论林木组培工厂化育苗须解决的关键技术问题
——以山新杨组培工厂化为例

杨锦,史绍林,刘洋

(1.宁夏防沙治沙职业技术学院,宁夏 银川750004;2.黑龙江省森林与环境科学研究院 ,黑龙江 齐齐哈尔161005;3.黑龙江省林业设计研究院,黑龙江 哈尔滨150080)

纵观国内外组培技术的发展,以花卉业和橡胶业等为标志的植物组织培养已经开始步入实际应用阶段。目前组织培养技术在基础理论和实际操作方面不断取得进展。时至今日,植物组织培养技术不仅已经成为现代农林业实现科技创新、跨越式发展的坚实基础,而且也将成为易于普及和掌握,应用非常广泛的一种育苗技术手段。但是林木生长周期长,工厂化育苗较其他花卉和草本植物较难。林木工厂育苗只有解决关键技术问题,才能实现满负荷、周年生产,才能减少成本,实现真正的“工厂化”。本文总结这些关键技术问题,旨在为林木组培工厂化育苗提供参考。

1 创造无菌环境

植物组织培养是在无菌条件下完成的,又称离体无菌培养,因此创造无菌环境对幼苗的生长至关重要。从组培培养的车间设计到操作工人的操作细节都要严格区分无菌区的概念。因为污染很可能会导致组培苗全军覆没。在学校教学或科研实验中往往只注意操作台等局部的灭菌消毒,但是在工厂化育苗过程中,无菌环境从更衣室、接种室、培养室甚至存放培养基的储藏室都应该是无菌的。在创造无菌环境具体日常工作中在对培养室等灭菌采用的方法有紫外灯灭菌、臭氧灭菌(用臭氧机定期释放臭氧)、甲醛+高锰酸钾熏蒸、喷施酒精消毒液体等消毒,而且必须做到专人管理。在对已经污染的苗木要做好处理,能利用的污染苗尽量也利用[1],在基础苗较多的情况下,及时清除污染苗,在基础苗较少的情况下,国内主要采用以抗生素为主的抗细菌、真菌加入培养基方法,例如氨苄青霉素、硫酸链霉素等,或者再用外植体灭菌的方法用70% 乙醇溶液+无菌水冲洗+次氯酸钠溶液冲洗。为了达到无菌环境,减少湿度是必要的,在湿度较低的情况下组培苗的污染率会大大降低。

2 提高繁殖系数

繁殖系数是影响组培苗扩繁的最主要的因素。假如目前(11月)有1 000瓶瓶苗,每个繁殖周期以40天、分别以每个周期繁殖2倍的方案一和3倍的方案二计算(每个周期污染率控制在5% ),从目前(11月)开始到齐齐哈尔适合出苗的季节6月初,繁殖的苗木第一种只有2.5万瓶,而第二种的瓶苗有18万之多。繁殖速度计算见表1:

表1 不同繁殖倍数增值速度计算结果

因此在工厂化生产过程中繁殖系数是决定高产稳产的决定性因素,为了提高繁殖系数,就从培养基配方的调节,扩繁方式的选择上考虑适合的方法,目前除了以调整大量元素为主的基本培养基调整以外,主要通过调整激素的相对含量和绝对含量来得以实现。繁殖方式方面主要采用以芽繁芽的方法和以段(茎段)繁段(茎段)的繁殖方式,两种方法均有优缺点,前者繁殖速度较快,但产生的问题较多,例如苗木羸弱容易玻璃化等,后者的主要问题是繁殖系数上有可能落后于前者。

