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植物組織培養(yǎng)中的染菌及預(yù)防

植物組織培養(yǎng)中的染菌及預(yù)防

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組織培養(yǎng)是一種快速發(fā)展的植物繁殖技術(shù),已在單倍體育種、細(xì)胞突變體篩選、種苗脫毒復(fù)壯、種質(zhì)資源保存與交換、植物快速繁殖、工廠化育苗等方面得到廣泛應(yīng)用,并取得明顯的成效。在組培過(guò)程中,無(wú)菌操作不規(guī)范,培養(yǎng)基、超凈工作臺(tái)、接種室消毒不徹底都會(huì)引起組培苗污染帶菌的問(wèn)題,甚至?xí)?yán)重影響工作進(jìn)度和生產(chǎn)效率...

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詳細(xì)介紹
  組織培養(yǎng)是一種快速發(fā)展的植物繁殖技術(shù),已在單倍體育種、細(xì)胞突變體篩選、種苗脫毒復(fù)壯、種質(zhì)資源保存與交換、植物快速繁殖、工廠化育苗等方面得到廣泛應(yīng)用,并取得明顯的成效。在組培過(guò)程中,無(wú)菌操作不規(guī)范,培養(yǎng)基、超凈工作臺(tái)、接種室消毒不徹底都會(huì)引起組培苗污染帶菌的問(wèn)題,甚至?xí)?yán)重影響工作進(jìn)度和生產(chǎn)效率,致使生產(chǎn)和科研試驗(yàn)失敗,造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此,在植物組培育苗中降低染菌率是極為關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié),其中無(wú)菌操作技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累至關(guān)重要。現(xiàn)將植物組織培養(yǎng)中的污染原因及預(yù)防措施總結(jié)如下。

  1 造成污染的原因

  組織培養(yǎng)中染菌一直是制約植物組培育苗發(fā)展的主要因素,常見(jiàn)的病原是細(xì)菌和真菌兩類。病菌的污染給育苗造成多方面的危害,尤其是內(nèi)生細(xì)菌的感染危害更為嚴(yán)重。其主要表現(xiàn)是早期引起育苗失敗、增殖率降低、培養(yǎng)苗生長(zhǎng)緩慢、玻璃苗現(xiàn)象增多等,后期導(dǎo)致移栽試管苗困難或移栽后死苗。

  1.1 細(xì)菌污染

  細(xì)菌污染一般在接種后1、2 d即可發(fā)生。在培養(yǎng)過(guò)程中,培養(yǎng)基出現(xiàn)渾濁的水漬狀,有時(shí)甚至整個(gè)培養(yǎng)材料周圍出現(xiàn)黏液狀物或發(fā)酵狀的泡沫。在細(xì)菌污染中以芽孢桿菌污染最為嚴(yán)重、最為普遍,而且芽孢桿菌對(duì)紫外線和消毒劑有一定程度的抗性,能忍受一定程度的高溫高壓,常規(guī)的高溫消毒、紫外線殺菌效果不理想。

  細(xì)菌性污染形成的原因,一是由于接種材料帶菌或培養(yǎng)基滅菌不徹底,使得成批育苗材料受污染;二是因工作人員無(wú)菌操作不規(guī)范引起細(xì)菌侵染。

  1.2 真菌污染

  真菌污染一般在接種后3~8 d發(fā)生,主要是由霉菌感染。起初培養(yǎng)基污染的部位發(fā)霉,產(chǎn)生絨毛狀菌絲,隨后可產(chǎn)生黑色、白色、黃色、綠色的病原孢子。

  真菌污染主要是周圍環(huán)境帶菌和空氣不潔凈造成的,如育苗環(huán)境不潔凈、超凈工作臺(tái)過(guò)濾裝置失效、育苗容器的開(kāi)口太大、封口膜密封不嚴(yán)等原因。

  2 預(yù)防措施

  對(duì)于以上導(dǎo)致污染的各種因素,應(yīng)著手從以下兩方面來(lái)預(yù)防和降低污染。一方面應(yīng)控制外植體內(nèi)部帶菌與外部帶菌,內(nèi)部帶菌不容易滅菌,但可通過(guò)無(wú)菌培養(yǎng)室或溫室內(nèi)的預(yù)培養(yǎng)來(lái)控制;外生菌可以通過(guò)表面消毒的方法進(jìn)行殺菌。另一方面應(yīng)嚴(yán)格規(guī)范工作人員的無(wú)菌操作程序,降低操作環(huán)境染菌,可通過(guò)規(guī)范操作程序加以控制。


