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植物组织培养在园林植物培育中的应用概述

作者:腾昊组培室 发布时间:2018-12-19 18:43 浏览次数:

文章来源:腾昊组培室

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现代园林设计中,采用大量的植物进行造景不仅可实现美化环境、保护生态等功能,还可利用植物的种类、形态、数量以及不同的造景方式来组织空间景观,营造不同的环境。

在不同的季节里,种植不同花期的植物,可在不同时期产生不一样的景观效果。在园林设计过程中,设计者往往采用多样化的植物进行造景以体现独创性和新颖性,然而珍惜植物和特殊景观植物往往十分缺乏,因此这类植物的大量繁殖对园林建设显得十分重要。

植物组织培养

植物组织培养又称组培,是利用植物细胞的全能性,将已处于分化终端或正在分化的植物组织进行脱分化,诱导形成愈伤组织,并在此基础上形成新的芽基,再由芽基培育出一株完整的植株的技术。近年来,该技术手段被植物学、遗传学、育种学以及栽培学等学科领域广泛应用。

同样,在园林方面,通过植物组培加快植物繁殖,优化植物品质,降低植物成本。随着人们对生态、环境意识的加强,对现代园林中的植物景观越来越重视,对植物质量要求越来越高,对特殊珍惜植物需求量逐渐增加。通过植物组培技术所获得的植物在园林中的大量使用,使得趋于线条化的城市发生整体改变,让居住于其间的人们感受到四季的变迁以及生命的活力。

然而,目前我国园林中所采用的植物优良品种仍然较少,新品种尤其少,色彩丰富度比较低,新品种的价格昂贵,而植物组培技术的发展则有望为这些问题提供解决之道。本文从我国植物组织培养现状、组培技术原理及其在园林中的应用等方面进行一定的概述并进行了展望。

1 我国植物组织培养的现状及其原理

近10年来,我国各地许多农业科研院所和高校相继开展了植物组培的相关研究工作,使植物组培技术发展更加迅速。不少农业科研院所和高校对观赏植物、园艺作物、经济苗木等上千种植物进行了组织培养研究,取得了一定的成功。同时,在实验过程中总结出许多组培经验,有助于后续植物组培技术的进一步发展。利用通透性好的化学纤维、蛭石、沙子等材料代替琼脂作为培养基来改善根际环境,促进小植物生根。

植物组培技术,即将离体的植物器官、组织、细胞、胚体、原生质体等在无菌条件下培养在人工配制的培养基上,并给予其适宜的温度、湿度、光照等环境条件,诱发其产生愈伤组织或潜伏芽等,进而发育成一株完整植株的实验技术。

植物组织培养

2 植物组织培养技术在园林中的应用

植物组培技术与遗传工程技术相结合,在园林植物品种的改良与种苗大量繁殖具有举足轻重的地位,此外在优良品种繁殖改良中发挥了重要作用。

2.1 在花卉中的应用 观赏花卉是园林景观中不可缺少的一部分,其颜色和气味能够营造出甜美的气氛。例如,武汉大学的樱园、长沙烈士公园的桂花林等。我国育兰赏兰有着悠久的历史,兰文化更是有着深厚的历史积淀,兰花素而不艳,但高品质兰花稀缺且昂贵。兰花的传统繁育方式为室内分株的无性繁殖,或是从野外采集野生珍惜苗株。兰花种子极小,胚小且无子叶供应营养,故不易发芽。

此外,还须借助共生菌供给养分才能使其萌发。目前,育兰工作者可以利用细胞或组培由原球茎分化形成愈伤组织,进而获得试管苗后移入土壤,培养成植株。

兰花组培通常选择其适当的部位(如用茎尖、叶、叶尖等组织)作为培养材料,若就地取材的须进行表面灭菌,若无菌条件下获得的胚或幼苗可直接拿其各部分;其常用的培养基为MS培养基,其中含有较高含量的硝酸盐、钾和铵。兰花的组培需在恒温条件下进行,合适的温度以利于组织细胞的生长与分化;期间还需为愈伤组织提供生长素和激动素,以优化细胞生长并诱导分化形成植株。组培在花卉中的应用尤其是在兰花培养中研究较多。

例如,对兰科(Orchidaceae)10个物种的种子进行的离体萌发实验发现,用0.1 mol/L的氢氧化钠浸泡多花兰(Cymbidium floribundum)、寒兰(Cymbidium kanran)和套叶兰(Hippeophyllum sinicum)等的种子10~30min后其萌发率可提高10倍以上;发现肥皂水洗净后的风兰属(Neofinetia)成熟种子用70%的酒精浸泡30s利于其萌发;春兰(Cymbidium goeringii)和大花蕙兰(Cymbidium sp.) 的杂交种子经非共生萌发获得了无菌试管苗。

组培大大加快了普通兰花的繁殖速度,从而增加了兰花的供货量,开拓了兰花的商业市场。兰花在园林物种多样性方面起着非常重要的作用,其花香和花色引诱昆虫进行传粉。这些昆虫在为兰花传粉的同时,为园林其他植物的传粉创造了条件,利于保持生态平衡。兰花还具备美化环境、净化空气等生态作用。

2.2 在灌木和园林竹子中的应用 园林中为了营造植物的层次感,通常会栽种大量灌木,如红叶石楠(Photinia fraseri)、黄杨(Buxus sinica)、栀子(Gardenia jasminoides)等。在大量园林设计中,高品质或新品种的灌木并不被广泛采用,原因主要是其无法进行大规模的繁育。近年来,植物组培在灌木扩培和选育优良品种中起到了重要的作用。例如,竹子在现代园林中的利用非常频繁,但其传统的移竹、埋鞭、竹枝扦插等繁殖方法存在诸多问题。研究者开始着手竹类植物的组培,大量实验发现竹子组培和细胞培养体系可以克服竹子传统繁殖固有的很多缺点。例如,移栽难、成活率低、劳动量大等。探究表明,组培可以加快竹子的繁殖,优化竹子的品种。

2.3 在乔木中的应用 园林中乔木是必备的,单株乔木可做独景,大片可成林。一棵具有优秀景观效果的树可以使整个院子独树一帜。在园林里,即使是一棵普通的樟树,若其品种优良、长势好,可能产生高于其本身价值好几倍的价格。此外,柏科植物中大多数树种具有材质优良、耐腐朽的特点,可作为建筑、桥梁、家具等用材;柏科植物树形高大挺拔,叶色亮丽,常被作为园林绿化或庭园观赏植物。但是,现实中柏树的需求量远大于其生产量。国内研究者通过组织培养繁殖的柏科无性系苗木能够保持母本的优良性状,利于柏科遗传改良和新基因型树种的形成;而且组培还不会受到季节、取材数量等方面的制约。但是,目前乔木的组培技术并不像花卉和灌木一样成熟,尚待进一步深入探究。

植物组织培养

近年来,植物组培技术日趋成熟,在园林植物的各个领域都有涉及,对于园林花卉、灌木、乔木等都有很大的贡献。该技术的充分应用可有效降低苗木的成本,培育出大量的优良品种,实现大规模育苗的可能。但是,相对国外而言,我国的植物组培技术还并不成熟,相关设备还不发达。例如,我国研究者仅对植物的某些特定组织部位进行了相关研究,缺乏全面系统性的工作;相关专业技术和管理人员缺乏;实验和规模化生产的设备较为落后;缺乏具有国际竟争力的高质量品种的组培植物。

在未来,随着植物组织培养研究的进一步深入开展,上述问题势必得以解决,从而将在更大程度上推动园林植物的繁育,为我国园林绿化事业提供新颖、高品质的绿化植培树种。

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