中国已解决了马铃薯的退化问题,日本麒麟公司已能在1000升容器中大量培养无病毒微型马铃薯块茎作为种薯,实现种薯生产的自动化。通过植物体细胞的遗传变异,筛选各种有经济意义的突变体,为创造种质资源和新品种的选育发挥了作用。现已选育出优质的番茄、抗寒的亚麻、以及水稻、小麦、玉米等新品系。有希望通过这一技术改良作物的品质,使它更适合人类的营养需求。
蔬菜是人类膳食中不可缺少的成分,它为人体提供必需的维生素、矿物质等。蔬菜通常以种子、块根、块茎、插扦或分根等传统方式进行繁殖,化费成本低。但是,在引种与繁育、品种的种性提纯与复壮、育种过程的某些中间环节,植物细胞工程技术仍大有作为。例如,从国外引进蔬菜新品种,最初往往只有几粒种子或很少量的块根、块茎等。要进行大规模的种植,必须先大量增殖,这就可应用微繁殖技术,在较短时间内迅速扩大群体。在常规育种过程中,也可应用原生质体或单倍体培养技术,快速繁殖后代,简化制种程序。另外,还可结合植物基因工程技术,改良蔬菜品种。
2、园林花卉
在果树、林木生产实践中应用细胞工程技术主要是微繁殖和去病毒技术。几乎所有的果树都患有病毒病,而且多是通过营养体繁殖代代相传的。用去病毒试管苗技术,可以有效地防止病毒病的侵害,恢复种性并加速繁殖速度。目前,香蕉、柑橘、山楂、葡萄、桃、梨、荔枝、龙眼、核桃等十余种果树的试管苗去病毒技术,已基本成熟。香蕉去病毒试管苗的微繁殖技术已成为产业化商品化的先例之一。因为香蕉是三倍体植物,必须通过无性繁殖延续后代,传统方法一般采用芽繁殖,感病严重,繁殖率低;而采用去病毒的微繁殖技术不仅改进了品质,亩产量约提高30%~50%,很容易被蕉农接受。
近年来,对经济林木组织培养技术的研究也受到很大的重视。采用这一技术可比常规方法提前数年进行大面积种植。特别是有些林木的种子休眠期很长,常规育种十分费时。据不完全统计,现已研究成功的林木植物试管苗已达百余种,如松属、桉树属、杨属中的许多种,还有泡桐、槐树、银杏、茶、棕榈、咖啡、椰子树等。其中桉树、杨树和花旗松等大面积应用于生产,澳大利亚已实现桉树试管苗造林,用幼芽培养每年可繁殖40万株。
植物细胞工程技术使现代花卉生产发生了革命性的变化。1960年,科学家首次利用微繁殖技术将兰花的愈伤组织培养成植株后,很快形成了以组织培养技术为基础的工业化生产体系——兰花工业。现在,世界兰花市场上有150多种产品,其中大部分都是用快速微繁殖技术得到的试管苗。从此,市场供应摆脱了气候、地理和自然灾害等因素的限制。至今,已报道的花卉试管苗有360余种。已投入商业化生产的有几十种。中国对康乃馨、月季、唐昌蒲、菊花、非洲紫罗兰等品种的研究较为成熟,有的也已商品化,并有大量产品销往港澳及东南亚地区。
3、临床医学与药物
自1975年英国剑桥大学的科学家利用动物细胞融合技术首次获得单克隆抗体以来,许多人类无能为力的病毒性疾病遇到了克星。用单克隆抗体可以检测出多种病毒中非常细微的株间差异,鉴定细菌的种型和亚种。这些都是传统血清法或动物免疫法所做不到的,而且诊断异常准确,误诊率大大降低。例如,抗乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)的单克隆抗体,其灵敏度比当前最佳的抗血清还要高100倍,能检测出抗血清的60%的假阴性。
近年来,应用单克隆抗体可以检查出某些还尚无临床表现的极小肿瘤病灶,检测心肌梗死的部位和面积,这为有效的治疗提供方便。单克隆抗体并已成功地应用于临床治疗,主要是针对一些还没有特效药的病毒性疾病,尤其适用于抵抗力差的儿童。人们正在研究“生物导弹”——单克隆抗体作载体携带药物,使药物准确地到达癌细胞,以避免化疗或放射疗法把正常细胞与癌细胞一同杀死的副作用。
单克隆抗体可以精确地检测排卵期。新一代免疫避孕药也在研制之中,其基本原理是用精子,卵透明带或早期胚胎来制备单克隆抗体,将它们注入妇女体内,人体就会产生对精子的免疫反应,从而起到避孕作用。人类体外受精技术的日趋成熟,使人类对生育活动有了较大的选择余地,促进优生优育,提高人口素质,也为不孕症患者或不宜生育的人带来福音。
生物药品主要有各种疫苗、菌苗、抗生素、生物活性物质,抗体等,是生物体内代谢的中间产物或分泌物。过去制备疫苗是从动物组织中提取,得到的产量低而且很费时。现在,通过培养、诱变等细胞工程或细胞融合途径,不仅大大提高了效率,还能制备出多价菌苗,可以同时抵御两种以上的病原菌的侵害。用同样的手段,也可培养出能在培养条件下长期生长、分裂并能分泌某种激素的细胞系。1982年美国科学家用诱变和细胞杂交手段,获得了可以持续分泌干扰素的体外培养细胞系,现已走向应用。
4、繁育优良品种
