所謂植物非試管克隆技術(shù)就是運用計算機控制技術(shù)與生物技術(shù)有機結(jié)合的一種全新的育苗技術(shù),,通過計算機對環(huán)境的精確模擬,,為植物離體材料的發(fā)育創(chuàng)造了 最佳的溫光氣熱營養(yǎng)激素環(huán)境,,從而使植物的全息性得到盡快地表達,,以實現(xiàn)種苗的快速成苗與幾何倍增,,這就是植物非試管克隆新技術(shù)的技術(shù)核心,它有別于傳統(tǒng) 的扦插嫁接,又有別于現(xiàn)代的組織培養(yǎng)技術(shù),但同時又是對傳統(tǒng)與現(xiàn)代各種育苗技術(shù)之集成與發(fā)展,,它既具傳統(tǒng)育苗的易操作性,又能具現(xiàn)代育苗的高效性,,也就是 說它克服了傳統(tǒng)育苗的季節(jié)限制與現(xiàn)代育苗的操作繁瑣及高成本弊端,,而開發(fā)成功的一項全新育苗技術(shù)。現(xiàn)為了讓大家對該技術(shù)有個概念性的認識,,首先讓我們?nèi)チ?解一下它與傳統(tǒng)育苗技術(shù)的區(qū)別,。
植物非試管克隆技術(shù)它是傳統(tǒng)各種育苗基礎(chǔ)上的發(fā)展與提升,具有技術(shù)操作上的延續(xù)性,,但又有創(chuàng)新與獨特性,,現(xiàn)把它與扦插播種及組織培養(yǎng)育苗的異同點分析如下:
1、與種子育苗的區(qū)別:
種子育苗是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上運用最多最廣的一種最常見的育苗技術(shù),,特別是在農(nóng)作物及蔬菜上,,它是一種最主要的育苗方式,,這種育苗方式具有操作簡單而且種子來源 廣,成本又低的特點,,所以它已是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上最主要的一種育苗方式,但這種育苗方式對于許多種子價格高的或變異系數(shù)較大,,以及種子數(shù)量有限的情況下,,種子育 苗是難以達到良好而快速的效果的。
除了F1代的雜交人工制種子子外,,大多數(shù)種子留種培育的種苗都存在后代性狀分離,,導(dǎo)致農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量質(zhì)量的參差不齊,影響商品性或者生物性狀,,在生產(chǎn)上 運用有一定難度,,除了品種選育外。另外在種子數(shù)量極為有限或價格極高的情況下,,種子育苗難以在短期內(nèi)擴繁出大量性狀一致商品苗,,而采用非試管快繁后就可輕 松實現(xiàn),另外,,既使在有足夠種子數(shù)量的保障下,,利用快繁也可改進種苗的綜合性狀與商品率,如大多種子苗表現(xiàn)為根系不整齊而且數(shù)量少而稀疏,,移栽后的生長及 發(fā)育生長進程都沒有快繁苗表現(xiàn)得好,,所以在發(fā)達國家,許多原本用種子育苗的品種如西瓜,、黃瓜,、豇豆等園藝蔬菜植物,它們都開始推廣與采用,,先播種出苗,,再 切莖斷根育苗,待重新長出快繁的無性系根系后,,再移植大田,,這樣除了產(chǎn)量提高外,抗逆性提高及發(fā)育期縮短有明顯的效果,,現(xiàn)已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上得以運用,。
另外,對于有些轉(zhuǎn)基因的品種或者成本極高的太空種質(zhì),,存在不能形成種子或種子少與昂貴的情況下,,采用種子育苗難以滿足生產(chǎn)需要時,非試管克隆技術(shù)可以得 以有效解決,。如最近流行的轉(zhuǎn)基因植物驅(qū)蚊草與熒光花卉,,它不能形成種子,既使有少量種子成苗率也不高,而且后代分離與變異大,,針對這些品種運用非試管克隆 技術(shù)就可體現(xiàn)出極大的優(yōu)勢,。還有一些品種如西瓜在苗期極易患猝倒病,而用非試管克隆后可以有效解決,。采用種子育苗對于一些成本低變異小的農(nóng)作物或蔬菜瓜果 是可以采用,,但對于成本高種源少的情況下,只有非試管克隆技術(shù)才能實現(xiàn)優(yōu)良品種的短時間內(nèi)擴繁,,而種子難以實現(xiàn),,因種子需經(jīng)開花授粉及成熟漫長的制種階 段,而非試管克隆可隨時取母本植株上的營養(yǎng)器官枝葉芽或根進行擴繁,,以解決種子周期長速度慢的問題,。
