CN86105758A - 植物组织培养的培养基支持体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及由陶瓷纤维而制备的培养基支持体，它实际上不释放有害成分到植物组织培养中，并能与液体培养基结合使用，能促进所培养的植物组织的繁殖、再生及根系形成，能提高驯化期间存活率和小植物驯化后的生长，能适用于不同的植物，能用于从组织培养连续到驯化后的栽种以及能达到在驯化期间节省劳力的目的。

Description

本发明涉及用于与植物组织培养的液体培养基结合的培养基支持体，特别涉及由陶瓷纤维组成的培养基支持体，还涉及也可用作小植物1驯化培养基的植物组织培养的一种培养基支持体。

琼脂在植物组织培养中最常用作培养基支持体和液体培养基以及诸如也已为人们所知的玻璃纤维，脱脂棉等各种专用支持体结合使用。

然而，琼脂含有未鉴定的物质，这些物质会阻碍植物组织细胞的繁殖、再生和/或根的生长、甚至相当纯的琼脂也会阻碍某些植物的繁殖、再生和/或根系形成。此外，含有琼脂的培养基是一种凝胶，且由培养组织所产生的废物和有害物质可能缓慢地扩散，以致对某些植物极难进行培养。

而且，在胶化的培养基如琼脂中，由组织培养而获得的小植物中，根从那些培养组织中再生，其中少数一直生长而没有根毛、即所谓水下根。当这些小植物直接移到一种驯化培养基驯化时，存活者极少。如果把粘连这些根的培养基带进该驯化培养基，就可能引起植物的腐败和死亡，而导致真菌的污染。小心地从小植物中除去培养基将会更多地损害到植物，从而导致阻碍驯化后植物的生长。因此，在驯化期间，有必要采用一种驯化培养基，这种培养基是由经过特殊灭菌的珍珠岩或蛭石而制备的。

玻璃纤维用作培养基支持体时，存在着碱性组分进入该培养基，因而在使用时，该培养基的pH和化学成分会发生改变。人们所熟知的脱脂棉要比琼脂培养基产生更坏的结果。

本发明的一个目的是：提供用于与植物组织培养的液体培养基结合的一种新型培养基支持体。

本发明的另一个目的是：提供促进植物组织的繁殖。再生和根系形成以及在小植物驯化及驯化后生长期间提高存活率的一种新的培养基支持体。

本发明的进一步目的是：提供一种能进行植物组织培养的培养基支持体，植物组织培养通过如琼脂的凝胶培养基是难以进行的。

本发明还有一个目的就是：提供能用于从组织培养连续到驯化后植物的栽种的一种培养基支持体，这样既能节省驯化工作的劳力，又能提高驯化期间的存活率和驯化后的产率。

因此，本发明提供一种用于与植物组织培养的液体培养基相结合的培养基支持体，它由陶瓷纤维制取，这些陶瓷纤维实际上不会把有害的成分释放到植物组织培养中。

在植物组织培养任何阶段，例如，在液体培养基浸渗时和随后的灭菌处理中，植物组织的繁殖、再生和根系形成，陶瓷纤维都不会向其释放有害物质，此外，重要的是，实际上，陶瓷纤维不与被用于结合的液体培养基反应同时也不会影响该液体培养基的PH值。尤其是，由支持体溶解出的铝离子会与液体培养基中的磷酸根离子反应而生成不溶于水的磷酸铝，导致磷酸根离子的不足;而碱性离子的释放将会改变所用的液体培养基的PH值和阻碍植物组织的繁殖，再生和根系形成。

按照本发明所用的陶瓷纤维包括基于二氧化硅和氧化铝纤维，诸如SiO₂-Al₂O₃纤维、SiO₂-Al₂O₃-ZrO₂纤维以及SiO₂-Al₂O₃-Cr₂O₃纤维;基于二氧化硅的纤维;基于氧化铝的纤维;和碳纤维。考虑到不需要成分的释放，与液体培养基的反应性、稳定性及价格，二氧化硅-氧化铝纤维作为建造熔炉的耐熔物和绝缘材料以及作为人造纸的原料在商业上可以大量制造，因为这些纤维通常含有改进加工性能的润滑剂和其它添加剂，加热这些纤维时，最好采用能除去这些添加剂的温度或超过以上温度。

