植物非試管快繁技術在蔬菜快繁及斷根育苗上的運用

植物非試管快繁技術在蔬菜快繁及斷根育苗上的運用 植物非試管快繁技術在蔬菜快繁及斷根育苗上的運用 徐偉忠,陳銀華,趙根 (浙江省麗水市農科所農業智能化快繁中心 麗水:323000) 摘要:綜合性分析了傳統種子育苗對於高檔瓜果蔬菜苗培育上存在時間長成本高 的缺點，指出了採用非試管快繁技術在蔬菜無性苗繁育上及斷根苗培育上的優 點，原理、操作方法與運用前景，並以西瓜、甜瓜、彩椒、番茄為例，介紹快繁 技術了蔬菜種苗生產上的具體運用。 關鍵詞：非試管，快繁，瓜果，蔬菜，斷根育苗，無性苗，生根 引言 目前我國瓜果蔬菜的繁殖育苗大多沿襲著傳統的種子播種育苗方法為主,這種方法具有簡單方 便而適用於千家萬戶零散育苗的優點,但隨著當前蔬菜產業化發展,規模化生產的需要,專業化的 育苗機構相繼成立,引進先進的全自動播種育苗設備與結合穴盤苗的生產已成為當前育苗高科技 的象徵。但這種方法對於一些高檔的良種蔬菜的育苗成本還是較高，特別是種子昂貴的一些F1 代雜交種，轉基因品種或太空蔬菜，而採用無性育苗技術中的非試管快繁技術卻可以使成本大幅 度的降低，育苗期大大縮短，產量提高，收穫期得以提前的優點，特別是在無性快繁苗的培育上 或者斷根苗的生根上具有高效，快捷而實用之特點，是當前瓜果蔬菜育苗中一項重要的輔助技術。 一、在快繁技術在F1 代雜交種子及太空蔬菜育苗上的應用 許多蔬菜或花卉的F1 代進口種子價格昂貴，生產成本較高，而且每年都要從國外大量購入， 而採用非試管無性快繁技術後，可以運用少量的種子苗進行無性繁殖及多代循環，為生產提供大 量遺傳性能穩定的無性苗，即可節省投資又可提高育苗效率，在蔬菜及花卉上應用前景廣泛，如 以色列彩椒，網紋甜瓜，無籽西瓜，櫻桃番茄等高檔蔬菜及花卉都可運用該技術進行無性苗的培 育。 現以網紋甜瓜的育苗為例進行快繁育苗與非試管育苗的苗期及成本比較。通過進行甜瓜側蔓 快繁育苗和播種育苗的比較實驗，可以得出如下結論： 用甜瓜側蔓快繁育苗可明顯縮短育苗期，8-9 天即可移栽，而播種苗需33 天，採用無性苗可 使甜瓜的整個生育期提前24-25 天，達到提早收穫產品的目的。而且這種育苗法省工、省時，成 活率高，能夠迅速進行大量繁殖，是一種較好的快速育苗法。另外，這種育苗法可以在同一個甜 瓜栽培溫室中進行育苗，當甜瓜接近收穫時，利用溫室的角落進行側蔓的營養液培養，當甜瓜收 獲以後，可立即整地作畦，然後將培養生根的側蔓快繁苗定植移栽到溫室中，這樣可充分利用溫 室資源，提高溫室的利用率和經濟效益。 更重要是，當前網紋甜瓜大多優良品種都為F1 代雜交種子，種子售價高，需每茬購種，以普 通品種計每粒需3-5 角，優良品種更高達8 角至1 元，這樣可為每畝地種子投入節省數百至上千 元的投入，這對於產業化降低投入，加快生產過程，縮短生育周期意義極大，特別是種子價格特 高的優良品種，用快繁技術的多代循環技術，一粒種子可年擴繁幾十至上百萬株種苗，而且成本 低，苗勢又壯，一般每株無性苗的生產成本不會超過1 分錢。運用它可大大降低優良品種成本， 加快良種的覆蓋速度與品種結構調整的步伐。 另外太空種子的價格更高，也是當前難以推廣應用的主要一個限制因子，如太空巨型南瓜、 絲瓜、西瓜等，有些甚至要幾十元一顆種子，而且大多數品種又不能自留種，在這種情況下如采 用快繁技術，一株太空蔬菜植株就可經多代循環技術培育出成千上萬的遺傳穩定後代，這對於太 空蔬菜的產業化發展無疑是條最為有效的技術捷徑。 