2、與嫁接育苗的區(qū)別:
嫁接育苗是傳統(tǒng)育苗中實現(xiàn)無性系狀態(tài)保留運用最常見的技術(shù),,在木本的果樹及瓜類植物上近年運用極為廣泛,。這種方法能保持品種優(yōu)良特性外,許多植物還可通 過嫁接來提高植株的抗逆性或改善某些農(nóng)藝性狀,,在生產(chǎn)上運用得到了很好的反響,,但同時,也存在著技術(shù)繁瑣,,時間周期過長,,如遇不利的氣候環(huán)境,還會導(dǎo)致成 活率低或苗勢差的缺點,,而且許多品種對嫁接砧木的選擇存在專一性,,如果兩者不親和,除了成活率低外,,還會影響壽命與品質(zhì),,所以在進行嫁接育苗前一定要選擇 適合的砧木品種進行砧木苗的培育,一般品種需1-2年時間,,生長快的品種也需半年左右,,這樣無疑就延長了優(yōu)良品種的繁苗周期,如果樹類一般快的1年,,時間 長的需兩年或三年,,如棗苗,板栗苗,,楊梅,,枇杷等,都需較長時間的培育期,,才能成為一株生長可用的商品苗,。
而采用非試管克隆新技術(shù)后,,上述這些品種只需截 取它的一葉一芽或一枝段及根段就可培育成一個完整的個體,如棗快只需15天即生根,,25天就可移栽大田,,而嫁接苗需2-3年。更為繁瑣工藝流程多,,成活率 受天氣制約大,,如桃苗一遇雨天成活率就極低或者即使成活也會導(dǎo)致嚴重流膠,成活后還需解膜與除萌,,管理繁而受季節(jié)影響大,。而非試管克隆新技術(shù),,只要生根成 苗后即可移栽,,根系發(fā)達而成活率高,一年四季皆可移栽定植,,用該方法培育的苗木,,根系呈爆炸式,并且根冠比極大,,適于遠距離或反季節(jié)移栽,,成活率高,緩苗 期短,,這是目前任何一種育苗技術(shù)所無法比擬的,。
另外,嫁接存在的不親和現(xiàn)象或后期不親和現(xiàn)象運用快繁后可以有效解決,,如最近金銀花王苗木的培育大多采用嫁接,,但它會出現(xiàn)后期不親和于嫁接口處出現(xiàn)掐脖子現(xiàn)象,三年后遇臺風(fēng)一吹就斷,,給種植者帶來嚴重經(jīng)濟損失,,而采用快繁技術(shù)可以有效地解決,因為它屬自根苗,,不存在親和性問題,。
3、與扦插育苗的區(qū)別: 扦插育苗是我國農(nóng)民在生產(chǎn)實踐中發(fā)明而運用了上千年的一種種苗繁育技術(shù),,這種技術(shù)最早是人們無意地把一些植物的樹枝插入土壤中,,后來發(fā)現(xiàn)生根并成苗了, 于是人們就不斷地總結(jié)發(fā)現(xiàn)其中的奧妙與規(guī)律,,開始觀察季節(jié)及枝條老嫩及環(huán)境的影響,,總結(jié)出一套適合于各種植物的傳統(tǒng)扦插育苗技術(shù),并把它用之于生產(chǎn)實踐,。 有句古言道:有心栽花花不活,,無心插柳柳成蔭,,也話古人也就是最早從柳樹插枝上得到扦插技術(shù)的啟發(fā)吧,后來人們發(fā)現(xiàn)用柳樹汁處理枝條的切口可以促進生根,, 于是又啟示人們對促進生根物質(zhì)的研究,,現(xiàn)代的扦插育苗技術(shù)已對于植物不同的季節(jié),不同的基質(zhì),,不同的環(huán)境,,不同的藥劑等進行了科學(xué)而系統(tǒng)的研究,而且開發(fā) 了各種各樣的生根粉,,其中最有權(quán)威的就是中國林科院王濤研究員開發(fā)推廣的ABT生根粉,。
