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植物非试管快繁技术与其他育苗技术的区别
2006-1-1 点 击数: 关键词:植物非试管快繁,快繁技术,育苗,育苗技术

    所谓植物非试管克隆技术就是运用计算机控制技术与生物技术有机结合的一种全新的育苗技术,通过计算机对环境的精确模拟,为植物离体材料的发育创造了最佳的温光气热营养激素环境,从而使植物的全息性得到尽快地表达,以实现种苗的快速成苗与几何倍增,这就是植物非试管克隆新技术的技术核心,它有别于传统的扦插嫁接,又有别于现代的组织培养技术,但同时又是对传统与现代各种育苗技术之集成与发展,它既具传统育苗的易操作性,又能具现代育苗的高效性,也就是说它克服了传统育苗的季节限制与现代育苗的操作繁琐及高成本弊端,而开发成功的一项全新育苗技术。现为了让大家对该技术有个概念性的认识,首先让我们去了解一下它与传统育苗技术的区别。

 
    植物非试管克隆技术它是传统各种育苗基础上的发展与提升,具有技术操作上的延续性,但又有创新与独特性,现把它与扦插播种及组织培养育苗的异同点分析如下:

1、 与种子育苗的区别:

    种子育苗是农业生产上运用最多最广的一种最常见的育苗技术,特别是在农作物及蔬菜上,它是一种最主要的育苗方式,这种育苗方式具有操作简单而且种子来源广,成本又低的特点,所以它已是农业生产上最主要的一种育苗方式,但这种育苗方式对于许多种子价格高的或变异系数较大,以及种子数量有限的情况下,种子育苗是难以达到良好而快速的效果的。

    除了F1代的杂交人工制种子子外,大多数种子留种培育的种苗都存在后代性状分离,导致农艺性状及产量质量的参差不齐,影响商品性或者生物性状,在生产上运用有一定难度,除了品种选育外。另外在种子数量极为有限或价格极高的情况下,种子育苗难以在短期内扩繁出大量性状一致商品苗,而采用非试管快繁后就可轻松实现,另外,既使在有足够种子数量的保障下,利用快繁也可改进种苗的综合性状与商品率,如大多种子苗表现为根系不整齐而且数量少而稀疏,移栽后的生长及发育生长进程都没有快繁苗表现得好,所以在发达国家,许多原本用种子育苗的品种如西瓜、黄瓜、豇豆等园艺蔬菜植物,它们都开始推广与采用,先播种出苗,再切茎断根育苗,待重新长出快繁的无性系根系后,再移植大田,这样除了产量提高外,抗逆性提高及发育期缩短有明显的效果,现已在农业生产上得以运用。

    另外,对于有些转基因的品种或者成本极高的太空种质,存在不能形成种子或种子少与昂贵的情况下,采用种子育苗难以满足生产需要时,非试管克隆技术可以得以有效解决。如最近流行的转基因植物驱蚊草与荧光花卉,它不能形成种子,既使有少量种子成苗率也不高,而且后代分离与变异大,针对这些品种运用非试管克隆技术就可体现出极大的优势。还有一些品种如西瓜在苗期极易患猝倒病,而用非试管克隆后可以有效解决。采用种子育苗对于一些成本低变异小的农作物或蔬菜瓜果是可以采用,但对于成本高种源少的情况下,只有非试管克隆技术才能实现优良品种的短时间内扩繁,而种子难以实现,因种子需经开花授粉及成熟漫长的制种阶段,而非试管克隆可随时取母本植株上的营养器官枝叶芽或根进行扩繁,以解决种子周期长速度慢的问题。

2、  与嫁接育苗的区别:

    嫁接育苗是传统育苗中实现无性系状态保留运用最常见的技术,在木本的果树及瓜类植物上近年运用极为广泛。这种方法能保持品种优良特性外,许多植物还可通过嫁接来提高植株的抗逆性或改善某些农艺性状,在生产上运用得到了很好的反响,但同时,也存在着技术繁琐,时间周期过长,如遇不利的气候环境,还会导致成活率低或苗势差的缺点,而且许多品种对嫁接砧木的选择存在专一性,如果两者不亲和,除了成活率低外,还会影响寿命与品质,所以在进行嫁接育苗前一定要选择适合的砧木品种进行砧木苗的培育,一般品种需1-2年时间,生长快的品种也需半年左右,这样无疑就延长了优良品种的繁苗周期,如果树类一般快的1年,时间长的需两年或三年,如枣苗,板栗苗,杨梅,枇杷等,都需较长时间的培育期,才能成为一株生长可用的商品苗。而采用非试管克隆新技术后,上述这些品种只需截取它的一叶一芽或一枝段及根段就可培育成一个完整的个体,如枣快只需15天即生根,25天就可移栽大田,而嫁接苗需2-3年。更为繁琐工艺流程多,成活率受天气制约大,如桃苗一遇雨天成活率就极低或者即使成活也会导致严重流胶,成活后还需解膜与除萌,管理繁而受季节影响大。而非试管克隆新技术,只要生根成苗后即可移栽,根系发达而成活率高,一年四季皆可移栽定植,用该方法培育的苗木,根系呈爆炸式,并且根冠比极大,适于远距离或反季节移栽,成活率高,缓苗期短,这是目前任何一种育苗技术所无法比拟的。

    另外,嫁接存在的不亲和现象或后期不亲和现象运用快繁后可以有效解决,如最近金银花王苗木的培育大多采用嫁接,但它会出现后期不亲和于嫁接口处出现掐脖子现象,三年后遇台风一吹就断,给种植者带来严重经济损失,而采用快繁技术可以有效地解决,因为它属自根苗,不存在亲和性问题。

3、  与扦插育苗的区别:

    扦插育苗是我国农民在生产实践中发明而运用了上千年的一种种苗繁育技术,这种技术最早是人们无意地把一些植物的树枝插入土壤中,后来发现生根并成苗了,于是人们就不断地总结发现其中的奥妙与规律,开始观察季节及枝条老嫩及环境的影响,总结出一套适合于各种植物的传统扦插育苗技术,并把它用之于生产实践。有句古言道:有心栽花花不活,无心插柳柳成荫,也话古人也就是最早从柳树插枝上得到扦插技术的启发吧,后来人们发现用柳树汁处理枝条的切口可以促进生根,于是又启示人们对促进生根物质的研究,现代的扦插育苗技术已对于植物不同的季节,不同的基质,不同的环境,不同的药剂等进行了科学而系统的研究,而且开发了各种各样的生根粉,其中最有权威的就是中国林科院王涛研究员开发推广的ABT生根粉。

    这些技术及促进生根药剂的研究为扦插育苗技术的发展提供了强劲的技术支撑,但美中不足的是,并不是所有植物都能进行扦插,也不是在任何季节都可进行扦插繁殖,更为不足的是成活率影响的因素多,不稳定,难以在生产上大规模工厂化地实施。而非试管克隆技术可克服上述的各种缺点,又能延续传统育苗操作上的简易性,易掌握性,实现种苗的工厂化生产,使育苗变得简单高效而快速,如扦插育苗大多只有在气候适宜的春季或秋季进行,而采用非试管克隆技术后,一年四季,不管春夏秋冬都可实施快繁,实现周年快繁,其实在计算机控制的精确模拟环境下,能为生根成苗创造最佳的环境条件,使离体材料的生根过程稳定而高效率,生根时间大大缩短,就是同样的生根成活率,非试管克隆苗它具有比扦插苗更为发达而整齐的根系,这点是任何育苗技术所无法比拟的。操作简单看似与传统扦插相似,但非试管克隆技术可以使比扦插材料更小的微材料快速生根与成苗,如一叶一芽,或一叶半叶,或一枝或一芽,一根等,只要是全息性较强的植物离体器官都可当作快繁时的离体材料,而扦插大多选择具有较多贮藏养份的大枝段大枝条作为材料,从耗材上,扦插用是更多些。从繁苗的密度上比扦插育苗更密,每平方可达400-1000株,如结合立体多层次的架式育苗效率还可提高得更多,一个240平方米的快繁大棚,至少可年生产50-100万株苗,是大田扦插育苗的几倍或几十倍。从管理用工来说投入的成本也大大地降低,传统扦插育苗除了扣膜保湿蔗荫外,平时还需进行定时的浇水与病虫害杂草的防治管理,用工量大成本高,而在非试管克隆的育苗环境下,一切可交给计算机控制统自动完成,这样的话就可大大地降低劳动力投入减少种苗的成本,大多数品种从繁殖至生根移栽成本不会超过1分钱,也就是说它是成本只需扦插育苗的1/10-1/20即可。