3 防止玻璃化

试管苗玻璃化在组织培养中普遍存在.在植物快速繁殖中可造成极大损失,是试管苗生产中急待解决的一个难题。一般认为该现象是一种生理上的失调或生理病变.表现为所形成的玻璃苗叶、嫩梢水晶透明或半透明,水浸状,卷曲,组织极易破碎,整株肿胀、失绿,已成为茎尖脱毒、工厂化育苗和材料保存等方面的严重障碍,造成人、财、物的极大浪费。林木组培苗玻璃化在很多文献中都有报道[2-7],近年来国内外对引起植物组培苗玻璃化有关的培养基种类、生长调节剂浓度、内源激素、琼脂浓度、透气性、温度以及光照强度等问题进行了大量的研究,目前比较多的认为透气性差、细胞分裂素浓度过高是导致玻璃化的主要因素。在山新杨工厂化中玻璃化的现象较少主要是由于我们一直维持低水平的激素水平,同时我们采用的无菌滤膜(透气滤膜),但在大规模的生产中这种三角瓶加无菌滤膜会影响接种、制作培养基的速度,也会影响长势。

4 提高移栽技术

组培苗移栽是组培工厂化生产的又一关键技术,如果组培苗移栽不过关,组培工厂化生产就功亏一篑。组培苗的移栽技术包括移栽前的处理、移栽方法选择、移栽基质选择、苗期管理技术、病虫害防治等。在工厂化生产中既要考虑苗木的成活率,又应该从简单易操作的角度出发,也要考虑工厂化生产中原料成本。组培苗移栽前处理包括如何炼苗、降低污染率、如何壮苗、如何在移栽前提高自主生根的潜力、基质如何杀菌等。移栽方法选择上过去常规的方法是直接从固体培养基移栽到基质。因此成活率往往打折。现在国内外移栽技术常常采用管护培养、液体培养、体外生根、无糖培养等,在山新杨组培工厂化生产中,我们采用的无糖培养大大地提高了苗木的成活率,可以在以后的组培工厂化中推广应用。移栽基质的选择原则是疏松透气、无毒害、保水保肥、具有一定的营养即可。在病虫害防治技术中由于水肥管理等问题应该尤其注意幼苗的猝倒病,生理性黄化等病害。因此选择透气的栽培基质、滤水的栽培容器,栽前基质要消毒。小苗栽下后要经常喷水,及时喷施肥料,保证植物恢复生长所需养分。若遇高温、光照强,还应搭盖遮阳网或罩薄膜。另外小苗健化期的病虫害防治也不能忽视。只有掌握好小苗管理的各个技术环节,才能使瓶苗移栽后顺利度过缓苗期,恢复生长,长成健壮的成品苗。在基质的选择中为了控制成本最好就地选择部分甚至全部基质,在农牧林区可以选择锯末、针叶树树叶、当地草炭土动物排泄物、当地河沙等。通过基质消毒后,在一定前期试验的基础上可以推广应用,合理降低成本。在山新杨组织培养中[8]我们试验用无糖培养基代替琼脂固体培养基、果酱瓶代替三角瓶、用过滤水代替蒸馏水、用部分自然光代替人工光照、添加当地田园土部分代替草炭土等在不同程度上取得了一定的效果,合理的降低了成本。

5 小结

组培育苗工厂化在全面掌握关键技术的基础上,合理降低成本,合理降低成本因此又是工厂化推广的生命线。降低成本包括直接降低成本和间接降低成本。直接降低成本包括培养基的选择、人员统筹安排、合理简化培养、降低损耗品的损耗等;间接降低成本包括提高繁殖系数,控制杂菌滋生从而创造无菌环境,防止组培苗玻璃化,提高移栽成活率等措施。组培工厂化育苗是个系统工程,降低成本为工厂化育苗的生存提供了可能。每个环节的失败会导致巨大的损失甚至全军覆没,每个环节技术的提高又积极影响生产的发展,因此,合理降低成本成为影响组培工厂化健康发展的关键技术问题。

参考文献:

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[7]李云,田砚亭,罗晓芳.珠美海棠试管苗玻璃化发生机理的初步研究[J].北京林业大学学报,1996,19(1):52-57

[8]史绍林,赵凌泉,徐连峰,等.浅述山新杨组培育苗的简化培养[J].防护林科技,2005(01):93-94