這些技術(shù)及促進生根藥劑的研究為扦插育苗技術(shù)的發(fā)展提供了強勁的技術(shù)支撐,但美中不足的是,,并不是所有植物都能進行扦插,,也不是在任何季節(jié)都可進行扦插 繁殖,更為不足的是成活率影響的因素多,,不穩(wěn)定,,難以在生產(chǎn)上大規(guī)模工廠化地實施。而非試管克隆技術(shù)可克服上述的各種缺點,,又能延續(xù)傳統(tǒng)育苗操作上的簡易 性,,易掌握性,實現(xiàn)種苗的工廠化生產(chǎn),,使育苗變得簡單高效而快速,,如扦插育苗大多只有在氣候適宜的春季或秋季進行,而采用非試管克隆技術(shù)后,,一年四季,,不 管春夏秋冬都可實施快繁,實現(xiàn)周年快繁,,其實在計算機控制的精確模擬環(huán)境下,,能為生根成苗創(chuàng)造最佳的環(huán)境條件,使離體材料的生根過程穩(wěn)定而高效率,,生根時 間大大縮短,,就是同樣的生根成活率,非試管克隆苗它具有比扦插苗更為發(fā)達而整齊的根系,,這點是任何育苗技術(shù)所無法比擬的,。操作簡單看似與傳統(tǒng)扦插相似,但 非試管克隆技術(shù)可以使比扦插材料更小的微材料快速生根與成苗,,如一葉一芽,,或一葉半葉,或一枝或一芽,,一根等,,只要是全息性較強的植物離體器官都可當(dāng)作快 繁時的離體材料,,而扦插大多選擇具有較多貯藏養(yǎng)份的大枝段大枝條作為材料,從耗材上,,扦插用是更多些,。從繁苗的密度上比扦插育苗更密,每平方可達 400-1000株,,如結(jié)合立體多層次的架式育苗效率還可提高得更多,,一個240平方米的快繁大棚,至少可年生產(chǎn)50-100萬株苗,,是大田扦插育苗的幾 倍或幾十倍,。從管理用工來說投入的成本也大大地降低,傳統(tǒng)扦插育苗除了扣膜保濕蔗蔭外,,平時還需進行定時的澆水與病蟲害雜草的防治管理,,用工量大成本高, 而在非試管克隆的育苗環(huán)境下,,一切可交給計算機控制統(tǒng)自動完成,,這樣的話就可大大地降低勞動力投入減少種苗的成本,,大多數(shù)品種從繁殖至生根移栽成本不會超 過1分錢,,也就是說它是成本只需扦插育苗的1/10-1/20即可。
在適宜的品種上,,采用非試管克隆新技術(shù)幾乎適用于所有的綠色植物,,而扦插育苗只適于一些特定的品種與季節(jié),就是傳統(tǒng)或組織培養(yǎng)最難繁殖的松樹及瀕危植物 百山祖冷杉也得以快繁成功,,其它的瓜果蔬菜綠化藥材等皆可,,在適宜品種范圍上有了質(zhì)的提升。而且運用新技術(shù)培育的苗木根冠比大,,適合周年移栽全年定植,,大 大加快優(yōu)良品種的產(chǎn)業(yè)化進程,如結(jié)合穴盤育苗,,更可使苗木的培育移栽定植一體化,,使種植引起生長不良緩慢過長的現(xiàn)象得以克服。采用新技術(shù)培育的苗木就是在 盛夏也可移栽,,這是其他任何一種育苗方法做不到的,,這種新技術(shù)結(jié)合與采納了傳統(tǒng)育苗易操作性的優(yōu)點,摒棄環(huán)境多變性的缺點,,實現(xiàn)了種苗的周年快速培育與多 代循環(huán)的幾何倍增,,在常規(guī)扦插育苗情況下,一根枝條經(jīng)扦插后一年只能成為一株苗,,而非試管克隆新技術(shù)可以實現(xiàn)幾千倍上萬倍甚至上百萬倍的幾何級擴增,,這是 扦插以及其它育苗技術(shù)不可比擬的,。
4、與組培技術(shù)的區(qū)別:
組培技術(shù)全稱為組織培養(yǎng)技術(shù),,就是運用植物組織或器官甚至是細胞,,在密封的裝有調(diào)配好營養(yǎng)基質(zhì)的試管瓶中,完成它的分化增殖及生根過成,,使接種后的植物 組織經(jīng)一段時間的培育后發(fā)育成為一個或數(shù)個完整的植株,,這就是我們近代生物技術(shù)中常提及的組織培養(yǎng)技術(shù),它是目前科研院??平膛c試驗的一項重要生物技術(shù)范 疇,,但在生產(chǎn)上一直因為存在的某些瓶頸而未被大面積的采納與推廣。除了組織培養(yǎng)投入及運行的成本較高外,,更重要的一點是它適宜的品種不廣,,可操作性不強, 特別是基層的生產(chǎn)者更難掌握與操作,。
