一种带菌离体植物材料组织培养基及组织培养方法
【专利摘要】本发明公开了一种带菌离体植物材料组织培养基及组织培养方法。本发明的带菌离体植物材料组织培养基,包括植物固体培养基及位于其上层的浓度为2000?2500mg/L的先锋霉素溶液。在实际组培过程中,将带菌离体植物材料接种于植物固体培养基上,然后在植物固体培养基表面加入先锋霉素溶液,再进行组织培养,这种培养方式在达到高效抑菌同时避免对离体培养材料的毒副作用,成功的解决了带细菌的植物材料的组培苗生产过程中瓶颈问题,有效完成增殖、生根过程,生产出所需的植物组培苗;该方法可以应用于多种带细菌的离体培养植物材料,抑菌效率高,生产安全可靠,具有操作性强,生产效率高等优点,应用前景广阔。
【专利说明】
一种带菌离体植物材料组织培养基及组织培养方法
技术领域
[0001]本发明属于植物组织培养技术领域,具体涉及一种带菌离体植物材料组织培养基及组织培养方法。
【背景技术】
[0002]植物组织培养已广泛应用于农业生产中的多个领域,已经在种苗脱毒生产、种苗快速繁殖、植物新资源的规模化应用、植物新品种选育等方面给现代农业产生了深远的影响,是农业生物技术在现代农业应用上的典范,是现代种业的重要组成部分。目前,我国植物组培苗已经在花卉、果树、阴生植物、药用植物等取得了大面积的推广与应用,全世界植物组培苗的年贸易额已超过150亿美元,并且,每年以超过10%的速度在递增。利用基于离体培养技术的植物种苗组培快繁方法来生产种苗,比常规繁殖方法快万倍乃至十万倍以上,一个植株一年可以繁育几万到几百万个植株。利用组培快繁技术来繁殖种苗的成本非常低廉,比用常规的种苗生产方法生产成本低10倍以上。并且,对一些营养繁殖系数低且不能通过种子繁殖的农业植物(如香蕉等)、或在自然条件下种子难以萌发的植物(如铁皮石斛等)、或数量稀少的优良材料(如生产过程中发现的某些优良变异单株等)而言,如果没有组培快繁技术,要想实现其规模化产业化生产是非常困难的,对一些通过种子来繁殖时农艺性状会出现分离的作物(如番木瓜等)而言,如果没有种苗的组培脱毒快繁技术,要想进一步提高其生产效益也是非常困难的。正是基于种苗组培快繁技术在繁殖速度高和成本低廉等方面的优势,植物种苗组培快繁目前已在农业领域发展成了一个巨大的产业,并取得了巨大的社会经济效益。我省的种苗组培快繁产业年产值和技术在全国处于领先地位,目前我省涉及到利用组培快繁来生产种苗的农业植物有300多种,估计组培产业年产值在10亿元以上。
[0003]目前在组培苗生产过程中,污染率偏高、有些植物褐化严重、种苗玻璃化和变异率高等问题在许多种苗生产企业依然严重存在,这些问题的存在严重阻碍了组培苗生产成本的进一步降低。特别是很多组培苗生产企业经过多年的生产后,由于生产环境变差及其生产工具老化等原因影响,细菌污染的发生概率大大增加。
[0004]目前,国内已有于培养基高温灭菌前往培养基中添加抗生素的抑菌报道,这种方法一是经过高温消毒对其抑菌力有一定的破坏,同时溶于培养基中的抗生素对离体培养材料产生的毒副作用比较大。在植物组培苗生产过程中控制污染发生是其关键技术之一,细菌污染的发生概率比较高,造成生产企业成本过高乃至失败。因此,开发一种在离体植物材料组培苗生产过程中能有效抑菌且对培养材料不产生毒副作用(或极小毒副作用)的组织培养基及组织培养方法极为重要。
[0005]目前还未见有先将医用的先锋霉素配制高浓度的无菌先锋霉素溶液,无菌条件下添加到培养基表面上形成固液两相培养方式来达到高效抑菌同时避免对离体培养材料的毒副作用的报道和专利申请。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于解决因发生带细菌后的植物材料不但扩大细菌污染范围而且导致细菌污染材料不能利用的问题,开发出一种有效的针对组培苗生产中已经发生带细菌的离体植物培养材料继续有效地利用其增殖、生根完成组培苗生产的组织培养基及组织培养方法O
[0007]本发明的第一个目的是提供一种带菌离体植物材料组织培养基,包括,植物固体培养基及位于其上层的先锋霉素溶液。