本发明陶瓷纤维的大多数密度范围为0.005到0.3g/cm³，最好为0.01到0.2g/cm³，取决于预期的用途。多数密度小于0.005g/cm³的纤维很难进行加工，而那些密度在0.3g/cm³以上的纤维会阻碍根的生长。本发明的陶瓷纤维培养基支持体本身是亲水性的，但是通过把无害的物质，例如无离子表面活化剂和高分子醇加到植物生长中，可以进一步改进纤维的亲水性。

本发明的陶瓷纤维培养基支持体（下文统称本发明支持体），可以是块状的，但最好是针状或非针状的叠层或疏松的纤维，其中，纤维都在一个方向定向，当主要目的是在培养容器中繁殖和再生时，本发明支持物可以选配纸、薄片、叠层或疏松纤维形状用于培养容器中使用，本发明支持物可以垂直定向、水平定向或随机定向，考虑到液体培养基的升高，小植物的分裂以及极的生长，垂直定向是最理想的。

本发明的支持体与已知的液体培养基及其改进物如Murashige-Skoog、White、Knudson、Linsmaier-    Skoog、Heller、Gautheret、Nitsch-Nitsch、Ericksson、Gamborg-Miller-Ojima、以及Tsukamoto-Kano，其中任何一种液体培养基都可以与本发明的支持体结合，最好用浸渗，也可用滴注或喷射的方法。

对于采用本发明支持体的植物组织培养，把适量的支持体放在经过高压灭菌器或类似高压锅灭菌、并冷却了培养容器中，以需要量的液体培养基浸渗，再把经预先灭菌的植物组织移植到如此制备好的培养基中，像用琼脂培养基培养时同样的方法培养，但使用了本发明的支持体，还加入了液体培养基和生长激素，液体培养基的净化和交换可以在无菌条件下操作，在培养的组织尚未移植时进行。

本发明的支持体可用作小植物的驯化培养基，如果需要的话，可与市售的液体肥料结合，在结合使用时，准备好的液体肥料，以要求的浓度用滴注、喷雾或喷酒的方法，提供给本发明的支持体，对于用如此配制的驯化培养基驯化小植物时，当小植物形成时用连续流动的自来水自根系洗去培养基，然后，把小植物放置在有适量驯化培养基，并带有封入培养基的小植物根的培养容器内，移入光照及湿度适宜的温室一星期到一个月，训练时注意与采用珍珠岩或蛭石时相同。因为本发明的支持物能够保水，通常不需要喷水，驯化后的小植物可以移植到普通的土壤栽种或不去掉培养基的无土壤栽种，固此本发明的支持体给小植物的根部提供适量的水分与通气，由于该支持物具有高的空间容量，培养基显示能保留大量的空气，甚至在里面喷洒之后亦能防止根部所需氧气的供应不足。

如上所述，本发明的支持体不仅能用作组织培养中繁殖、再生以及根系形成的培养基的支持体，而且也可以作为来自组织培养的小植物的驯化的驯化培养基的支持体，因此，能够进行植物组织的繁殖、再生和根系形成并通过预先用水洗掉液体培养基和未移植前加入后面的液体培养基，接连地简化了小植物的驯化。显然，未移植前的连续步骤减少了对小植物的损伤，提高了通过组织培养方法的小植物的产量，提高了驯化后植物的存活率。

而且，驯化后的植物能够移植到普通的土壤栽培、水栽、砂栽、砂砾培养、石棉培养，特别适合于类似本发明支持体的采用人造纤维的石棉培养。

陶瓷纤维的化学稳定性和物理性质使得采用本发明支持体有可能与特别的液体培养基结合使用，并表明了其完备的性能。此外，本发明支持体具有高的空间容量，而在与液体培养基结合后，大系数这种空间仍然留下，这些空间很可能会促进植物组织或细胞的繁殖、再生和根系形成以及在驯化期间培养组织的生长。也很可能使与其结合使用的液体培养基存在于陶瓷纤维之间，从而导致毛细管作用或粘附作用，这样，有助于培养组织吸收液体培养基或便利于在驯化期间液体培养基的去除。