所以,,組織培養(yǎng)技術(shù)在我國發(fā)展的幾十年中基本上處于研究階段如作為育種及基因工程技術(shù)的輔助工具在運用,在生產(chǎn)上除了一些技術(shù)簡單的香蕉,、甘蔗,、草莓商 品苗及馬鈴薯脫毒外,在木本植物及瓜果蔬菜的運用上極少,,除了成本因素外,,技術(shù)也還是一個瓶頸,特別是木本植物的誘導(dǎo)生根上,,存在的問題還是很多,,目前還 難以在生產(chǎn)上推廣運用。既使許多品種在試管內(nèi)能良好發(fā)育,,但也同樣存在移栽后成活率低或緩苗難生長勢差等生理障礙現(xiàn)象,。那么非試管克隆技術(shù)它是如何克服組 培技術(shù)的缺點而實現(xiàn)了一種新型的組織培養(yǎng)新路徑呢?其實植物非試管克隆新技術(shù)從泛義的角度來說也是組織培養(yǎng)技術(shù),,但不同的是一個是在試管里而一個是在快繁 苗床的大田基地里,,培育環(huán)境有一天壤之別,一個需要無菌的密閉環(huán)境,,一個是在開放的環(huán)境,,一個是在全人人補光環(huán)境下,一個是在全天候的自然光環(huán)境下,,一個 是利用加糖的人工培養(yǎng)基為育苗基質(zhì),,而一個是在沒有任何有機質(zhì)及糖的無機珍珠巖基質(zhì)。一個是利用幼嫩的剛分化或無分化的組織或莖尖,,一個是利用已完成形態(tài) 分化的組織或器官,,一個是通過分化不定芽以實現(xiàn)幾何倍增,,一個是利用芽莖營養(yǎng)生長來實現(xiàn)離體材料的增殖,也有部份可以運用增生的不定芽來完成增殖,,但大多 數(shù)品種是利用莖的生長來擴大繁殖材料,。
一個需經(jīng)過嚴格煉苗才能適應(yīng)大田環(huán)境,一個只需簡單煉苗就能培育成對環(huán)境有很強適應(yīng)性的快繁苗,,除了這些區(qū)別外,,在生理上它們存在實質(zhì)性的區(qū)別,真因為 這些區(qū)別,,而使傳統(tǒng)的組培苗成活率低適應(yīng)性差而難以在生產(chǎn)上推廣運用?,F(xiàn)把它們的區(qū)別剖析如下,組織培養(yǎng)過程是一個以異養(yǎng)為主,,自養(yǎng)為輔的寄生型育苗過 程,,試管內(nèi)組織的發(fā)育所需的營養(yǎng)與能量都是依靠培養(yǎng)基中的糖與礦質(zhì)營養(yǎng)來提供的,屬于異養(yǎng)型代謝,。而非試管快繁技術(shù),,它的離體組織材料是在沒有任何糖的無 機基質(zhì)環(huán)境中進行,它的能量代謝全賴于組織本身的光合作用能力與貯藏的營養(yǎng)物質(zhì),,它的整個代謝過程是自力更生的自養(yǎng)型代謝,,兩種不同代謝類型所培育的苗對 環(huán)境就存在完全不同的適應(yīng)性,自養(yǎng)型的具有很強適應(yīng)性,,稍作煉苗就可移栽至自然環(huán)境,,而試管內(nèi)培育的小苗,,長在瓶內(nèi)時看起來苗勢還是不錯,,但一旦移致大 田,就出現(xiàn)死苗萎蔫,,究其生理原因,,發(fā)現(xiàn)在密閉瓶內(nèi)生長的小苗,由于長期長在高度缺氧與二氧化碳的環(huán)境下,,它的呼吸作用模式與光合作用模式?jīng)]有完全建立,, 出現(xiàn)氣孔缺失現(xiàn)象或者所謂的玻璃苗現(xiàn)象,另外,,在瓶內(nèi)生長的小苗,,它在營養(yǎng)器官的形成長所需的能量與營養(yǎng)大多是由基質(zhì)直接供應(yīng)與滿足,而非試管快繁苗它主 要依靠自已自身的光合作用與葉片環(huán)境吸收為主,,它在培育過程中已形成了完整而發(fā)達的維管束,,有利于移栽后的營養(yǎng)吸收代謝,而瓶內(nèi)組織苗常有維管束發(fā)育不好 或不連通不發(fā)育的問題,,所以當(dāng)它移至大田后還會出現(xiàn)吸收及光合作用呼吸作用等生理之障礙問題,,這是導(dǎo)致組培成活率低的最關(guān)鍵因子,。而非試管快繁,它是依賴 于組織或葉片自身的光合代謝能力以完成它整個植株發(fā)育的營養(yǎng)與能量,,所以它的根系特別發(fā)達,,因為它利用葉片源源不斷的光合作用能力提供了大量的自養(yǎng)碳源, 而且再加上切口環(huán)境透氣保濕良好,,不像組培基質(zhì)瓊脂缺乏透氣性,,所以它的根系發(fā)育特別多而發(fā)達,是任何一種育苗技術(shù)無可比較的,。