二、快繁技術在斷根育苗上的運用 斷根快繁種植蔬菜，是最近日本推行的新技術。方法是在蔬菜播種出苗的幼苗 朗，從根頸處齊地平茬，將切下的苗干作為材料，快繁至預先準備好的苗床上， 經過2—3 天，新根即從下切口部位發出．成為壯苗。適於斷根快繁的菜類有西 紅柿、黃瓜、西瓜、甜椒、豆科蔬菜等，另外菜花、莖椰菜也有成功的希望。 1．斷根快繁優點 快繁苗的根可以同時生出：所以苗生長整齊，結果部位降低，容易保持營養生 長與生殖生長的平衡；由於地上部的莖和地下部的根也是平衡的。因而花開得多， 果實結得大.。 2．斷根快繁的方法 方法有三種：一是幼苗斷根快繁，即將有2 片真葉的苗子從子葉下3—5 厘米 處的根頸部位切斷，對徒長的苗也要同樣剪短，然後快繁至珍珠岩苗床;二是成 苗斷根快繁，是將定植的苗子從中部切斷，用切下的苗干作材料，快繁後10 天 左右再移植；三是利用腋芽(側枝)快繁，即利用從葉腋長出的側枝作材料，結合 修剪，將長15 厘米左右的側枝作為離體材料快繁。此法既不用種子，又便於從 母株上選品質較好的側枝。腋芽快繁在西紅柿、甜瓜栽培上應用最多。 斷根快繁的方法是把取下的材料放在遮光的容器里運至育苗基地，苗床上鋪珍 珠岩或結合穴盤育苗,溫度保持在25℃左右,空氣濕度90%以上，先把珍珠岩輕輕 刨開,深約2 厘米再將材料插入，並按實基質，使材料和珍珠岩密接,在智能苗床 內一般3-5 天即可生根.。 3．西紅柿腋芽的利用和快繁 西紅柿的腋芽是栽培上主枝的累贅，摘去腋芽，既有利於通風透光,使養分集 中，果實變大，又能得到許多快繁材料培育壯苗。如果下一季要栽培不同品種， 要先種十分之一的預備品種，供采腋芽用。收穫結束時，即將葉全部剪去，一棵 挨一棵地按倒，促使腋芽萌發，然後采作快繁材料。採用斷根快繁的苗子，4—5 個葉即能發出花序，結果早，部位低。 4．蔬菜快繁髮根機制 斷根快繁在苗床里生根的快慢，因床溫不同而有差別。例如，瓜類在25℃時需 50 多個小時，其他果菜類需70 多個小時；30℃以上時能提前出根，但根量較少, 溫度低時，發出的很多而苗壯。髮根過程，首先是切口愈傷組織發達隆起,不久 在周圍髮根。根與莖中的養分通路是直接聯繫的，由於葉和葉片合成的激素便轉 移到切口部位。因與莖直接聯繫的根會一齊發出，所以髮根一開始便迅速生長。 這也是兼管營養生長與生殖生長的根所具有的特點。 三、如何進行瓜果蔬菜的快繁操作 1、品種選擇：選擇一些種子價格較高，或者傳統種子播種時育苗時間過長，效 率過低的品種，可選些當前種子較昂貴成本高的品種，如無籽西瓜、彩椒、網紋 甜瓜、日本小黃瓜、太空蔬菜、或者轉基因品種。這些品種採用快繁更具優勢與 效益。 2、母本園建立：瓜果蔬菜大多是草本植物，具用播種後出苗生長較快的特點， 最好選擇保溫條件好，設施較大的聯棟溫室內建立第一代蔬菜母本園。採用常規 方法播種育苗後移栽至土壤肥沃的地片進行栽培，在管理上注重肥水管理，以促 進營養枝蔓的快速生長，為獲取更多離體材料作好準備。 3、摘花去蕾，減少營養消耗：對於作為母本栽培的植株，要經常性地抹花去蕾， 以節省營養消耗，生長出更多的生長旺盛的用於無性繁殖的營養體，如枝、芽、 蔓等。