[0008]优选,所述的先锋霉素溶液的浓度为2000-2500mg/L。
[0009]优选,所述的先锋霉素溶液在植物固体培养基上层形成的厚度为l-2mm。
[0010]优选,所述的先锋霉素溶液是将医用先锋霉素溶于无菌水而制备得到的。
[0011]优选,所述的植物固体培养基是用于植物组织增殖或生根培养的固体培养基。
[0012]优选,所述的植物为铁皮石斛、金线莲、香蕉、番木瓜、白掌或蔓绿绒。
[0013]本发明的第二个目的是提供一种带菌离体植物材料组织培养方法,将带菌离体植物材料接种于植物固体培养基上,然后在植物固体培养基上层加入先锋霉素溶液,再进行组织培养。
[0014]优选,所述的先锋霉素溶液浓度为2000-2500mg/L,所述的先锋霉素溶液在植物固体培养基上层形成的厚度为l-2mm。
[0015]本发明的第三个目的是提供所述的带菌离体植物材料组织培养基在带菌离体植物材料培养中的应用。
[0016]优选,所述的带菌离体植物材料组织培养基在带菌离体植物材料增殖、生根培养中的应用。
[0017]本发明选择医用的先锋霉素针剂为使用的抗生素,无菌条件下将其配制成其高浓度(2000-2500mg/L)的无菌先锋霉素溶液,无菌条件下将其添加到已经灭菌冷却凝固的植物固体培养基表面上,形成了固液两相的培养方式来达到高效抑菌同时避免对离体培养材料的毒副作用,成功的解决了带细菌的植物材料的组培苗生产过程中瓶颈问题,有效完成增殖、生根过程,生产出所需的植物组培苗。本发明利用高浓度的无菌先锋霉素溶液,可以应用于多种带细菌的离体培养植物材料,可以在对离体培养材料增殖和生根生长影响极低的条件下完成其组培苗工厂化生产过程,抑菌效率高,生产安全可靠,特别是对一些经济价值高的兰科植物的带菌材料的组培苗生产十分有效,而且具有操作性强,生产效率高等优点,应用前景广阔。
【具体实施方式】
[0018]以下实施例是对本发明的进一步说明,而不是对本发明的限制。
[0019]实施例1
[0020]1.材料:此实施例的实验材料为带菌的铁皮石斛(Dendrobium officinaleKimura et Migo)离体培养材料。
[0021]铁皮石斛为我国常用名贵中药,由于长期无节制的采挖,加之本身繁殖率低,自然资源枯竭,现为国家重点保护的药材品种。具有滋阴清热。生津益胃,润肺止咳等功效,用于热病伤津,口干烦燥,病后虚热等多种病症。现代药理研究表明,石斛还具有抗肿瘤、抗衰老、增强人体免疫力及扩张血管的作用。铁皮石斛原产区大多处于温带和亚热带,全年气候温暖、湿润,冬季气温在(TC以上。在进行铁皮石斛的规模化种植时,要根据铁皮石斛的生长习性,考虑场地的光照、温度、湿度、通风等多种自然因素进行精细管理。目前铁皮石斛的规模化生产的种苗基本上来自于无菌播种。
[0022]2.无菌先锋霉素溶液的配制
[0023]购买医用注射的先锋霉素针剂若干瓶(每瓶Ig装)。选用带吸管的250mL滴瓶以及100mL的量筒清洗干净,晾干后用报纸将其包装好后于1.06kg/cm2(12rC)条件下灭菌20min,另用500mL的兰花瓶注入300mL的无离子水,于1.06kg/cm2 (121 °C )条件下灭菌30min,获得无菌水。将以上的药品、器具、无菌水放置于超净工作台上,无菌条件下配制成2500mg/L的无菌先锋霉素溶液,并将该无菌先锋霉素溶液分装于无菌的滴瓶中,用无菌牛皮纸将滴瓶的瓶颈部密封后放置4°C冰箱条件下保存待用。
[0024]3.培养基配制
[0025]根据培养材料铁皮石斛组培苗生产的要求,分别配制其增殖培养基PB3和生根培养基
[0026]PR2。具体配方为:增殖培养基PB3:花宝I号1.5g/L+花宝2号1.5g/L+椰子乳200mL/L+活性炭2g/L+6-BA 2.0mg/L+NAA 0.2mg/L+蔗糖 15g/L+琼脂6g/L;生根培养基PR2:花宝 I号lg/L+花宝2号lg/L+蛋白胨2g/L+NAA1.0mg/L+活性炭2g/L+体积分数10% (终浓度)香蕉汁+蔗糖15g/L+琼脂6g/L。以上两种培养基均调整pH为5.4,然后于1.061^/0112(121°(:)条件下灭菌20min,冷却待用。