    在适宜的品种上,采用非试管克隆新技术几乎适用于所有的绿色植物,而扦插育苗只适于一些特定的品种与季节,就是传统或组织培养最难繁殖的松树及濒危植物百山祖冷杉也得以快繁成功,其它的瓜果蔬菜绿化药材等皆可,在适宜品种范围上有了质的提升。而且运用新技术培育的苗木根冠比大,适合周年移栽全年定植,大大加快优良品种的产业化进程,如结合穴盘育苗,更可使苗木的培育移栽定植一体化,使种植引起生长不良缓慢过长的现象得以克服。采用新技术培育的苗木就是在盛夏也可移栽,这是其他任何一种育苗方法做不到的,这种新技术结合与采纳了传统育苗易操作性的优点,摒弃环境多变性的缺点,实现了种苗的周年快速培育与多代循环的几何倍增,在常规扦插育苗情况下,一根枝条经扦插后一年只能成为一株苗,而非试管克隆新技术可以实现几千倍上万倍甚至上百万倍的几何级扩增,这是扦插以及其它育苗技术不可比拟的。

4、  与组培技术的区别:

    组培技术全称为组织培养技术,就是运用植物组织或器官甚至是细胞,在密封的装有调配好营养基质的试管瓶中,完成它的分化增殖及生根过成,使接种后的植物组织经一段时间的培育后发育成为一个或数个完整的植株,这就是我们近代生物技术中常提及的组织培养技术,它是目前科研院校科教与试验的一项重要生物技术范畴,但在生产上一直因为存在的某些瓶颈而未被大面积的采纳与推广。除了组织培养投入及运行的成本较高外,更重要的一点是它适宜的品种不广,可操作性不强,特别是基层的生产者更难掌握与操作。

    所以,组织培养技术在我国发展的几十年中基本上处于研究阶段如作为育种及基因工程技术的辅助工具在运用,在生产上除了一些技术简单的香蕉、甘蔗、草莓商品苗及马铃薯脱毒外,在木本植物及瓜果蔬菜的运用上极少,除了成本因素外,技术也还是一个瓶颈,特别是木本植物的诱导生根上,存在的问题还是很多,目前还难以在生产上推广运用。既使许多品种在试管内能良好发育,但也同样存在移栽后成活率低或缓苗难生长势差等生理障碍现象。那么非试管克隆技术它是如何克服组培技术的缺点而实现了一种新型的组织培养新路径呢?其实植物非试管克隆新技术从泛义的角度来说也是组织培养技术,但不同的是一个是在试管里而一个是在快繁苗床的大田基地里,培育环境有一天壤之别,一个需要无菌的密闭环境,一个是在开放的环境,一个是在全人人补光环境下,一个是在全天候的自然光环境下,一个是利用加糖的人工培养基为育苗基质,而一个是在没有任何有机质及糖的无机珍珠岩基质。一个是利用幼嫩的刚分化或无分化的组织或茎尖,一个是利用已完成形态分化的组织或器官,一个是通过分化不定芽以实现几何倍增,一个是利用芽茎营养生长来实现离体材料的增殖,也有部份可以运用增生的不定芽来完成增殖,但大多数品种是利用茎的生长来扩大繁殖材料。