  2.1 選擇合適的外植體

  正確選擇外植體是組培取得成功的前提,一般一年生或者二年生的草本植物比多年生的木本植物帶菌少;幼嫩的材料比老的材料帶菌少;溫室培養(yǎng)的植物比田間生長(zhǎng)的植物帶菌少;不帶泥土的材料比帶土的材料帶菌少。避免在陰雨天采集外植體,強(qiáng)烈陽(yáng)光可滅殺一些真菌和細(xì)菌。對(duì)于大多數(shù)植物來(lái)說(shuō),莖尖組織生長(zhǎng)速度快、遺傳性狀穩(wěn)定,病毒感染率低,所以莖尖組織是培育無(wú)毒苗的很佳外植體。但是莖尖數(shù)量較少,因此生產(chǎn)中植物中上部的莖段組織也是較好的外植體。不同植物由于本身不同部位的生長(zhǎng)特性不同,宜采集容易消毒和滅菌的部位,以降低污染帶菌率。

  2.2 外植體消毒

  外植體可能帶有外生菌和內(nèi)生菌,必須經(jīng)徹底消毒才能接種。外生菌可用表面消毒的方法滅菌,一般情況采用的消毒法:用75%酒精浸泡幾秒至1 min后,再迅速浸入0.1%升汞溶液中5~10 min。一些難消毒的外植體要采用特殊的措施,如表面帶有較多絨毛的外植體可用真空減壓消毒,真空減壓抽走絨毛下的空氣,讓消毒液更容易浸入,以增強(qiáng)滅菌效果。使用混合的消毒液或多次消毒的方法,也可增強(qiáng)滅菌效果。對(duì)于內(nèi)生細(xì)菌,表面消毒無(wú)法滅菌,可采用分生組織培養(yǎng)或反復(fù)莖尖培養(yǎng)的方法來(lái)脫除,也可在培養(yǎng)基中添加抗菌素、降低pH值等方法來(lái)預(yù)防和控制內(nèi)生菌的污染。

  2.3 培養(yǎng)基滅菌

  培養(yǎng)基與培養(yǎng)器皿的滅菌大都采用高壓濕熱蒸汽滅菌法以確保滅菌效果完全徹底。滅菌過(guò)程中當(dāng)壓力升到0.5 kg/cm2時(shí),開(kāi)啟放氣閥將鍋內(nèi)冷空氣排凈,再關(guān)閉排氣閥繼續(xù)加熱,壓力上升到1.1 kg/cm2、121℃時(shí),保持15~20 min即可。

  2.4 接種過(guò)程嚴(yán)格滅菌

  接種時(shí)工作人員應(yīng)嚴(yán)格規(guī)范無(wú)菌操作,避免人為因素造成染菌。要定期檢查超凈工作臺(tái),定期對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行清洗與更換,避免操作區(qū)域帶菌。內(nèi)部的過(guò)濾器每隔一定時(shí)間要檢測(cè)操作區(qū)的帶菌量,如果發(fā)現(xiàn)過(guò)濾失敗,則要整塊更換。此外還需要測(cè)定操作區(qū)的風(fēng)速,通過(guò)調(diào)壓旋鈕使操作區(qū)的風(fēng)速達(dá)到無(wú)菌操作需要的每分鐘20~30 m。操作人員要做到盡量少帶菌,嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)操作,接種過(guò)程中使用的各種器具都要嚴(yán)格滅菌。接種用的器具要經(jīng)高溫滅菌,每次使用后蘸酒精在酒精燈火焰上灼燒滅菌。在超凈工作臺(tái)的操作范圍內(nèi),不能放入過(guò)多的育苗材料,以免擋住氣流。感染雜菌的培養(yǎng)瓶在滅菌處理后才能打開(kāi)洗滌。脫毒培養(yǎng)所用的顯微鏡不能用高溫高壓滅菌,可用75%酒精擦洗顯微鏡表面,再放在操作臺(tái)上用紫外燈殺菌。

  2.5 環(huán)境消毒

  不清潔的環(huán)境使培養(yǎng)的污染率明顯增加,因此接種室與培養(yǎng)室應(yīng)定期凈化與消毒,接種前接種室和培養(yǎng)室應(yīng)用紫外燈照射消毒30 min以上或用2%來(lái)蘇水消毒,定期對(duì)接種室和培養(yǎng)室熏蒸或噴霧消毒。甲醛和高錳酸鉀熏蒸消毒效果較好,但是對(duì)人體存在一定的傷害,通常每年熏蒸2、3次。紫外線與臭氧對(duì)環(huán)境消毒效果好,且使用靈活簡(jiǎn)便,對(duì)人體的傷害較小。夏季、高溫高濕的環(huán)境污染率較高,要求培養(yǎng)室的相對(duì)濕度應(yīng)控制在70%以下。


  隨著組培技術(shù)的快速發(fā)展,植物組培育苗的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣闊。在育苗過(guò)程中控制或降低污染是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié),既要保證控制污染的效果良好,又要力求外植體不受損傷或輕微損傷不影響生長(zhǎng)。因此控制污染、建立潔凈培養(yǎng)環(huán)境、無(wú)菌的植株系統(tǒng)是組培育苗的努力方向。

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