[0027]所使用的花宝I号(HYPONeXI)为美国生产中国台湾台和园艺企业股份有限股份有限公司分装产品。花宝2号(HYPONeX 2)为美国Haponex公司产品,其N: P: K = 20:20:20。
[0028]4.带菌材料接种操作与培养
[0029]将无菌先锋霉素溶液从冰箱取出放置超净工作台上,按正常的操作切割带菌的铁皮石斛离体培养材料,插植于增殖培养基PB3上,接着往增殖培养基PB3表面(上层)注入5mL的无菌先锋霉素溶液,该溶液层厚度约为1_,形成了固液两相的状态,最后盖上瓶盖,完成接种操作。增殖培养条件为培养温度为(25 ± 2) °C,光照强度I 500-2 OOOLx,光照12h/d。一般45天为I个继代增殖周期,每I个继代增殖周期后的增殖倍数为2?4倍。当培养一个继代周期后,铁皮石斛离体培养材料的细菌在先锋霉素溶液的作用下得到明显的抑制,同时培养材料的增殖和生长不受明显的影响。以此为分化材料再次重复进行以上的接种操作和添加先锋霉素溶液于培养基的表面,盖上瓶盖,培养;如此循环,可以达到平常无菌材料的组培苗生产效果。
[0030]按正常的操作切割待进行生根培养的带菌的铁皮石斛离体培养材料,插植于生根培养基PR2上,接着往生根培养基PR2表面(上层)注入5mL的无菌先锋霉素溶液,该溶液层厚度约为1mm,形成了固液两相的状态,最后盖上瓶盖,完成接种操作。生根壮苗培养条件为培养温度为(26 ± 2) °C,光照度2 000-3 OOOLx,光照12h/d。生根壮苗培养周期为60-90天。生根培养基上的芽能够正常的长根和生长,直至出瓶移栽。
[0031]5.组培苗移栽:当生根组培苗长至4?8厘米高时,在自然光照下炼苗10天。然后打开瓶塞,用镊子把组培苗从培养瓶中取出,洗掉根部培养基,栽入由树皮和锯末等量混合成的基质中。注意浇水、遮荫、保温和保湿,成活率可达95%以上。
[0032]实施例2
[0033]1.材料:此实施例的实验材料为带菌的金线莲(Anoectochilus roxburghii(wall)lindl.)离体培养材料。
[0034]金线莲别名金线兰、金丝草,是兰科(Orchidaceae)开唇植物花叶兰属(Anoectochilus B1.)多年生珍稀草本植物,我国有23种左右,其中部分种全草民间作药用,为传统珍稀名贵中药材,它在民间使用范围较广,多用于治疗糖尿病、高血脂、乙型肝炎等疾病,素有“药王”、”金草”、“神药”、“乌人参”等美称,被称为“药中之王”。
[0035]2.无菌先锋霉素溶液的配制
[0036]购买医用注射的先锋霉素针剂若干瓶(每瓶Ig装)。选用带吸管的250mL滴瓶以及100mL的量筒清洗干净,晾干后用报纸将其包装好后于1.06kg/cm2(12rC)条件下灭菌20min,另用500mL的兰花瓶注入300mL的无离子水,于1.06kg/cm2 (121 °C )条件下灭菌30min,获得无菌水。将以上的药品、器具、无菌水放置于超净工作台上,无菌条件下配制成2000mg/L的无菌先锋霉素溶液,并将该无菌先锋霉素溶液分装于无菌的滴瓶中,用无菌牛皮纸将滴瓶的瓶颈部密封后放置4°C冰箱条件下保存待用。
[0037]3.培养基配制
[0038]根据培养材料金线莲组培苗生产的要求,分别配制其增殖培养基和生根培养基。具体配方为:增殖培养基:MS+6-BA 5.0mg/L+NAA 0.5mg/L+蛋白胨2g/L+蔗糖30g/L+琼脂6g/L;生根培养基:MS+NAA1.0mg/L+活性炭2g/L+体积分数10% (终浓度)香蕉汁+蔗糖30g/L+琼脂6g/L。以上两种培养基均调整pH为5.4,然后于1.06kg/cm2(12rC)条件下灭菌20min,冷却待用。
[0039]4.带菌材料接种操作与培养