目前,人工受精、胚胎移植等技术已广泛应用于畜牧业生产。精液和胚胎的液氮超低温(-196摄氏度)保存技术的综合使用,使优良公畜、禽的交配数与交配范围大为扩展,并且突破了动物交配的季节限制。另外,可以从优良母畜或公畜中分离出卵细胞与精子,在体外受精,然后再将人工控制的新型受精卵种植到种质较差的母畜子宫内,繁殖优良新个体。综合利用各项技术,如胚胎分割技术、核移植细胞融合技术、显微操作技术等,在细胞水平改造卵细胞,有可能创造出高产奶牛、瘦肉型猪等新品种。特别是干细胞的建立,更展现了美好的前景。
⑶ 哪些花卉通过植物快速繁殖得到了大规模生产
目前我国的植物快速繁殖技术已逐渐趋向完善。全国各地以快速繁殖为主的工厂化生产的苗木公司约有五六十家。大部分公司的苗木以内销为主,也有不少公司专做外销。以生物技术形成的快速繁殖产业正在蓬勃发展,而形成大规模工厂化生产是近20年来的事。20多年来我国植物的快速繁殖的发展大约经历了四个阶段。
1. 快速繁殖技术研究和技术准备时期(新中国成立之前到1970年)。早在30年代李继侗等就曾做过银杏离体胚的培养。新中国成立后,罗士韦在30年代与罗宗洛一起开创了植物离体根培养的研究,随后在幼胚培养及石刁柏与菟丝子茎尖培养方面进行了开创性探索,其中菟丝子茎尖培养成花现象已成为植物组织培养发展史中的经典之作。我国植物组织培养的研究在很长一段时间内仅限于胡萝卜、番茄根尖的培养,及人参、曼陀罗愈伤组织培养等基础性研究工作。70年代初才重新在上海植物生理研究所内得到部分的恢复。1973年建立了建兰和秋兰的无性繁殖系,并有少部分在试管内开花。同时对胡萝卜、烟草、人参外植体的脱分化与分化,尤其是在对外植体取材和培养基的配方方面展开了研究。
2. 植物快速繁殖的起始期,或称“试管苗”时期(1970~1980)。70年代,随着花药培养和单倍体育种的兴起,参与这项工作的约有五千多人的研究队伍和一千个研究工作单位。在五年之内召开了六次全国性有关组织培养的会议。1974年与1977年在广东召开了两次全国性花药培养会议。1974年、1975年与1977年分别在北京、上海、兰州召开植物细胞培养和体细胞杂交会议。1978年在北京又召开了中澳组织培养会议,并邀请加拿大、德、英、法、芬兰、朝鲜、日本和罗马尼亚等国的专家参加。此时,我国的植物组织培养研究得到了蓬勃发展,100余种植物花药培养获得单倍体,其中有些作物已培育成新品种,如烟草、水稻和小麦等。同时对培养基进行了改进,如朱至清等人的N6培养基已被国内外组织培养研究者们广泛应用,中科院遗传研究所的马铃薯简化培养基简便实用。组织培养技术已进入国际先进行列。这一阶段可以认为是植物组织培养技术在我国发展的鼎盛时期。
当时,我国组织培养无性系的快速繁殖被称为“试管苗”。做得较早并成功的是1974年,北京中科院植物研究所的陶国清等人与内蒙古、黑龙江、甘肃等省、自治区近60个单位协作,通过茎尖培养、快速育苗、病毒检测,获得无病毒的马铃薯苗,再以茎段进行快速繁殖。
1978年,罗士韦担任广西壮族自治区的科学顾问,不顾高龄亲自到广西指导组织培养技术,并举办农业生物学学习班,邀请国内知名教授如北大李正理、北农李竟全和华南师大潘瑞炽等前往授课,并由上海植物生理所的同仁指导实验。在广西多种经济植物,如甘蔗、桉树、罗汉果、金花茶等进行试管繁殖,在利用组织培养技术保存种质资源(金花茶等)等方面亦获得显著的成效。广西柳城甘蔗研究室的曾吉恕报道,用6个甘蔗品种的幼叶诱导形成胚状体,再筛选出优良的无性系,种植试管苗达30 000 m2。1980年由农业部和广西壮族自治区共同投资建成我国第一个柳城甘蔗试管苗工厂。时隔不久,桂林中科院广西植物所建立起第二个有规模的以花卉为主的试管苗工厂。这一时期进行树木快速繁殖种苗的有: 重庆柑橘所王大元等培育的柑橘、甘肃农大曹孜义等培育的葡萄、北京植物所陈维伦等培育的毛白杨和山新杨等; 花卉方面有: 上海植物生理所王熊等培育的建兰、李文安等培育的耐阴植物及上海园林所和复旦大学培育的香石竹等等。
⑷ 细胞工程
细胞工程是生物工程的一个重要方面。总的来说,它是应用细胞生物学和分子生物学和分子生物学的理论和方法,按照人们的设计蓝图,进行在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养。当前细胞工程所涉及的主要技术领域有细胞培养、细胞融合、细胞拆合、染色体操作及基因转移等方面。通过细胞工程可以生产有用的生物产品或培养有价值的植株,并可以产生新的物种或品系。
根据设计要求,按照需要改造的遗传物质的不同操作层次,可细胞工程学分为染色体工程、染色体组工程、细胞质工程和细胞融合工程等几个方面。
(1)染色体工程 染色体工程是按人们需要来添加或削减一种生物的染色体,或用别的生物的染色体来替换。可分为动物染色体工程和植物染色体工程两种。动物染色体工程主要采用对细胞进行微操作的方法(如微细胞转移方法等)来达到转移基因的目的。植物细胞工程目前主要是利用传统的杂交回交等方法来达到添加、消除或置换染色体的目的。
(2)染色体组工程 梁色体组工程是整个改变染色体组数的技术。自从1937年秋水仙素用于生物学后,多倍体的工作得到了迅速发展,例如得到四倍体小麦,八倍体小黑麦等。
