植物无糖组织培养环境控制中的问题及对策(二)大型培养容器的环境控制

无糖组织培养（Sugar-free micropropagation），又称光自养微繁（Photoautotrophic micropropagation）。该技术是环境控制技术在植物组培苗生产中的典型应用，其特点是采用人工环境控制手段，用CO2替代糖作为碳源，提供植株生长适宜的光、温、水、气、营养等条件，促进植株的光合作用，从而促进植物的生长发育。此法优点在于：培养基中不用添加糖和生长调节物质，只是通过提高培养空间（培养间和大型培养容器）内的光照度、CO2浓度、温度和湿度，以及气流交换速度等来增强组培植物的光合速率。该技术的应用也为植物组织培养的工厂化、规模化生产提供了契机。     

大型培养容器在植物光自养微繁中的应用现状

植物光自养微繁（Photoautotrophic Micropropagation），又被称为植物光独立微繁或无糖培养，是由日本设施园艺与环境控制专家古在丰树教授在20世纪80年代末提出的，其特点是在培养基中不添加糖和生长调节物质情况下，通过调控培养容器内的有效光量子流密度（Photosynthetic Photon Flux Densty,PPFD）、CO2浓度以及气流速度等来提高微繁植株的光合速率。其技术创新在于依靠组培微繁苗本身的光合能力来自我调节生长速度，是一种全新的植物组织培养技术，是环境控制技术和组织培养技术的有机结合。从提出该理论至今，许多国内外学者已在光自养组织培养方面做了大量的研究，使这一新技术逐步完善。     

无糖组培微环境控制技术高新设备的研制与应用

无糖组培微环境控制技术已经成为植物组织培养的新领域,受到广泛的关注。目前日本已经开展实验室范围内的大规模植物无糖组培。笔者详细介绍了目前国内最新研制的无糖组培微环境控制技术高新设备的系统构造和性能。通过对该设备的调试和运行,开展了众多植物种苗的无糖组培试验,结果表明在控制光照和CO2浓度等微环境条件下,该设备能有效提高植物组培苗的生物量、根干重、生长率、叶绿素a和可溶性蛋白质,不仅实现植物种苗的快速培养、大量繁殖,而且能够促进植株生根发芽,提高组培种苗移植后的成活率。     

组织培养容器环境因子调控技术研究进展

综述了组织培养容器中空气环境因子和培养基环境因子调控技术的研究现状，重点介绍了外环境因子中光照强度、光质、照光方式、温度、相对湿度、CO2质量浓度、O2质量浓度、乙烯含量等及内环境因子中的糖含量和培养基支持体等因子对试管苗生长的影响。找出了该方面存在的问题，提出了可能解决的途径。     

可控环境下培养基成分对大豆组培苗生根的影响

在植物组织培养过程中,温度、湿度、光照强度、CO2浓度等组培物理微环境对组培苗的生长发育有较大的影响。探讨在组培微环境控制的条件下,培养基成分对大豆(Glycine.maxL.)组培苗生根的影响以促进其生根并完善大豆再生体系。大豆外植体选用鲜重约85mg的大豆组培单茎节移栽到添加了70ml培养基的方型培养容器中。培养容器的容积为380ml,其顶部留2个直径为10mm的圆孔并覆盖高分子透气膜用来与容器外进行气体交换。试验区根据MS培养基中有糖、无糖和植物生长激素NAA与IBA的不同浓度设置了6组,培育环境控制在温度23±1℃、湿度65±5%、光合有效光量子束密度70±9μmol/(m2·s)、光周期16h/d,CO2浓度未控制。在该可控环境下培育21d后,试验区S20-IBA1.0的大豆组培苗生根较好,净光合速率较高,显示出良好的生长趋势。试验表明:在该可控环境条件下利用添加20g/L蔗糖和1.0mg/LIBA的MS培养基有利于大豆组培苗生根,同时控制CO2浓度可期待大豆无糖组培生根能取得更好效果。     

植物组织培养新技术研究进展

：综述了发光二极管作为光源．聚四氟乙烯树脂膜作为培养容器,外施CO2作为碳源替代蔗糖等组织培养新技术在国内外的研究情况,包括光源对组培植物生长的研究进展、无糖组织培养技术的优势及研究进展、植物组织培养巾新型培养容器的应用等方面.     

植物无糖组培快繁装置及其环境控制系统的研制

针对常规植物组培存在的问题,从植物无糖组培实用化角度出发,研制了带有新型CO2施放装置的180 L植物无糖组培容器及其环境控制系统,采用小流量控制、三通阀调节和PWM控制方式,实现了对CO2浓度的精确控制,控制精度达到±50 μmol·mol^-1;采用穴盘覆膜与气体循环吸附相结合的方式实现了对容器内相对湿度的自动控制,控制精度达到±22%.通过圆叶海棠的无糖组培的试验,结果表明,该系统对组培苗的生长环境和生理品质的提高具有显著的促进作用.     

观赏植物无糖组培快繁的研究现状及展望

20世纪30年代以来,组织培养技术得到了不断的发展和完善,但真正能够用于商业化生产的观赏植物组培苗的种类却很少。究其原因,主要是组培苗的培养及驯化周期长、污染率高、移栽成活率低、生产成本高[1-2]。日本千叶大学的Kozai等针对这些问题研发了无糖组培技术,给予植物组培技术一种全新概念。无糖组培快繁也称光独立组培快繁,是在培养基不加糖分的基础上,采用环境控制手段,通过对CO2、光照、温度、湿度等环境因子的调节,使组培苗加强自身的光合作用,由异养型转变为自养型,从而有效地降低生产的成本,达到快速繁殖优质种苗目的[3-5]。本文…     

植物组织无糖暴露培养工厂化生产技术

在传统的植物组织培养技术中,组织培养是在密闭的容器中进行的,由于容器内湿度过高、CO2亏缺,致使培养出的小植株体不能正常地进行光合作用,而不得不依靠培养基中的糖进行异养生长,造成培养时间过长,小植物体生长缓慢,植株长势瘦弱,移栽成活率低。传统的植物组织培养技术,培养基中的糖还会促进微生物的繁殖,加大了植株的污染率;容器内的环境异常,如有害气体增加,温度较高,湿度较大,会造成植株的叶片少、徒长、玻璃化,难于移栽,或植株发育迟缓形成小老苗,驯化阶段植株死亡率高。传统的组培容器较小,操作起来比较烦琐,费工费力,还会造成生产成本较高。目前我国工厂化育苗急需开放式(暴露式)组织培养生产的配套技术研究,特别是无糖暴露式培养技术的应用研究,营养液循环式大型容器培养技术,组培苗生产中的二氧化碳施肥技术以及组培室光质的调节技术等相关技术来突破传统组培方法。基于以上的原因,我们开展了无糖与暴露相结合的组培方式试验,取得了初步研究结果。     

增施CO2对葡萄组培育生长发育和光合自养能力的影响

运用自行设计制作的组培环境CO2实时增施监控系统，研究葡萄组培苗在CO2富集，高光合量子流下的生长发育以及光合自养能力。结果表明，与对照组相比，增施CO2的组培苗生长健壮，发育提前，光合自养能力得到促进，驯化成活率高；在同样增施CO2的条件下，无糖组与有糖组的小苗生长发育状况差异不显著。因此，利用该系统可以实现无糖培养。