瓜果蔬菜類不如木本植物，具有非常快速的生長速度，所以用它快繁進行 多代循環時具有很高的增殖係數與快繁代數，一顆小黃瓜的種子在溫室條件下， 經增殖培養、多代循環、無性擴繁可培育出上百萬種品種純正遺傳穩定的無性苗。 4、快繁苗床建立：按照植物非試管快繁技術標準要求，建立起具有計算機自動 控制溫、光、氣熱、營養、水分的智能化苗床，並鋪上厚約10-15cm的珍珠岩或 蛭石為基質。 5、離體材料製作與處理：從母本植株上，截取帶葉的枝條或藤蔓作為材料，用 鋒利刀片製成下切口為馬耳形的帶葉離體材料，可以是一葉一芽也可以是帶葉枝 段，要求下切口以靠近莖節的部位為好，這個部位生根數量更多，生根速度更快。 制好的材料最好用1000ppmIBA 生根促進劑進行切口速蘸處理，以促進切口形成 更多的不定根根系，生根時間也可縮短。 6、接種與管理：把制好的離體材料小心地接種入珍珠岩苗床里，密度以葉片不 重疊為準，一般每平方可繁殖400-600 株。另外，需注意的是，針對草本的瓜果 蔬菜類易失水萎蔫之特點，在接種操作時，需在智能控制系統開啟的環境下進行， 以防失水影響成活。在智能化苗床里，一般西瓜3-4 天、番茄7-10 天、甜瓜8-9 天就可生根移栽。 7、移栽與定植：快繁苗具有發達的不定根根系，具有根冠比大的特點，而且在 珍珠岩環境下移栽，不會有斷根現象發生，根系能完整保持。生產上，只需在傍 晚移栽定植，並澆足定根水即可，如果盛夏天氣移栽，可於次日早晨與傍晚再澆 一次水，就可確保秧苗成活。 植物非試管快繁技術雖在操作與運用推廣上沒有種子育苗那樣方便簡潔，而且又需專用設施 設備與基地建設，但對於工廠化規模化的現代種苗產業來說，採用非試管快繁技術，進行高 檔瓜果蔬菜的快繁，提供根系發達而整齊的無性苗，還是具有非常重要的生產實際意義的。 當前，發達國家的許多設施栽培基地已開始推廣與運用這項技術進行無性苗及斷根苗的培 育，以節省成本、縮短生產周期及提高產量，而對我國當前種苗產業化還是比較薄弱的情況 下，它作為瓜果蔬菜育苗的一種補充還是具有重要生產意義的，特別是在太空蔬菜，及引進 的種子昂貴蔬菜品種，或受國外製種技術壟斷的品種來說，還是具有非常廣闊的產業發展空 間的。 多花筋骨草試管花 瞧,上面的多花筋骨草快要開花了. 無刺火棘試管花的好品種 無刺火棘是火棘的一個變種，屬於薔薇科火棘屬（pyracantha），常綠灌木或小喬木。葉倒卵 形或倒卵狀長圓形，先端鈍圓開微凹，邊緣有鈍鋸齒。花白色，由多鏵集成復傘房花序。花期4 月-5 月。果近球形，深紅色，果期9 月-11 月。 無刺火棘其葉小，無刺，一個小小的枝段都有很強的開花結果能力，而且其快繁也非常的容易， 一般十幾天其根系就非常的發達，現在其剛是形成大量花苞的時候，是做試管花和用來去根水培 最好的時候，快繁生根後移栽到試管中，剛好是開花的時候。 海棠試管花材料的培育 海棠花試管花非常的漂亮，可用於室內的各種地方的擺放。首先將其母株進行分株，按每一個 芽切下作為一個繁殖材料，通過快繁寶的處理，再把他放到快繁苗床進行催根，十天左右就能形 成發達的根系，下圖是3.16 號繁殖3.25 號其發達的根系。此時把其珍珠岩洗掉就可以移栽到試 管中了。 新型的非試管克隆技術及未來的展望 植物非試管克隆技術是光自養微繁技術的發展，是組培技術與傳統扦插育苗技術的綜合與提 升。