(3)细胞质工程 又称细胞拆合工程,是通过物理或化学方法将细胞质与细胞核分开,再进行不同细胞间核质的重新组合,重建成新细胞。可用于研究细胞核与细胞质的关系的基础研究和育种工作。
(4)细胞融合工程 是用自然或人工的方法使两个或几个不同细胞融合为一个细胞的过程。可用于产生新的物种或品系(植物上用得多,动物上用得少)及产生单克隆抗体等。其中单克隆抗体技术利用克隆化的杂交瘤细胞分泌高度纯一的单克隆抗体,具有很高的实用价值,在诊断和治疗病症方面有着广泛的应用前途。
大规模的细胞培养可分为三个层次:单个细胞培养、组织培养和器官培养。植物细胞和原生质体培养技术可以用于育种,也可用于各类植物的快速繁殖,在培养无毒苗、长期贮存种子和生产次生代谢产物等方面发挥作用。动物细胞培养技术可用于制取许多有应用价值的细胞产品,如疫苗和生长因子等。利用细胞培养系统可进行毒品和药物检测;一些培养细胞可用于治疗。
细胞工程已经渗透到人类生活的许多领域,取得了许多具有开发性的研究成果,有的在生产中推广,收到了明显的经济和社会效益。随细胞工程技术研究的不断深入,它的前景和产生的影响将会日益地显示出来。
细胞工程
开放分类: 科学、科研、基因工程、细胞工程、细胞生物学
细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法,通过某种工程学手段,在细胞整体水平或细胞器水平上,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。根据细胞类型的不同,可以把细胞工程分为植物细胞工程和动物细胞工程两大类。
植物细胞工程
常用技术手段:植物组织培养,植物体细胞杂交。
理论基础:植物细胞的全能性。
植物组织培养
植物组织培养技术的应用范围:快速繁殖、培育无病毒植物,通过大规模的植物细胞培养来生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等。
植物体细胞杂交
植物体细胞杂交是用两个来自于不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞,并且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。
动物细胞工程
常用的技术手段:动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、胚胎移植、核移植等(动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础)
动物细胞培养
动物细胞能够分泌蛋白质,如抗体等。但是单个细胞分泌的蛋白质的量是很少的,要借助于大规模的动物细胞培养获得大量的分泌蛋白。
动物细胞培养技术的应用
生产许多有重要价值的蛋白质生物制品,如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。
动物细胞融合
动物细胞融合技术最重要的用途,是制备单克隆抗体。
单克隆抗体
要想获得大量的单一抗体,必须用单个B淋巴细胞进行无性繁殖,也就是通过克隆,形成细胞群,这样的细胞群就有可能产生出化学性质单一、特异性强的抗体——单克隆抗体。
单克隆抗体的应用
“生物导弹”,将药物定向带到癌细胞所在部位,消灭了癌细胞不伤害健康细胞。
生物技术发展到今天,细胞则成了科学家们随意发挥想象力的乐园,他们甚至可以把生命像积木那样组装起来,进行细胞水平上的生命组合游戏。生命组合的一个最具代表性的游戏是美国耶鲁大学教授克莱白特·L·马格特和罗伯特·M·彼德斯的杰作。他们在黑毛鼠、白毛鼠、黄毛鼠的受精卵分裂成8个细胞时用特制的吸管把8细胞胚吸出输卵管,然后用一种酶将包裹在各个胚胎上的粘液溶解,再把这三种鼠的8细胞胚放在同一溶液中使之组装成一个具有24个细胞的“组装胚”。马格特和彼德斯把“组装胚”移植到一只老鼠的子宫内,不久,一只奇怪的组装鼠问世了,这只组装鼠全身披着黄、白、黑三种不同颜色的皮毛。迄今为止,除组装鼠外,英国和美国还组装成功了绵羊和山羊的嵌合体——绵山羊。据说,世界各国科研人员热情高涨,正在组装“五位一体”。“六位一体”的生物,实在想象不出那样的生物会是什么样子。
细胞工程的应用
细胞工程作为科学研究的一种手段,已经渗入到生物工程的各个方面,成为必不可少的配套技术。在农林、园艺和医学等领域中,细胞工程正在为人类做出巨大的贡献。
1.粮食与蔬菜生产
利用细胞工程技术进行作物育种,是迄今人类受益最多的一个方面。我国在这一领域已达到世界先进水平,以花药单倍体育种途径,培育出的水稻品种或品系有近百个,小麦有30个左右。其中河南省农科院培育的小麦新品种,具有抗倒伏、抗锈病、抗白粉病等优良性状。