本发明将根据下面的实例来说明。

实例1：

用作陶瓷纤维的二氧化硅-氧化铝纤维（SiO₂约含53重量%;Al₂O₃约含47重量%），它具有以下性质：当1g该纤维与150ml0.5N盐酸在30℃加热一小时后就会释放出229ppm铝，当1g该纤维放在密闭容器内，在室温下，浸在8倍量的PH7的试验水中6天后，这些纤维就会以层式单向定向，加入有机的润滑剂，这些润滑的纤维就会成针形，接着在约700℃加热约20分钟，润滑剂就会分解，得到层状的二氧化硅-氧化铝纤维培养基支持体，其计算密度为0.13克/厘米。

把该支持体切成2×2×2cm的立分体，将1克这种立方体放在直径5cm高12cm的试管底，直立排列纤维，把8ml的the    Murashige-Skoog培养基分几分加到试管中（the    Murashige-Skoog培养基含有0.1g/l的萘乙酸、0.1mg/l苯甲基腺嘌呤、和30g/l蔗糖），用铝箔盖住试管，在高压灭菌器内120℃灭菌15分钟，并使其在室温下冷却。

把莎草属Pulchella（CV：nanas）的茎基部浸在7%的次氯酸钠溶液中10分钟，以便于将其切成边长2mm的立方体，移植到试管中，放在通风厨内，以25℃，光强为300勒克司，以12小时光照，12小时黑暗循环培养3周，之后检查存活率、芽的长度、芽的总生长量，芽的数目及根系形成，结果列于表1。

实例2：

二氧化硅-氧化铝-氧化锆纤维（SiO₂约含50重量%;Al₂O₃约含35重量%;ZrO₂（氧化锆）约含15重量%），当用实例1相同方法试验时，这些纤维就会释放出77.7ppm铝，且PH为6.5，而转化成一种层状的二氧化硅-氧化铝-氧化锆培养基支持体（以与实例1同样的方法测得计算密度为0.13g/cm³）。

用与实例1相同的植物组织，采用本支持体培养并在与实例1相同的条件下培养和检查，其结果列于表1。

实例3：

以实例1的方法试验，PH为6.5的二氧化硅-氧化铝-氧化铬纤维（SiO₂约含55重量%;Al₂O₃约为42重量%;Cr₂O₃约为3重量%）就会转成一种层状的二氧化硅-氧化铝-氧化铬培养基支持体（计算密度为0.13g/cm³）。

用与实例1相同的植物组织，采用本发明支持物，如实例1中一样的培养和检查，其试验结果列于表1。

比较实例1：

培养用的工业纯琼脂（Difco    Bacto琼脂）以8g/l的比值加到与实例1-3所用的相同的Murashige-Skoog培养基中，得到琼脂境养基8ml，将其注入与实例1-3所用的相同类型的试管，用与实例1相同的植物组织和相同的培养和检查方法，其试验结果列于表1。

比较实例2：

采用植物培养用途的商业石棉（疏松纤维，亲水型）（SiO₂约含46重量%;Al₂O₃约含13重量%;CaO约含18重量%;MgO约含12重量%;Fe₂O₃约含8重量%），用与例1相同的植物组织和相同的境养和检查方法，其试验结果列于表1。

比较实例3：

采用块状的商业玻璃纤维（SiO₂约含59重量%;Al₂O₃约含4重量%;CaO约16重量%;MgO约含5重量%;B₂O₃约含3重量%;Na₂O约含11重量%），用与实例1相同的植物组织及相同的培养和检查方法，其试验结果列于表1。