    一个需经过严格炼苗才能适应大田环境,一个只需简单炼苗就能培育成对环境有很强适应性的快繁苗,除了这些区别外,在生理上它们存在实质性的区别,真因为这些区别,而使传统的组培苗成活率低适应性差而难以在生产上推广运用。现把它们的区别剖析如下,组织培养过程是一个以异养为主,自养为辅的寄生型育苗过程,试管内组织的发育所需的营养与能量都是依靠培养基中的糖与矿质营养来提供的,属于异养型代谢。而非试管快繁技术,它的离体组织材料是在没有任何糖的无机基质环境中进行,它的能量代谢全赖于组织本身的光合作用能力与贮藏的营养物质,它的整个代谢过程是自力更生的自养型代谢,两种不同代谢类型所培育的苗对环境就存在完全不同的适应性,自养型的具有很强适应性,稍作炼苗就可移栽至自然环境,而试管内培育的小苗,长在瓶内时看起来苗势还是不错,但一旦移致大田,就出现死苗萎蔫,究其生理原因,发现在密闭瓶内生长的小苗,由于长期长在高度缺氧与二氧化碳的环境下,它的呼吸作用模式与光合作用模式没有完全建立,出现气孔缺失现象或者所谓的玻璃苗现象,另外,在瓶内生长的小苗,它在营养器官的形成长所需的能量与营养大多是由基质直接供应与满足,而非试管快繁苗它主要依靠自已自身的光合作用与叶片环境吸收为主,它在培育过程中已形成了完整而发达的维管束,有利于移栽后的营养吸收代谢,而瓶内组织苗常有维管束发育不好或不连通不发育的问题,所以当它移至大田后还会出现吸收及光合作用呼吸作用等生理之障碍问题,这是导致组培成活率低的最关键因子。而非试管快繁,它是依赖于组织或叶片自身的光合代谢能力以完成它整个植株发育的营养与能量,所以它的根系特别发达,因为它利用叶片源源不断的光合作用能力提供了大量的自养碳源,而且再加上切口环境透气保湿良好,不像组培基质琼脂缺乏透气性,所以它的根系发育特别多而发达,是任何一种育苗技术无可比较的。

    除了这些区别外,非试管快繁技术具有比组培更高的增殖率,因为移栽后的小苗,在全价营养液及适宜自然环境下比在瓶内有更快的生长量与生物量,如驱蚊草小苗移至大田后,在1-2个月内至少可增殖15-20个叶片与芽,为下代的继代循环提供了几何级增长的离体材料,这样一个叶芽在一年内致少可培育上百万株种苗,而且成本极低,只需一个塑料大棚与数个增殖培育大棚就可完成了,而如果采用组织培养技术,光组培相关设施设备与器具,就需投入几百万元,而且时间又长又繁琐,一般人也难以掌握。 

    总之育苗技术是农业生产环节中最为重要技术要求也相对较高的技术,面对当前我国农业生产情况,已从单家独户散户经营型向专业户公司经营型转变,农业产业区划也从传统零散无序向因地制宜有序有计划地区域化产业化发展,各自形成了初具产业优势的地方品牌与当地名特优产品,随着产业化不断推广,原来自育苗自栽培自留种的传统种苗培育方式肯定已不能适应当前产业化大规模化发展的需求,所以必须在新时期下,要迅速开发形成一种适合产业化工厂化集约化的先进育苗技术,在这种新形势,国内外也有相关的许多专家投入了这个领域的研究开发,其中最具先进性与代表性的就是千叶大学的闭锁型光自养技术,这项技术集成了目前生物领域计算机领域及材料科技领域中最为先进的技术,利用了植物强大的光自养能力,建立了一种与传统组织相似但又有很大超越与提高的新型育苗技术体系与流程。

    在此同时,浙江省丽水市农科所也投入了这场技术革新的研究中,在采纳国外先进技术的同时,能结合我国生产实际,不生搬硬套也不默守沉规,在科学引进消化吸收与创新基础上,研发出适合我国当前一个时期生产力水平的工厂化育苗新技术----植物非试管快繁技术。这种技术在育苗技术指标上基本与国外接近,而成本只需国外相似技术的1/10,在我国推广具有实用性与可操作性,现在该技术已在我国大江南北推广建立了500多个示范点与基地,为我国种苗产业的发展作出了积极的贡献。如果有兴趣的读者,可继续阅读,以下篇幅将会教你如何掌握与运用这项新型而先进的育苗新技术。

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