在常规的杂交育种中,育成一个新品种一般需要8~10年,而用细胞工程技术对杂种的花药进行离体培养,可大大缩短育种周期,一般提前2~3年,而且有利优良性状的筛选。前面已介绍过的微繁殖技术,在农业生产上也有广泛的用途,其技术比较成熟,并已取得较大的经济效益。例如,我国已解决了马铃薯的退化问题,日本麒麟公司已能在1000升容器中大量培养无病毒微型马铃薯块茎作为种薯,实现种薯生产的自动化。通过植物体细胞的遗传变异,筛选各种有经济意义的突变体,为创造种质资源和新品种的选育发挥了作用。现已选育出优质的番茄、抗寒的亚麻、以及水稻、小麦、玉米等新品系。有希望通过这一技术改良作物的品质,使它更适合人类的营养需求。
蔬菜是人类膳食中不可缺少的成分,它为人体提供必需的维生素、矿物质等。蔬菜通常以种子、块根、块茎、插扦或分根等传统方式进行繁殖,化费成本低。但是,在引种与繁育、品种的种性提纯与复壮、育种过程的某些中间环节,植物细胞工程技术仍大有作为。例如,从国外引进蔬菜新品种,最初往往只有几粒种子或很少量的块根、块茎等。要进行大规模的种植,必须先大量增殖,这就可应用微繁殖技术,在较短时间内迅速扩大群体。在常规育种过程中,也可应用原生质体或单倍体培养技术,快速繁殖后代,简化制种程序。另外,还可结合植物基因工程技术,改良蔬菜品种。
2.园林花卉
在果树、林木生产实践中应用细胞工程技术主要是微繁殖和去病毒技术。几乎所有的果树都患有病毒病,而且多是通过营养体繁殖代代相传的。用去病毒试管苗技术,可以有效地防止病毒病的侵害,恢复种性并加速繁殖速度。目前,香蕉、柑橘、山楂、葡萄、桃、梨、荔枝、龙眼、核桃等十余种果树的试管苗去病毒技术,已基本成熟。香蕉去病毒试管苗的微繁殖技术已成为产业化商品化的先例之一。因为香蕉是三倍体植物,必须通过无性繁殖延续后代,传统方法一般采用芽繁殖,感病严重,繁殖率低;而采用去病毒的微繁殖技术不仅改进了品质,亩产量约提高30%~50%,很容易被蕉农接受。
近年来,对经济林木组织培养技术的研究也受到很大的重视。采用这一技术可比常规方法提前数年进行大面积种植。特别是有些林木的种子休眠期很长,常规育种十分费时。据不完全统计,现已研究成功的林木植物试管苗已达百余种,如松属、桉树属、杨属中的许多种,还有泡桐、槐树、银杏、茶、棕榈、咖啡、椰子树等。其中桉树、杨树和花旗松等大面积应用于生产,澳大利亚已实现桉树试管苗造林,用幼芽培养每年可繁殖40万株。
植物细胞工程技术使现代花卉生产发生了革命性的变化。1960年,科学家首次利用微繁殖技术将兰花的愈伤组织培养成植株后,很快形成了以组织培养技术为基础的工业化生产体系——兰花工业。现在,世界兰花市场上有150多种产品,其中大部分都是用快速微繁殖技术得到的试管苗。从此,市场供应摆脱了气候、地理和自然灾害等因素的限制。至今,已报道的花卉试管苗有360余种。已投入商业化生产的有几十种。我国对康乃馨、月季、唐昌蒲、菊花、非洲紫罗兰等品种的研究较为成熟,有的也已商品化,并有大量产品销往港澳及东南亚地区。
3.临床医学与药物
自1975年英国剑桥大学的科学家利用动物细胞融合技术首次获得单克隆抗体以来,许多人类无能为力的病毒性疾病遇到了克星。用单克隆抗体可以检测出多种病毒中非常细微的株间差异,鉴定细菌的种型和亚种。这些都是传统血清法或动物免疫法所做不到的,而且诊断异常准确,误诊率大大降低。例如,抗乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)的单克隆抗体,其灵敏度比当前最佳的抗血清还要高100倍,能检测出抗血清的60%的假阴性。
近年来,应用单克隆抗体可以检查出某些还尚无临床表现的极小肿瘤病灶,检测心肌梗死的部位和面积,这为有效的治疗提供方便。单克隆抗体并已成功地应用于临床治疗,主要是针对一些还没有特效药的病毒性疾病,尤其适用于抵抗力差的儿童。人们正在研究“生物导弹”——单克隆抗体作载体携带药物,使药物准确地到达癌细胞,以避免化疗或放射疗法把正常细胞与癌细胞一同杀死的副作用。
单克隆抗体可以精确地检测排卵期。新一代免疫避孕药也在研制之中,其基本原理是用精子,卵透明带或早期胚胎来制备单克隆抗体,将它们注入妇女体内,人体就会产生对精子的免疫反应,从而起到避孕作用。人类体外受精技术的日趋成熟,使人类对生育活动有了较大的选择余地,促进优生优育,提高人口素质,也为不孕症患者或不宜生育的人带来福音。
生物药品主要有各种疫苗、菌苗、抗生素、生物活性物质,抗体等,是生物体内代谢的中间产物或分泌物。过去制备疫苗是从动物组织中提取,得到的产量低而且很费时。现在,通过培养、诱变等细胞工程或细胞融合途径,不仅大大提高了效率,还能制备出多价菌苗,可以同时抵御两种以上的病原菌的侵害。用同样的手段,也可培养出能在培养条件下长期生长、分裂并能分泌某种激素的细胞系。1982年美国科学家用诱变和细胞杂交手段,获得了可以持续分泌干扰素的体外培养细胞系,现已走向应用。
4.繁育优良品种