表1中所列的数值是与比较实例1的相对平均值，把这些相对平均值看成100，而根系形成例外，根系形成是以实际测定值表示的。从表1，可以明显地看出，在实例1-3中，采用陶瓷纤维培养基支持体的，能改养芽的生长及存活率和根的形成，以及和比较实例1-3比较。

表1

实例    比较实例

1    2    3    1    2    3

存活率    161    169    154    100    146    38

芽的长度    135    147    138    100    71    3

芽的总生长    134    131    138    100    80    2

芽的数目    72    76    84    100    80    8

根系形成（%）    95    91    95    0    47    0

实例4：

与实例1相同的二氧化硅-氧化铝纤维，使其转变成一种层状的支持体（计算密度为0.1g/cm³）。

把该支持体切成2×2×2cm的若干立方体，把0.8g这种立方体放在直径5cm，高12cm的试管底部，直立排列这些纤维，用与实例1中相同的Murashige-Skoog培养基8ml，把莎草属pulchella（CV：nanas）的茎基部的若干2mm立方体以在与实例1相同条件下培养三星期，检查存活率、芽的长度、芽的数目以及根系形成，其试验结果列于表2。如在实例1-3中，如在比较实例1中，进行对照培养，把对照培养的相对平均值看成100来表示试验结果。

表2

存活率    117

芽的长度    237

芽的数目    106

根系形成    139

从表2可以明显地看出，本实例采用二氧化硅-氧化铝培养基支持体具有相当高的芽生长。

取出本实例中与二氧化硅-氧化铝纤维培养基支持体一起的试管，获得莎草属的若干小植物，用流动的水情况，放入装有该支持体的塑料容器内，以75%遮光，在温室中接受驯化10天，之后，检查存活率。

把分别由2份重的泥炭藓、1份重的珍珠岩以及0.5份重的蛭石混合组成的驯化用的培养土壤放入与本实例中相同类型的塑料容器内，土壤厚度为2cm，用本实例中对照培养而获得的莎草属的小植物（从试管中取出小植物并用流动的自来水从根系洗去琼脂）进行栽种，驯化，并在相同的条件下检查。

以对照培养的存活率算作100，则本实例的成活率是143，因此，采用二氧化硅-氧化铝纤维培养基支持体提高了驯化期间的存活率。

实例5：

用与实例4相同的二氧化硅-氧化铝纤维培养基支持体，把肾鳞蕨属exaltate    var.marshllii的长匐基尖端5mm切片移植在如实例4中的培养基上，在与实例1相同的条件下培养8星期后，检查存活率，芽长度，芽数目以及根系形成，其试验结果列于表3。

实例6：

使与实例2中相同的二氧化硅-氧化铝-氧化锆纤维转变成层状的二氧化硅-氧化铝-氧化锆纤维培养基支持体（计算密度为0.1g/cm），用该支持体，用与实例5相同的植物组织，与实例5中的相同的方法进行培养和检查，其试验结果列于表3。

如在实例1-3中，如在比较实例1的方法培养对照，把对照培养算作100，来表示实例5和6的试验结果。

从表3明显地看出，由两种不同的陶瓷纤维而制备的培养基支持体，与对照培养相比较，相当大地促进了芽的生长和根系形成。

表3

实例    对照

5    6

存活率    100    100    100

芽的长度    135    152    100

芋的数目    145    156    100

根系形成（%）    33    52    0

实例7：

将与实例4中相同的二氧化硅-氧化铝纤维培养基支持体（计算密度为0.1g/cm³）切成1.8cm立方体，将约0.6g的这种立方体放入试管中，并将与实例1中相同的Murashige-Skoog培养基6ml注入该试管，把2mm立方体的非洲紫苣苔属ionantha种间杂交A的叶片的切片移植到如实例1中的培养基上，用与实例1的相同条件培养40天后，检查存率，愈伤组织的直径1、芽的长度、芽的数目以及根系形成，如比较实例1中用琼脂培养基对照培养的相对平均值算作100来表示，其结果是：存活率144，愈伤组织的直径269，芽的长度288，芽的数目260以及根系形成135。

