一种通过光质配比实现玉米组培的方法与流程

本发明创造属于植物组织培养技术领域，尤其是涉及一种通过光质配比实现玉米组培的方法。

背景技术：

植物组培即植物组织培养的简称，植物组织培养是植物无菌培养技术之一，是根据植物细胞具有全能性的理论，利用植物体离体的器官如根、茎、叶、茎尖、花、果实等)组织(如形成层、表皮、皮层、髓部细胞、胚乳等)或细胞(如大孢子、小孢子、体细胞等)以及原生质体,在无菌和适宜的人工培养基及光照、温度、pH等人工条件下，能诱导出愈伤组织、不定芽、不定根，最后形成完整植株的学科。

自上个世纪50年代起，玉米就开始被科学家做组培研究，时至今日，玉米组培一直被国内外研究人员作为研究其他植物组培的基础，也成为选择优质培养基的最佳方法。

在玉米组培过程中，外界环境条件对其诱导和继代有明显影响的因素主要有：温度和光照；温度高低的调节，以现在的技术已经不是问题，光照才是制约现在玉米组培的关键。

在植物的组织培养中，光照对其影响的主要表现为光照强度、光质、光周期。

光照强度对培养细胞的增殖和器官分化有重要影响，研究表明，合理的光照强度，可以使幼苗生长粗壮；光质对愈伤组织诱导，培养组织的增殖和器官的分化有明显影响；合理的光照周期对于培养组织的生长发育速度有明显提高。

在离体无菌培养条件下，光照的作用不是提供光合作用所需的能源，其主要作用是对器官的一种诱导反应，以促进小苗的形成、根部的发育等，只有当小苗的发育成带有真叶的幼苗时，光照才会成为光合作用的能量来源。

在传统的植物组培中，大多采用荧光型日光灯管提供光照，由于其所发出的光谱中包含400nm-800nm的全部光谱，可以满足组培过程中的光照需求；随着LED半导体照明的不断发展，荧光型日光灯管因为其能耗大、发热量高、寿命短等缺点逐渐被LED照明产品取代。

目前，市场上销售的LED植物灯种类很多，LED植物组培灯在其中占有很大比例，这些LED组培灯在功能上无疑都侧重于光照在组培中的光合作用，而忽略光照在组培中的诱导作用，其效果并不令人满意，因此造成了LED植物组培灯一直无法完全独立参与植物组培整个过程的局面，大多情况下，都是LED组培灯与荧光型日光灯管搭配使用。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种通过光质配比实现玉米组培的方法，由LED组培灯单独工作，调整LED组培灯光质配比，使得光照更加贴近玉米组培生长分化需求，加快幼苗生长速度，提高幼苗成活率。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种通过光质配比实现玉米组培的方法，包括以下步骤：

(1)选取玉米的离体器官组织或细胞作为外植体；

(2)将步骤(1)所述外植体放入培养基质中，并确保外植体处于适宜的温度环境；

(3)搭建以红光、蓝光、白光和红外光为基础且红光、蓝光、白光和红外光的光合光量子密度比例为7:2:1:1的LED复合灯光对外植体进行照射并观察外植体的再分化及生长状况。

进一步的，所述步骤(1)中的外植体为授粉后15天的玉米幼胚。

进一步的，所述步骤(3)中LED复合灯光的总光照光量子密度为50umol/m²/s。

进一步的，所述步骤(3)中对外植体进行照射的时间为60天。

进一步的，所述步骤(3)中所述红光波长选取为620-630/640-660nm，优选为657nm。

进一步的，所述步骤(3)中所述蓝光波长选取为440-460nm，优选为454nm。

进一步的，所述步骤(3)中所述白光选取6000K色温的正白光。

进一步的，所述步骤(3)中所述红外光波长选取为730-740nm，优选为735nm。

相对于现有技术，本发明创造所述的通过光质配比实现玉米组培的方法具有以下优势：

(1)本发明创造所述的通过光质配比实现玉米组培的方法，采用最精准光质配比方案，由LED组培灯单独实施，节约了能源的同时，满足了玉米组培过程中前期光诱导和后期光合作用的光质需求，并具有促使玉米在再分化过程中愈伤组织快速生长的功能。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造实施例所述的单色光源照射下外植体的出芽率比例图；

图2为本发明创造实施例所述的单色光源照射下外植体的生长趋势对比图；

图3为本发明创造实施例所述的各类复合配比光源照射下外植体的出芽率比例图；

图4为本发明创造实施例所述的各类复合配比光源照射下外植体的生长趋势对比图；

图5为本发明创造实施例所述的各类复合配比光源照射下外植体的叶片物质积累量比例图；

图6为本发明创造实施例所述的各类复合配比光源照射下外植体的根须数量比例图；

图7为本发明创造实施例所述的各类复合配比光源照射下外植体的根须长度比例图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

选取波长为657nm的红光、波长为454nm的蓝光、6000K色温的正白光和波长为735nm的红外光为光质配比基础。

设本发明创造的一个实施例为实施例一，该实施例一包括以下步骤：

(1)选取玉米的离体器官组织或细胞作为外植体；

(2)将步骤(1)所述外植体放入培养基质中，并确保外植体处于适宜的温度环境；

(3)搭建以红光、蓝光、白光和红外光为基础且红光、蓝光、白光和红外光的光合光量子密度比例为7:2:1:1的LED光源对外植体进行照射，照射60天后，观察外植体的再分化及生长状况。

步骤(1)中的外植体为授粉后15天的玉米幼胚。

步骤(3)中LED复合灯光的总光照光量子密度为50umol/m²/s。

本发明创造采用最精准光质配比方案，由LED组培灯单独实施，节约了能源的同时，满足了玉米组培过程中前期光诱导和后期光合作用的光质需求，并具有促使玉米在再分化过程中愈伤组织快速生长的功能。

设定红光代号为R，蓝光代号为B，白光代号为W，红外光代号为FR。

实施例二：

将实施例一中的玉米组培方法中的LED光源分别替换为红光、蓝光、白光和红外光的单色光源照射外植体并分别进行组织培养60天，在该四中单色光源照射下的出芽率如图1所示，在该四中单色光源照射下的生长趋势如图2所示，横轴为时间，纵轴为植株高度。

实施例三：

将实施例一中的玉米组培方法中的LED光源分别替换为A类、B类、C类、D类、E类、F类、G类和H类复合配比光源，其中光质比例的顺序为R：B：W：FR，各类复合光源配比如下：

在各类复合配比光源的照射下对外植体分别进行组织培养60天，外植体的的出芽率如图3所示，生长趋势如图4所示，横轴为时间，纵轴为植株高度，叶片物质积累量如图5所示，其中叶片物质为感光色素，根须数量状况如图6所示，根须长度状况如图7所示。

实施例一中的数据在实施例三中体现，通过对比实施例二和实施例三中的实验数据，在玉米组培中，组合光质对于促进玉米组培发育生长的效果要远远好于单色光质，其中FR和R在诱导出芽中起主要作用，B在胚芽后的愈伤组织发育初期作用较大，W在后期植株的生长发育中有明显优势，但是植物生产过程，全部使用单色光，会造成植物无法正常生产，可见植物生长过程需要多色光配合作用；值得注意的是经过组合后的光质，其配光比例的占有率与单色光所表现出的特性并不相同，反而会有负面作用；可以看出，玉米组织培养与其他植物生长需求一样对于光质的要求有一个最佳的临界点，经过我们验证对比，方案中的C光质配比方案无论是在诱导率、愈伤组织的增殖都较现有的光谱更为有效，这个光质配比也成为目前玉米组培中最佳光质配比方案。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。