除了這些區(qū)別外,,非試管快繁技術(shù)具有比組培更高的增殖率,因為移栽后的小苗,,在全價營養(yǎng)液及適宜自然環(huán)境下比在瓶內(nèi)有更快的生長量與生物量,,如驅(qū)蚊草小 苗移至大田后,在1-2個月內(nèi)至少可增殖15-20個葉片與芽,,為下代的繼代循環(huán)提供了幾何級增長的離體材料,,這樣一個葉芽在一年內(nèi)致少可培育上百萬株種 苗,而且成本極低,,只需一個塑料大棚與數(shù)個增殖培育大棚就可完成了,,而如果采用組織培養(yǎng)技術(shù),光組培相關(guān)設(shè)施設(shè)備與器具,,就需投入幾百萬元,,而且時間又長 又繁瑣,一般人也難以掌握,。
總之育苗技術(shù)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中最為重要技術(shù)要求也相對較高的技術(shù),,面對當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況,已從單家獨戶散戶經(jīng)營型向?qū)I(yè)戶公司經(jīng)營型轉(zhuǎn)變,,農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè) 區(qū)劃也從傳統(tǒng)零散無序向因地制宜有序有計劃地區(qū)域化產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,,各自形成了初具產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢的地方品牌與當(dāng)?shù)孛貎?yōu)產(chǎn)品,隨著產(chǎn)業(yè)化不斷推廣,,原來自育苗自栽 培自留種的傳統(tǒng)種苗培育方式肯定已不能適應(yīng)當(dāng)前產(chǎn)業(yè)化大規(guī)?;l(fā)展的需求,所以必須在新時期下,,要迅速開發(fā)形成一種適合產(chǎn)業(yè)化工廠化集約化的先進育苗技 術(shù),,在這種新形勢,國內(nèi)外也有相關(guān)的許多專家投入了這個領(lǐng)域的研究開發(fā),,其中最具先進性與代表性的就是千葉大學(xué)的閉鎖型光自養(yǎng)技術(shù),,這項技術(shù)集成了目前生 物領(lǐng)域計算機領(lǐng)域及材料科技領(lǐng)域中最為先進的技術(shù),利用了植物強大的光自養(yǎng)能力,建立了一種與傳統(tǒng)組織相似但又有很大超越與提高的新型育苗技術(shù)體系與流程,。
在此同時,,在采納國外先進技術(shù)的同時,能結(jié)合我國生產(chǎn)實際,,不生搬硬套也不默守沉規(guī),,在科學(xué)引進消化吸收與創(chuàng)新基礎(chǔ)上,研發(fā)出適合我國當(dāng)前一 個時期生產(chǎn)力水平的工廠化育苗新技術(shù)----植物非試管快繁技術(shù),。這種技術(shù)在育苗技術(shù)指標(biāo)上基本與國外接近,,而成本只需國外相似技術(shù)的1/10,在我國推 廣具有實用性與可操作性,,現(xiàn)在該技術(shù)已在我國大江南北推廣建立了500多個示范點與基地,,為我國種苗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作出了積極的貢獻。如果有興趣的讀者,,可繼 續(xù)閱讀,,以下篇幅將會教你如何掌握與運用這項新型而先進的育苗新技術(shù)。
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