[0040]将无菌先锋霉素溶液从冰箱取出放置超净工作台上,按正常的操作切割带菌的金线莲离体培养材料,插植于增殖培养基上,接着往增殖培养基表面(上层)注入1mL的先锋霉素溶液,该溶液层厚度约为2mm,形成了固液两相的状态,最后盖上瓶盖,完成接种操作。增殖培养条件为培养温度为(23±2)°C,光照强度I 500-2 OOOLx,光照10h/d。一般45天为I个继代增殖周期,每I个继代增殖周期后的增殖倍数为3?5倍。当培养一个继代周期后,金线莲离体培养材料的细菌在先锋霉素溶液的作用下得到明显的抑制,同时培养材料的增殖和生长不受明显的影响。以此为分化材料再次重复进行以上的接种操作和添加先锋霉素溶液于培养基的表面,盖上瓶盖,培养;如此循环,可以达到平常无菌材料的组培苗生产效果。
[0041]按正常的操作切割待进行生根培养的带菌的金线莲离体培养材料,插植于生根培养基上,接着往生根培养基表面(上层)注入1mL的先锋霉素溶液,该溶液层厚度约为2mm,形成了固液两相的状态,最后盖上瓶盖,完成接种操作。生根壮苗培养条件为培养温度为(25 ± 2) °C,光照度2 000-3 OOOLx,光照10h/d。生根壮苗培养周期为60天。生根培养基上的芽能够正常的长根和生长,直至出瓶移栽。
[0042]5.组培苗移栽:当生根组培苗长至5?8厘米高时,在自然光照下炼苗10天。然后打开瓶塞,用镊子把组培苗从培养瓶中取出,洗掉根部培养基,栽入由泥炭土和蛭石等量混合成的基质中,移栽后用800倍多菌灵淋透。注意浇水、遮荫、保温和保湿,成活率可达95%以上。
[0043]实施例3
[0044]采用类似于实施例1和实施例2中的方法,将2000-2500mg/L的无菌先锋霉素溶液用于香蕉、番木瓜、白掌或蔓绿绒的带菌的离体培养材料,也都能达到正常的无菌离体培养材料的增殖、生根培养效果,组培苗移栽后的成活率均能达到95%以上。
【主权项】
1.一种带菌离体植物材料组织培养基,其特征在于,包括植物固体培养基及位于其上层的先锋霉素溶液。2.根据权利要求1所述的带菌离体植物材料组织培养基,其特征在于,所述的先锋霉素溶液的浓度为2000-2500mg/L。3.根据权利要求1所述的带菌离体植物材料组织培养基,其特征在于,所述的先锋霉素溶液在植物固体培养基上层形成的厚度为l_2mm。4.根据权利要求1所述的带菌离体植物材料组织培养基,其特征在于,所述的先锋霉素溶液是将医用先锋霉素溶于无菌水而制备得到的。5.根据权利要求1所述的带菌离体植物材料组织培养基,其特征在于,所述的植物固体培养基是用于植物组织增殖或生根培养的固体培养基。6.根据权利要求1所述的带菌离体植物材料组织培养基,其特征在于,所述的植物为铁皮石斛、金线莲、香蕉、番木瓜、白掌或蔓绿绒。7.一种带菌离体植物材料组织培养方法,其特征在于,包括以下步骤:将带菌离体植物材料接种于植物固体培养基上,然后在植物固体培养基上层加入先锋霉素溶液,再进行组织培养。8.根据权利要求7所述的带菌离体植物材料组织培养方法,其特征在于,所述的先锋霉素溶液浓度为2000-2500mg/L,所述的先锋霉素溶液在植物固体培养基上层形成的厚度为1-2mmο9.权利要求1所述的带菌离体植物材料组织培养基在带菌离体植物材料培养中的应用。10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,权利要求1所述的带菌离体植物材料组织培养基在带菌离体植物材料增殖、生根培养中的应用。
【文档编号】A01H4/00GK106069789SQ201610693912
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月19日 公开号201610693912.0, CN 106069789 A, CN 106069789A, CN 201610693912, CN-A-106069789, CN106069789 A, CN106069789A, CN201610693912, CN201610693912.0
【发明人】吴坤林, 曾宋君, 张建霞, 郑枫, 段俊
【申请人】中国科学院华南植物园