它的發展與計算機技術、工業技術、生物技術的發展是息息相關的，是一門綜合性很強的交 叉學科，是其它技術發展與運用的產物，隨著科技的不斷發展，一些新的技術、新的工藝、新的 材料技術的不斷湧現開發與運用，使植物非試管克隆技術得以不斷的完善與提高。特別是在開放 環境下殺菌技術的改進，新手段與方法的運用，都使這種開放式的育苗技術帶來一次又一次的發 展契機。現就未來的發展趨勢與科研方向作些描述，能給人們提供一些新的思路 一、太陽能供電的非試管克隆系統。 隨著當前水電資源的日漸匱乏與緊張，這種以電水為主要資源的動力農業，將面臨著極大挑戰， 在系統中進行技術改進，以實施節能高效地育苗，開發綠色環保的電力資源，以適合當前我國廣 大農村的生產力狀況，倡導與發展一種可持續發展的循環型的種苗生產模式，將是今後的一個重 要課題與方向。如利用太陽能風力發電及人力發電結合的環保型電資源開發，開發一種能實現電 力自供的非試管克隆系統，就更能適應我國廣褒的疆土，廣闊的農村，不會因電與水受限而影響 快繁基地的建設與擴展，可以利用太陽能提水技術解決供水問題，利用太陽能風力及人力結合的 發電技術解決系統運行的一切供電問題。進行系統改造，配套建設一些較為省電的執行部件，如 二極體補光，半導體加溫致冷、超聲波的加濕霧化等技術都可以大大降低水電資源的浪費消耗。 二、閉鎖型苗木生產系統 閉鎖型苗木生產系統是室內快繁基礎上的提升與發展,是目前日本國最為先進的苗木快繁體系,它 具有生產效率高節能特點外,更重要的是具有環境可控性與穩定性更佳,更適於各種植物的快繁與 生產,而且更易實施集約化與工廠化生產,培育出的種苗具有較高的商品率,也就是成活率更高種 苗長勢更整齊比其它各種方法生產的種苗生長更好.在一個隔熱封閉的系統內,創造植物最佳的生 長發育模式,可以使一些難繁殖的植物變得容易,使因季節變化而影響育苗的因素排除,是一個全 天候的人工智慧控制環境.另外,在技術體系的實現上採用各種節能方式,比溫室育苗具有更高的 效率與效益,而且種苗的培育期縮短生長發育加快,是目前用於瓜果蔬菜藥材林業綠化等各種經濟 植物繁殖的最佳模式.在技術集成上採用 LED 光源補光,結合光譜配伍技術實現光環境光效率的 最優化最節能化.在能源技術上採用半導體二極體與半導體致冷加熱技術,使獲取相同生物產量的 耗能率大大降低,另外,在二氧化碳的循環利用上比開放系統更易實現,它能使植物呼吸釋放的二 氧化碳實現再循環,在空間利用上比溫室育苗或原來的室內快繁更有效,立體層次更多,層間可大 幅度縮小.在系統內部的通風循環裝置上採用大量低功耗的直流小風扇,大大促進了植物的氣體交 換與氣體的充分利用.甚至還可結合智能機器人技術實現管理的無人化,環境操作的無菌化,達到 系統運行的高度集成智能化.它除了上述特點外,在運用空間上也更廣闊如種子育苗,離體材料快 繁,及嫁接苗的培育,還可利用空閑時間進行高檔反季蔬菜花卉的生產.總之,它是目前國內國際上 最為先進項的育苗新模式,可以在農村,城郊,甚至城區大面積推廣,不受任何環境及地理條件和氣 候之限制.是城市農業的一種好項目,也是下崗職工利用居室及廢棄廠化進行再創業的首選致富項 目。 三、氣霧快繁法---霧增殖技術 氣霧快繁法國外叫霧增殖育苗法,是當前最先進的一種育苗方法,它與基質快繁相比,生根速度更 快,成活率更高,究其原因,主要有以下幾個方面的改進與優化.