目前,人工受精、胚胎移植等技术已广泛应用于畜牧业生产。精液和胚胎的液氮超低温(-196摄氏度)保存技术的综合使用,使优良公畜、禽的交配数与交配范围大为扩展,并且突破了动物交配的季节限制。另外,可以从优良母畜或公畜中分离出卵细胞与精子,在体外受精,然后再将人工控制的新型受精卵种植到种质较差的母畜子宫内,繁殖优良新个体。综合利用各项技术,如胚胎分割技术、核移植细胞融合技术、显微操作技术等,在细胞水平改造卵细胞,有可能创造出高产奶牛、瘦肉型猪等新品种。特别是干细胞的建立,更展现了美好的前景。
Cell engineering:是指应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论与方法,按照人们的需要和设计,在细胞水平上的遗传操作,重组细胞的结构和内含物,以改变生物的结构和功能,即通过细胞融合、核质移植、染色体或基因移植以及组织和细胞培养等方法,快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的生物工程技术。
⑸ 以一种花卉为例论述其栽培技术
蝴蝶兰及其栽培技术
小类:蝴蝶兰
一、主要品种类型
蝴蝶兰属兰科多年生草轴型的附生兰,约有20个原生种。由于种间和属间杂交的结果,现在栽培的蝴煤兰种群十分复杂。据资料介绍,蝴蝶兰与其近缘属杂交的新品种有十几个,并形成新的属类。
常见栽培的蝴蝶兰品种分为粉红花系、白色花系、条花系、黄色花系、点花系5个系列。
二、成花机理
蝴蝶兰叶片基部有两个以上的腋芽,上下排列。其中一个为主芽,其它是副芽。这些芽分化至一定阶段则进入休眠状态。当外界环境适宜时,从最上面展开的一枚叶片向下,第三和第四枚叶片叶腋处的主芽可分化成花芽,其它副芽则仍处于休眠状态。当主芽受到破坏时,副芽可能萌发成营养芽。
蝴蝶兰形成花芽主要受温度影响,缩短光照和及早停止施肥有助于花芽的出现。如果温度保持在18℃以上,一年可长出4枚叶片,同时也形成花芽。如不能保持适当温度,花芽不易形成。原生蝴蝶兰在自然条件下,经过夏天高温进入秋季后晚间温度较低,可促进花芽的分化,到翌年春可以开花。在栽培条件下保持温度20℃以上,2个月后将夜间温度降至18℃以下,一个半月后可形成花芽并开始抽花箭。此时北方地区夜间需加温并增加光照,则7至10周就可以开花。花茎的出现率与每日低温处理的时间长短有关。在24小时中,低温处理18小时者花茎出现率几乎为100%,低温处理时间越短,花茎出现率越低,5小时低温处理,花茎出现率只有10%。另外,低温处理时间越长,花茎出现的越快。当花茎长到10厘米左右时结束低温处理最合适,若一直低温,反而会延迟花期。
三、繁殖方式
1.无菌播种法 通常是经过人工授粉,大量繁殖原种,授粉后2~3天花朵枯萎,说明授粉成功,同时加强肥水管理。在25℃左右、光照充足的环境中5~6个月后,果荚变黄绿即可采收。种子采收后立即用酒精消毒,分播于MS培养基上。接种后的培养瓶可以放在培养室中或有散射光的地方,温度20~25℃。当胚明显长大后,需给予2000勒克斯光照,相当于40瓦日光灯下15~20厘米,每天照射10~12小时。播种后2~3个月,第一枚叶片从原球茎的顶部中间生出。当出现2~3片叶时,原球茎伸长,并且第一条根生出。
播种后9~10个月,小苗可出瓶移植到盆中。由于播种较密,通常在长出第一枚叶片时进行分栽,分瓶后使每瓶幼苗保持20株左右为好。优良杂交品种不能用无菌播种法繁殖,否则后代分离十分严重,不能保持其优良性状。
2.组织培养法 如大批量繁殖,尤其是优良杂交品种,均采用组织培养法。正在生长中的蝴蝶兰芽是最理想的培养采集物。在蝴蝶兰组织培养生产中,培养基是极重要的生产材料,要具备4种培养基:一是适于形成原球茎的培养基,二是适于原球茎增殖的培养基,三是适于从扩原球茎分化芽和根的培养基,四是适于分化后的幼苗迅速生长的培养基。对蝴蝶兰来说,MS培
养基的配方是形成原球茎理想的材料。蝴蝶兰用狩野(1963年)培养基十蛋白胨3克十NAA1×10-6十KT 0.1×10-6时对于繁殖原球茎效果较好;一般来说,原球茎分化苗较容易。通常用基本培养基固体培养时就能分化幼苗和根。
先出芽后生根;形成新的个体;蝴蝶兰在选择促进幼苗生长的培养基上用配方:KYponex3克、10%~20%苹果汁1000毫升、蔗糖浓度3.5、琼脂15克,pH值5.0。蝴蝶兰组织培养过程中的光照强度要求2000勒克斯,光照时间为每天12小时,黑白交替。温度要求22~25℃,最好保持恒定温度,同时注意室内清洁,尽量避免外界空气交流。试管苗一般长至5~8厘米高,有3片以上的叶和2~3条根时,即可移出培养瓶移栽到盆中进行炼苗。注意炼苗时尽量不要碰伤根叶。
3.分株法 少量繁殖可采用分株法。栽培成熟的植株偶尔在其中基部或花茎上生出分枝或珠芽。待其稍长大,并已具备2~3条小根时,可将其剪下单独栽种即成新株。
四、栽培方式.
