组培快繁在瓶外生根上的运用

组培快繁在瓶外生根上的运用

综观国内外微体繁殖的发展，植物组织培养技术作为工厂化育苗的重要手段已经得到了广泛应用。

1、常规组培的三个过程：无菌培养体系的建立；增殖扩繁；生根和移栽。

1.1 如何产生试管苗瓶外生根技术

生根和移栽是决定能否进行大量生产和应用实际的关键环节。而如何提高试管苗的生根和移栽成活率就成为了工厂化育苗主要研究的任务之一。针对有些植物种类在试管中难以生根或根系发育不良，吸收功能极弱，移栽后不易成活的特点，同时为了缩短育苗周期，降低生产成本，国内外许多学者，就现有生根和驯化程序进行了改进，从而产生了试管苗瓶外生根技术。试管苗瓶外生根技术是近几年研究成功的一项组培生根的先进技术。该技术的关键是将试管苗的生根阶段中的生根和驯化结合起来，省去了用来提供营养物质并起支持作用的培养基，芽苗试管内生根的传统程序。该技术的应用不仅减少了一次无菌操作的步骤，提高了培养空间，又简化了组培程序，降低了生产成本，提高了繁殖系数，解决了组培工厂化育苗生根的难题。在这方面，debergh等认为诱导试管苗生根过程的费用占总费用的35%-75%。有研究证实，采取瓶外生根技术，则可以减少总费用的70%左右。近年来，随着组培工厂化育苗的发展，国内外开展了试管苗瓶外生根的解剖学研究、影响瓶外生根生理原因的基础研究、技术方法研究，并且开始应用于生产，取得了很大成功。笔者针对近年来试管苗瓶外生根的研究进展作一简述，旨在为试管苗瓶外生根提供科学的理论、技术借鉴。

2、试管苗瓶外生根发生、发育的形态解剖构造

大量的研究表明，植物的组织培养根的发生都来自不定根。试管苗瓶外生根与试管内生根的形态解剖构造大体相似。不定根的形成从形态上可分为两个阶段，即根原基的形成和根原基的伸长及生长。据测定，根原基的形成约经历48h。根原基的伸长和生长阶段快的需要3-4d，慢的则要20-30d,zhoujy等在研究苹果试管小苗生根时对不定根的形成进行了组织学观察，认为不定根的发端是在苗基部上方约0.1-0.5mm的狭长区带。苹果的无根试管苗刚切下时，其基部含有典型的外韧维管束，在木质部和韧皮部之间有2-3层扁平细胞构成的形成层带，此时细胞处于静止状态，次生组织不发达。之后在紧接形成层处出现分生组织，随后开始细胞分裂，经过脱分化，逐渐分化形成根原基。试管苗瓶外根原基产生的部位一般在愈伤组织、皮层、髓射线、维管射线和形成层等。不定根的发端因植物的不同而异，这里不再赘述。笔者在研究月季试管苗瓶外生根时指出，瓶外生根苗根表皮细胞与皮层细胞差异较小，其根比较年幼，分生能力旺盛。瓶外生根苗根系生长速度快，中柱发育早，有利于根系的建成。另外，瓶外生根苗茎干皮层细胞个体较小，液泡些　叶片表皮角质层发达，叶片皮孔开张角度小，抗蒸腾作用和适应能力增强，海绵组织和栅栏组织分化程度高，叶肉细胞中叶绿素含量高，光合性能优于试管生根苗。

3、瓶外生根的影响因素

3.1 生长素对生根的影响

在植物的组织培养中，植物激素起着决定性的作用，而生长素都能促进生根。不定根的发生和发育的整个阶段都需要连续补充生长素，生长素的存在不仅有利于根原基的诱导，还有利于不定根的生长。但过高的生长素也会抑制根原基的生长，进而影响根的伸长。大量的研究表明，根原基的启动和形成阶段生长素起着关键作用，而根原基的伸长和生长则可以在没有外源生长素的条件下实现。生长素可能主要在根的诱导和发端起作用，但根原基形成后，较高浓度的生长素的继续存在则不利于幼根的生长发育。瓶外生根正是基于上述原理，生根起始阶段采用高浓度的生长素刺激根原基的形成，根原基伸长阶段撤掉生长素，解除其抑制作用。曾端香等在研究牡丹繁殖技术时指出，丛生芽在试管外生根，只有体内45水平下降，iaa水平升高后才有利于不定根的形成。因此生长激素的存在对试管苗瓶外生根是必需和必要的。

3.2试管苗的质量对瓶外生根的影响

不同的植物、不同基因型、不同的幼化程度对分化不定根有决定性的影响。一般木本植物比草本植物难，只有多继代后，年龄越幼化生根才容易。无根试管苗进行瓶外生根前，必须进行练苗过程。何云芳等在进行金线莲组培苗的试管外生根时采用松口练苗的成活率比封口练苗的提高5.3%。李红旭在研究一品红试管苗试管外生根时指出，通过强光充足练苗，使试管苗茎干及叶柄发红，幼茎组织充实，达到较高木质化程度，可提高抗性，促进了生根。经过锻炼的试管苗，叶片抗蒸腾作用和适应能力增强，光合性能显著提高，适应外界环境的能力增强。进一步说明，生长旺盛的苗比生长细弱的苗生根力强。因此，多继代，半木质化，叶片肥厚，茎秆粗壮的无根苗是获得较高生根率的保证。