首先離體材料的切口是暴露於定植 板的氣霧室或氣霧槽中,而且是完全懸空的狀態,具有很充足的通氣供氧環境,不會因基質過濕而 缺氧腐根,有了充足的氧環境,使有氧呼吸成為能量轉換代謝的主要方式,相同重量光合作用產物 的代謝能量釋放量大大提高,是無氧呼吸的幾倍,使切口部位細胞分裂及根原基的發育獲取充足的 能量與營養物質.這是生根快的主導因素.另外以空氣為介質後,病菌滋生的場所比基質受到最大 的限制,即使有病菌入侵也不會造成整個苗床的大危害.在常規快繁中常出現高溫季節苗床細菌真 菌的滋生,從而使切口導管堵塞,而出現雖環境水量充足,但離體材料還是枯萎,主要是水分的正常 運輸受到了影響. 另外,氣霧繁能為根系的生長創造最小的機械阻力,也能在某種程度上促進根系的發育,在固態 基質中,如珍珠岩或蛭石等,雖有好的物理性狀,但總會對根系的伸長生長及壯根生長帶來或多或 少的機械阻力.而在氣霧中,根系可以完全自由地舒展. 所以採用氣霧法後,大多數的品種生根時間比原來基質法要縮短 1/2-1/4 的時間,成活率提高 20%-30%,或更高,移栽成活的生根苗,操作更方便,根系更完整,是其他任何一種方法所不能比擬的. 但氣霧法唯一缺點,就是一旦停電,對外界氣候波動的適應性極差,如處理不慎就會造成大的損失, 如失水旱害而死苗.必須採用精確的計算機控制系統及配備發電機.隨著各項控制技術、材料技術 的完善，氣霧法將會在生長單位或科研所廣泛地得到運用。 四、超聲波生物育苗箱 利用長方形的箱體代替類似於組培的大試管，運用各種物理技術創造無菌環境，結合計算機控制 技術創造溫光氣熱適宜環境，利用生物技術提供適合離體材料發育的營養液，從而達到組織分化 與生長生根的技術目的。現所箱體的結構及功能介紹如下，它是一種適合於小規模農場家戶進行 自供育苗的一種簡易裝置，也可用於細胞工程進行組培培養或科研活動。 這種育苗箱由三大部份及各種組件構成：育苗室、氣霧室、超聲波發生器。現把結構簡述如下， 整個箱體由全透明的玻璃製作而成，規格大小視生產量而定，玻璃內壁噴塗上納米銀殺菌材料， 起到空間抑菌的效果。然後用不透光的隔板在箱體一端1/5 空間處隔一氣室，注意隔板需選擇不 透光且較厚的塑料隔板，以防氣室內紫外線穿透進入育苗室。並於氣室內裝上紫外線殺菌燈，氣 室內壁要求噴塗光觸媒納米殺菌材料，這種材料在紫外線照射下能發揮極強的殺菌作用，從而創 造了一個具有殺菌抑菌功能的無菌氣室空腔。箱體外配置一台小型的超聲波霧化器，並外接一條 輸霧管道，把氣霧接入玻璃箱的氣霧室內，這些氣霧是由營養液、激素或加入糖配製而成的培養 液，經霧化器產生的氣霧先進入氣霧室進行殺菌處理，然後經隔板上小孔進入育苗室。 以上三大部份構成了超聲波生物育苗箱的總體框架，要達到好的育苗效果還需配置若干組件： （1）接種網架，由普通2-4mm 網孔的塑料網製成的一個支撐架，把它置於育苗室內，作為接種 固定支撐離體材料用； （2）環控系統：由二極體補光燈、半導體致冷加熱器、直流小風扇、電 場發生裝置、永磁體、微控制器組成。在育苗箱的頂面與側面裝貼二極體補光燈，由紅藍燈組成， R/B 比例為 5/1，光強達 3000-5000LX；半導體致冷加熱片裝於氣霧室的頂端起到加溫與致冷作 用；直流防水小風扇均勻布設於網架上下育苗室內，起到微風對流的作用；再於接種網架上方平 行布設一層電場網，並接上發生器，產生電場能促進離體材料發育及細胞組織的極性化。