目前大规模生产主要用盆栽。一般用特制的素烧陶盆或塑料盆,以多孔浅盆为好。盆高不大于直径。盆栽材料主要有苔藓、蕨根或树蕨块(蛇木块),但成本高。现在常采用树皮块、椰子壳块、蛭石等。也有试验用纺织下脚料生产的人造盆栽基质栽植蝴蝶兰,取得了较好的效果。一般来说,只要是排水和通气性良好的盒栽基质,均可使用。
用苔藓和蕨根盒栽时,盆下部应充填碎砖块、盆片等粗拉状透水物。上面用1/3苔藓和2/3的蕨根(或蛇木屑)将蝴蝶兰苗栽植盆中,并稍压紧,能将兰苗固定在盆中即可。如完全用苔藓盆栽,应将浸透水的苔藓挤干,松散地包在兰苗根下部,轻压,但不可将苔藓压得过紧,因为苔藓吸水量大,
如压得太紧,易造成根部腐烂。苔藓的用量以花盆体积的1.3倍为准。
蛇木板即树蕨板,长约30厘米,宽20厘米,把用苔藓包好的蝴蝶兰植株用铜丝或尼龙丝固定在蛇木板上,管理得当,1个月左右新根开始生长。每7~10天施1次液体肥料。这种栽植方法简便易行。由于北方地区空气湿度低,干燥,应经常喷水或浸泡,也可在温室中加大空气湿度。
五、更换花盆和基质
换盆的最佳时期是春末夏初,花期刚过,新根开始生长时。换盆时的温度太低植株灰复慢,管理稍有不甚易引起植株腐烂。在冬季温度太低的环境一定不能换盆。
蝴蝶兰的小苗生长很快,春季栽在小盆中的试管苗,到夏季就可能需要换盆了。这种小苗开始时用盆栽植1株或几株,以后要根据生长情况逐步换大1号的盆栽培。切忌小苗直接栽在大盒里。小苗换盆不必将原植株根部盆栽基质去掉,以免伤根,只需将根的周围再包上一层苔藓或其它盆栽基质,栽种到大1号的新盆中即可。注意要使根茎部分与盆沿高相一致。生长良好的幼苗可4~6个月换1次盆。新更换的小苗在2周内需放荫蔽处,这期间不可施肥,只能喷水或适当浇水。
成苗蝴蝶兰盆栽1年以上需换盆或换基质。首先将兰苗轻轻从盆中扣出,用镊子将根部周围的旧盆栽基质去掉,要避免伤根,然后用剪刀将已枯死的老根剪去,再用盆把基质将根部包起来。注意要使根均匀地分散开,千万不可将几条根靠在一起。最后按上述栽培方法栽种在盒中或蛇木板上。
六、施肥与浇水
蝴蝶兰生长迅速,需肥量比一般兰花稍大。最常用和使用最方便的是液体肥料结合浇水施用。掌握的原则是少施肥、施淡肥。春天只能施少量肥。开花期完全停止施肥。花期过后。新根和新芽开始生长时再施以液体肥料。每周1次,喷洒叶面和盆基质中,施用浓度为2000~3000倍液。新叶已长出,并进入旺盛生长期,可在盆面施放少量固体农家肥以供给充足的养分。换盆
后新根未长出时,绝不可施肥,约1个月后,施一些稀释的液体肥料。夏季是蝴蝶兰的旺盛生长季节,应当连续施肥,液体肥料每周施用1次。晚间高温闷热的地区,对蝴蝶兰的生长不利,长势减弱,施肥对植株不利,最好停止施肥一段时间。秋末植株生长减慢,应减少施肥,过多往往造成植株过于旺盛生长,影响花芽的形成,致使以后不能开花。到10月底可停止施肥。冬季无加温设备的温室植物停止生长,此时施肥会引起根系腐烂。
适当浇水是养好盆栽蝴蝶兰的条件。一般来说,蝴蝶兰的根部忌积水、喜通风和干燥。如果水分过多,容易引起根系腐烂。通常浇水后5~6小时盆内仍很湿,就会引起根部腐烂。盆栽基质不同,浇水的时间间隔不同。苔藓吸水量大,可间隔数日浇水1次;蕨根、蛇木块、树皮块等保水能力差,可每日浇水1次。当看到盆内栽培基质表面变干,盆面呈白色时浇水。生长旺
盛时期浇水量要大,休眠期浇水量小。温度高,植株蒸发吸收水分快,应多浇水;反之温度低应少浇水。温度降至15℃以下时严格控制浇水,手摸着有点潮湿可不浇水,保持根部稍干。刚换盆或新栽植的植株,应相对保持盆栽基质稍干,要少浇水,以促进新根萌发,也可避免老根系腐烂。冬季是花芽生长的时期,需水较多,只要室温不太低,一旦看到盆栽基质表面变白、变干燥,就应及时浇水。
七、温、湿度及光照的调控
1.温度 适宜栽培温度为白天25~28℃,夜间18~20℃,幼苗夜间应提高到23℃左右。在这样的温度环境中,蝴蝶兰几乎全年都可处于生长状态,尤其是幼苗生长迅速;从试管中移出的幼苗一年半至两年即可开花。
蝴蝶兰对低温十分敏感,长时间处于平均温度为15℃时则停止生长。在15℃以下,蝴蝶兰根部停止吸收水分,造成植株的生理性缺水,老叶变黄脱落或叶片上出现坏死性黑斑,而后脱落,再久则全株叶片脱光,植株死亡。