3.3 不同生根方式对瓶外生根的影响

国内外瓶外生根大多采用微体扦插法进行，即将无根苗切下，经过生长素处理后，扦插到基质中，进行保湿管理，来完成生根的方法。微体扦插基质一般采用既透气又保湿的基质如苔藓、蛭石、珍珠岩、泥炭等。何云芳等在进行金线莲组培苗试管外生根时指出，以苔藓作基质最为理想，地下和地上部分的生长都最为旺盛，成活率最高。陈宗礼等在研究狗头枣组培苗试管外生根时认为，蛭石具有透气性、保水性都较好，即可满足基部的吸水要求，又不会因湿度过大导致腐烂而死苗，生根率达到70.5%，生根数多而长，根系发育完整而健壮。在进行一品红试管苗试管外生根时认为：珍珠岩空隙大，质轻，透气性好，且有一定的保水能力，扦插成活率最高，达到83.8%。

试管苗气培生根作为瓶外生根的一种方法，在国内也有了一定的研究。冯学赞等分别对木本植物和草本植物的气培生根进行了较为详细的研究。将试管苗的茎段进行激素处理后，放到无任何基质的气培容器中进行生根，人为调节环境条件。其生根率与常规生根培养不相上下。

董玲等在进行组培满天星时，采用瓶外水培生根，将健壮试管苗的茎段用#$%生根粉处理后，然后扦插进行水培，覆膜保湿管理。其生根率在90%以上，且根系发达，生长势强。

3.4 环境条件对瓶外生根的影响

瓶外生根过程中的湿度、温度和光照条件是获得成功的关键因素。试管苗一般生长在高湿、弱光、恒温条件进行异养培养，出瓶后若不保湿，极易失水萎蔫死亡。因此，试管苗进行瓶外生根时，必须经过高湿到低湿，恒温到自然变温，弱光到强光的分步练苗过程。瓶外生根前期采取覆膜或喷雾等方法进行，保证空气相对湿度在85%以上，温度起始阶段控制在20°左右较为适宜，并及时增加光照，以保证苗基部的正常呼吸，并防止叶片失水萎蔫。瓶外生根后期采取加强通风逐渐降低湿度和温度，以增强幼苗的自养能力，促进叶片保护功能快速完善，气孔变小，增强抗性和适应外界环境条件的能力，生根率提高。温度、光照、基质水分和空气湿度的平衡是获得较高生根率的保证。在影响瓶外生根的环境因子中，最重要的是温度，其次是基质水分和湿度，最后是光照。

4、试管苗瓶内与瓶外生根的比较

4.1 生根率的比较

大量试验证明，瓶外生根的生根率比瓶内生根率略低。其主要原因是试管苗从无菌状态的高温、高湿、弱光的环境过渡到有菌状态的自然条件，一些弱苗、小苗因不适应环境条件的变化导致死亡。陈宗礼等分析，认为未生根前有死苗的现象，一种为基部腐烂而死，另一种为叶片失水萎蔫而死，前者是由于基部湿度过大所致，后者由于无根苗在扦插后的新环境下失去了水等物质而破坏了它们间的动态平衡所致。还有研究认为，瓶外生根的生根率与瓶内生根率不相上下，或高于瓶内生根率。

4.2 成活率的比较

移栽成活率是检验组培是否成功的关键，也是检验组培能否进行工厂化的关键。试管无根苗瓶内生根和瓶外移栽是两个单独过程，其生根率和移栽成活率是需要累计连续计算的，而瓶外生根率是将生根和移栽合二为一。综合国内外研究认为，试管苗瓶外生根的生根率比瓶内生根后移栽成活率显著提高。究其主要原因，形态解剖方面，因为在培养基上诱导形成的根与芽茎的输导系统不同，或者根细小，无根毛，发育不良造成死亡。生理功能方面，生根试管苗的根系无吸收功能或极低，气孔不能关闭，开口过大，叶片光合能力低等原因造成。瓶外生根苗避免了根系附着的琼脂造成的污染腐烂，并且发育正常健壮，而瓶内生根根系往往是肉质根，吸收功能很差。瓶外生根在生根过程中已经逐步适应了环境，经受了自然环境的锻炼，不适应环境的弱苗在生根过程中已经被淘汰，移栽苗都是抗逆性强的壮苗，容易成活。

5、讨论

国内外在组培工厂化育苗中开展了瓶外生根的大量研究，基本明确了试管苗瓶外不定根的发生、发育的形态解剖构造，定性地阐明了生根过程中植物激素的作用，同时指明了影响瓶外生根的相关因子。

瓶外生根的介质，即可以将组培无根苗置于气培容器中进行气培生根，也可以进行水培生根。目前应用最多的是将组培无根苗扦插于蛭石、珍珠岩、泥炭、苔藓等基质中来完成瓶外生根过程。但应根据不同植物的种类、生根的难易、继代的次数决定采取何种方式。

瓶外生根作为一种先进的组培生根技术，是把生根与驯化相结合，有效缩短了育苗周期，节约成本，节约空间，提高了移栽成活率，加速了种苗繁殖的进程，因此是一项值得应用和推广的技术。

采用植物非试管快繁的计算机智能控制系统能解决瓶外生根对于环境温光气热营养的精确化控制，使基质湿度，叶片的水平衡，光照，矿质营养分得到最适控制，无机的苗床环境加上定期的杀菌可大大降低瓶外生根的真菌感染率，运用该系统进行试管苗的瓶外生根，可大大降低组培苗成本，比传统的瓶外生根技术成活率大幅度提高，这将是未来组培上运用最为重要的技术。

瓶外生根初期，试管苗内源激素含量和激素处理浓度、时间的关系，是瓶外生根研究的主要方向。只有明确不同植物试管苗瓶外生根率达到最高时的内源激素的水平，才能有针对性采取有效措施使试管苗有利于生根的方向生长发育，从而提高繁殖数量和质量，瓶外生根的标准化将是今后的发展趋势。