箱體的 底部均勻放置幾塊強度為 0.8T 的永磁體，也是起到極化組織促進生根的作用；最後把這些環控 小部件都聯接上微控制器實現運行的自動控制。 （3）離體培養，這種裝置即可以用於大材料的 生根培養，也可以用於微材料的分化生長培養，如果大材料生根培養可不需加糖，作為快速催根 裝置使用；如果是莖尖或組培分化培養產生的微型莖段，可以在營養液中加入糖，以利於快速分 化與生根；但如果是用於規模生產，可以配上二氧化碳鋼瓶進行強制供氣，實現光自養無糖培育， 也可在不加糖情況下實現微型離體材料如莖尖的分化與生根培養。 這種裝置具有很強的實用性，箱體雖小但一次也至少可育幾千株苗，適合於農場及小企業農 業生產中自給苗的生產。使用時安裝與操作方便，培育的小苗根系特別發達，稍經煉苗即可移栽， 可用於蔬菜、綠化苗、果樹、藥材等植物的培養，特別是一些較難生根的品種，採用這種方法可 以取得更理想的效果，現在這種裝置除了用於生產外，還用於科研上的試管外生根培養與細胞工 程的組織培養，是一種較為先進而實用的非試管育苗新技術。 植物非試管克隆技術的研究及快繁產業的發展都是一個無止境的產業，特別是當今各交叉學 科發展迅猛的時代，時時都有可能產生新技術革命，快繁技術也然。它沒有止境更不會停止發 展的腳步，它將以國際前沿為縱坐標，以交叉學科為橫坐標，進行無限的沿伸與發展。在21 紀 世的今天，計算機技術、生物技術、及納米材料技術已成為高科技標誌與劃時代的象徵，特別 是納米技術中的生物效應，很有可能就成為快繁技術下一次技術提升的突破口，如納米抑菌殺 菌效果，納米材料的遠紅外效應、磁效應、波效應、量子效應等，都將對植物快繁技術的突破 提升帶來預見性的啟發與科學的預言。科學的夢想在科學家的不斷努力下終將成為現實，從史 前第一個上天的萊特兄弟到現在帶來了航空事業的發展，從百年前植物學家哈伯蘭德首次提出 細胞全能性，到現在組織培養技術的興起，同樣開放式的組織也將會對實現未來的真正大田組 培邁出了重要的一步，不久的將來種苗的繁苗變得就像在大田播種一樣的簡單，這就是大田組 培時代的真正到來，農業科學家們將繼往來開，不懈努力以實現與印證這個科學的預言。 半夏的快繁技術 半夏(Pinclliaternata(Thunb．)Breit．)，又名麻芋頭、麻芋子、天落星和野芋頭等，為天南星科 半夏屬多年生草本植物，廣泛分布於我國長江流域以及東北、華北等地區。半夏是我國重要的傳 統中藥材，也是重要的出口產品 。隨著半夏利用範圍的不斷拓展和市場價格的攀升，其栽培的 面積也越來越大，其傳統都是用母球來進行播種繁殖，用母球來播種繁殖其容易發生變異（半夏 是一個易變異的品種），感染病毒，影響產量和藥用價值，現在也有一部分使用組培技術進行育 種，但其成本非常的高，採用快繁技術其不僅投資成本低而且能快速的繁出大量的種苗。 下圖是3.15 號切塊繁殖的半夏，通過智能化控制其苗床的溫光氣熱，十多天就長出了其發達的 根系，以及長出小芽來。 3.15 把處理好的半夏均勻的撒播到快繁苗床，3.25 號其根系就非常的發達生根率達95%以上。 此時就可以把已經長出根和芽來的小苗從快繁苗床拿起再撒播到外面的大田，再在上面覆一層薄 土就可以了。也可以繼續在快繁苗床，通過營養液技術，讓它直接成為一棵商品球。
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