我国大部分地区冬季温度偏低,往往因温度太低导致栽培失败。我国华北、东北和西北有些地区的温室有良好的供暖系统和保温措施,需要指出的是,这些地区的温室往往只在夜间供热,白天不供热,这对蝴蝶兰的栽培是不利的。白天温室的温度应保持在25~28℃,夜间18~20℃。
2.湿度 蝴蝶兰的原生地湿度较大,故栽培好蝴蝶兰要营造空气湿度大的环境。一般说来全年均应保持相对湿度在70%~80%。北方广大地区春秋冬三季气候干燥,必须设法提高栽培环境的空气湿度,可通过每日数次向地
面、台架、墙壁等处洒水,或向植物叶面少量喷水来增加局部环境的湿度。
3.光照 栽培蝴蝶兰切忌强光照射,应有良好的遮阴条件。蝴蝶兰的叶片虽然宽大、肥厚,叶片中贮存有丰富的水分,但叶表的角质层和抗干旱结构比较差,故一旦遇到阳光直射,水分丧失较快,水分补充不及时,叶片很容易出现日灼病。但是光线太弱又造成植株生长纤弱,容易发病。开花植株适宜的光照强度为2~3万勒克斯,幼苗在1万勒左右。蝴蝶兰栽培中常用遮阴网、竹帘或苇帘遮阴。华北地区冬春季经常是阳光灿烂,很少阴雨天,对
于温室栽培的蝴蝶兰需要遮阴。为了不因遮阴而降低室内温度,遮阴网应挂在温室内。遮阴量在20%~40%之间,冬季少遮,春季多遮。夏季阳光强气温高,遮阴网或竹帘应遮在温室玻璃外面,起到温室降温和遮阴的双重作用,其遮阴量应在60%以上。秋季遮光40%左右就可以了。
八、病虫害的防治
蝴蝶兰的幼苗最易感染细菌性褐斑病。因此幼苗出瓶时要加以保护,避免碰伤。栽植后保持较高的湿度,但叶面避免积水,并适当通风。成株易感染细菌性软腐病,该病发病初期在叶的末端出现水浸状的暗绿色斑点,而后扩展开来。一经发现病株应完全隔离。立即剪除有病的叶片并烧毁。感染蝴蝶兰的病毒病有虎头兰黑斑病、齿瓣兰轮斑病等。防治方法是:严格选用和栽种无病毒苗及播种苗,及时清除周围杂草。发现病毒病株立即拔除销毁。接触病株的工具和手及时消毒,栽种过病毒病株的盆及盆栽材料不可再用。
蝴蝶兰的虫害有粉虱、介壳虫等,可每7~10天喷洒一次杀虫剂。
⑹ 花卉繁殖地方组织培养快速繁殖法有什么意义
组织培养快速繁殖是指在无菌条件下,采用人工培养基及人工培养条件,对植物体离体器官、组织或细胞诱导分化,使其增殖、生长、发育而形成完整植株的繁殖方法,简称组培或组培繁殖,获得的无菌苗叫试管苗。
植物组培快繁是根据植物细胞具有全能性的理论基础发展起来的一项新技术。植物体上每个具有细胞核的细胞,都具有该植物的全部遗传信息和产生完整植株的能力。植物组培快繁具有以下意义:①组织培养与传统的无性繁殖相比,工作不受季节限制,而且经过组织培养进行无性繁殖,具有用材少、速度快等特点,能在短时间内获得大量整齐一致的植株;②在花卉育种上,主要在胚胎培养、单倍体育种、体细胞杂交和植物基因工程等方面应用较多。通过组织培养,可缩短育种年限和世代,也有利于基因突变中隐性突变的分离;③运用组织培养,苗木的复壮过程很明显,对于长期运用无性方法繁殖并开始退化的花卉种类,采用组培方法繁殖,可使个体发育向年轻阶段转化;④一些用无性繁殖方法来繁衍的花卉种类,易导致病毒积累,影响花卉的观赏效果。而植物在茎尖生长点区几乎不含病毒,可用茎尖培养来获得无病毒植株;⑤很多无性繁殖的植物因没有种子供长期保存,其种质资源传统上只能在田间种植保存,耗费人力物力,且资源易受人为因素和环境因素影响而丢失。而用组培可节省人力、物力,延长保存期。
由于组织培养不光需要大量的设备以适应无菌扩繁的条件,而且还需要繁琐的操作以完成组织的分离及培育,并且要有一定专业技能的人员来操作完成。因而一般的家庭条件下,如果不做商品化扩繁及销售的话,可不作考虑。在本书中对花卉组培的技术细节不作详细介绍。
⑺ 花卉的繁殖方式
繁殖是花卉繁衍后代,保持种质资源的手段。只有将种质资源保持下来,繁殖一定数量,才能为园林绿化所应用,满足园林绿化的需要。花卉的繁殖方式很多,大致可以分为有性繁殖、无性繁殖、孢子繁殖、组织培养四大类。
1.有性繁殖(sexual propagation)
有性繁殖也称种子繁殖(seed propagation),就是用种子培育成新植株的方法。近年来也有将种子中的胚取出,进行培养以形成新的植株,称为“胚培养”的方法。大部分一、二年生草花和多年生草花采用种子繁殖。如果使用的是F1代种子,需要每年制种。如翠菊、鸡冠花、一串红、金鱼草、金盏菊、百日草、三色堇、矮牵牛等。
2.无性繁殖(asexual propagation)