从该试验结果明显地看出，在本实例中，由于采用了二氧化硅-氧化铝纤维支持体大大地提高了愈伤组织的生长及芽的再生和生长。

实例8：

将与实例1中相同的二氧化硅-氧化铝纤维转变成层状的二氧化硅-氧化铝纤维培养基支持体（计算密度为0.07g/cm³）。

将该支持体切成2×2×2cm立方体，将0.56g/这种立方体放在直径5cm高12cm的一支试管的底部，使纤维直立排列，将非洲紫苣苔属ionantha种间杂交B的叶片的切片，移植到如实例1中的培养基上，与在实例1中相同的条件培养13星期后，检查存活率、愈伤组织形或、芽的长度，芽的数目和根系形成，如比较实例1中用琼脂培养基对照养的相对平均值算作100来表示的试验结果是：存活率100、愈伤组织形成100、芽的长度276、芽的数目105以及根系形成100。从这些结果明显看出，本实例由于采用二氧化硅-氧化铝纤维培养基支持体，大大地促进了芽的生长。

实例9：

将实例1中制备的二氧化硅-氧化铝纤维培养基支持体切成2cm立方体，这些立方体的中央做一个切面，并由这些切面立方体来制备驯化培养基。

从这些试管取出由组织培养（用the    Murashige-Skoog培养基培养达20天）而获得的莎草属pulchella（CV：nanas）的小植物，并用流动自来水从根系洗去琼脂，然后将这些小植物插入上述驯化培养基切面中。

接着，把已栽种的这些小植物放入一个塑料容器内，以75%遮光在温室中驯化10天后，检查存活率，每天喷洒水一次，直到该培养基为水所饱和为止，并从该培养容器中排出过剩的水分。

将由2份垂泥炭藓、1份重珍珠岩，0.5份重蛭石组成的培养土壤引进与在实例4中相同类型的一个塑料容器内作为驯化培养基，厚度为2cm，将与实例4中所用的相同小植物放入该驯化培养基与上述本实例中相同的条件下驯化作为本实例的对照，根据对照培养的相对平均值算作100，其存活率为143。

值算作100，其存活率为143。

实例10

将在试管中用the    Murashige-Skoog培养基培养了60天的海芋属macrorhiza的小植物栽种在3×3×3cm立方体的驯化培养基中，并与在实例9中相同的条件驯化，松查其存活率。

除土壤培养的厚度是3cm外，其它均与实例9中相同的条件来制备和驯化本实例中的对照，对照的相对平均值算为100本实例的存活率为125。

将本实例中驯化的植物及其对照栽种关检查其生长，将该试验植物和该驯化培养基插入用植物培养用的7×7×6cm商业石棉块做的直径3cm，深3cm的洞中，把该石棉块放入45%遮光的温室中培养30天，用稀释2000倍的Hyponex储备液（由Murakaml    Bussan    K.K.5（N）-10（P）-5（K）和微量养料生产的液体肥料）每天喷洒一次。

从培养容器中取出本实例中作为对照的驯化的植物，取出时尽可能多带培养土壤作为对照，并将其栽种在石棉块的中央，用如上述在温室中驯化和培养所用的土壤培养物，进行植物培养。

当用叶片数来比较植物的生长时，以对照为100，在本实例中的试验植物生长150。

Claims (6)

1、一种植物组织培养的培养基支持体，其特征是包括实际上不释放有害成分到植物组织培养中并能与液体培养基结合使用的陶瓷纤维。

2、根据权利要求1的植物组织培养的培养基支持体，其中陶瓷纤维实际上不与液体培养基反应。

3、根据权利要求1的植物组织培养的培养基支持体，其中陶瓷纤维是亲水性的。

4、根据权利要求1的植物组织培养的培养基支持体，其中陶瓷纤维是二氧化硅-氧化铝纤维。

5、根据权利要求1的植物组织培养的培养基支持体，其中陶瓷纤维是垂直定向的。

6、根据权利要求1的植物组织培养的培养基支持体1，其中该支持体的计算密度范围由0.005到0.3g/cm³。