无性繁殖也称营养繁殖(vegetative propagation),是利用花卉的营养器官(根、茎、叶、芽)的一部分,使之发育成新植株的方法,是利用植物的再生能力进行繁殖新植株的方法。通常包括分生、扦插、嫁接和压条等繁殖方法。木本花卉、多年生花卉、多年生作一、二年生栽培的花卉,如月季、一品红、瓜叶菊等,仙人掌及多浆类植物也常用嫁接、扦插等方法。
无性繁殖的繁殖系数较小,植株根系分布浅、无主根或主根不发达,但可保持品种的优良特性,提早开花。
3.孢子繁殖(spore propagation)
孢子是在孢子囊中经过减数分裂形成的特殊细胞,它不经过两性结合,与种子的形成有本质的不同。蕨类植物中有不少种类为重要的观叶植物,除采用分株繁殖外,也可采用孢子繁殖。如肾蕨属、铁线蕨属、蝙蝠蕨属均可采用孢子繁殖。
4.组织培养(tissue culture)
将植物的细胞、组织或器官的一部分,在无菌条件下,接种到一定的培养基上,在培养容器内进行培养,从而形成新植株的方法,称为组织培养。从繁殖体的来源来说,组织培养依然是一种无性繁殖方法。组织培养主要用于大量生产无病毒商品花卉,尤其是观叶植物和鲜切花。采用组织培养的方法可在短期内繁殖出大量无病毒苗,是现代工厂化育苗的必由之路。同时,组织培养手段也常见于兰花的播种繁殖。组培苗又叫试管苗。
⑻ 花卉组培苗的成活率要怎样提高
组织培养成功与否,关键有3个:一是要选用适合外植体的培养基;二是适期移栽;三是精心做好移栽后的养护工作。
试管苗在生根培养基中,在生根后十几天,长出1~5条白色的根,根逐渐伸长并长出侧根和根毛,一般具有3~5个叶片和一个顶芽,这时移栽最好。通常春季移栽比夏季移栽成活率要高。
小苗出瓶前需先打开瓶盖,锻炼1~3天,提高它们对病菌和外界环境条件各种不良因素的抵抗能力。但时间不宜过长,否则培养基易污染生霉,造成小苗腐烂死亡。小苗出瓶时要用镊子轻轻取出,用力不可过猛,否则易损伤小苗茎部和根部。取出后用温水轻轻将根部残存的培养基洗净,不然也易引起微生物滋生,导致根腐或茎腐。
将小苗移栽在浅盆中,培养土宜选用通透性好、排水力强的疏松土壤,一般以沙土与蛭石各半为好。移栽前将土压平,用细孔喷雾器喷两次水,使土壤湿透。待水渗下后再进行移植。栽时先用镊子等在土壤上扎一个小穴,再将小苗放入栽好。移栽后采用浸盆法浇水,同时要注意保持较高的空气湿度。开始几天空气相对湿度宜保持在90%以上,并将花盆罩上塑料薄膜罩(上开几个小孔,以利通风),1周后再去掉薄膜罩。刚移栽的试管苗,在10天之内要注意遮阳。同时每隔1~2天用浸水法浇灌一次营养液。经过这样逐步锻炼,即可使小苗适应新环境,2~3周后移到室外,放置在散射光处,以后逐渐增加光照。在室外经过1~2周之后再分栽上盆。
近年来一些花卉组培试管苗,并不在试管中诱导生根,而是将愈合组织分化的小植株直接扦插到消过毒的插床内,采用间歇喷雾法,在保持适当温、湿度的条件下促其生根。这样处理的试管苗生长健壮,移植到花盆时均已形成良好的根系,有利于幼苗的成活和生长。
⑼ 植物试管苗的生长环境与自然环境相比有何不同
区别如下:
1、生态不同
试管苗长期生长在培养容器中,与外界环境隔离,形成了一个恒温、高温、高湿、弱光、无菌的独特生态环境。而自然环境中的环境变化较大。
2、营养物质不同
试管里面提供的各种元素、营养物质比较充分一些,人为的配置是非常合理的。而自然环境中的营养需要根据地域划分。
3、生长情况不同
培养基的PH值也是可认为调到最适的,并且在人工保护下生长环境安全,而外界的土壤不同地区PH值不同,并且容易遭到害虫破坏,生长过程中死亡或者受损,所以造成了两者的生长情况有很大不同。

(9)花卉试管苗扩展阅读:
试管苗瓶外生根正是省略了壮苗与生根这一培养程序 ,直接将粗壮的无菌芽用适宜的生长素处理甚至不处理扦插到适宜的基质上,让其生根,试管苗瓶外生根将壮苗与生根和试管苗出瓶种植与苗期管理两个程序合为一体。
植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统,利用计算机对植物生长的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度以及营养液等环境条件自动控制,使设施内植物生育不受或很少受自然条件制约的省力型生产方式。
参考资料来源:网络-试管苗(花卉术语)
参考资料来源:中新网-不同植物给予不同“光配方”
