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传统的组培微环境介绍

时间:2014-11-04来源:http://www.zupeiwang.net/news/58.html

  组培环境包括组培苗周围的气体环境和根圈环境。具体而言,对于组培室的光照,目前一般多采用白色荧光灯作为基本光源,因为其光谱较符合试管培养的需要,并且可相对均匀地照射培养架。但徐志刚等研究评价了常用4种植物补光光源的能量分布及其光合有效生理辐射效能后,认为稀土元素粉荧光灯是目前市场上可选的用于组培补光的最佳高效光源。光源一般多位于培养容器上方,即垂直照射。但随着植株生长,容器内上层叶片对下部叶的遮光影响加重。有实验表明,采用侧面照光可达到降低马铃薯节间距,增加叶面积的效果。采用光学纤维或其他薄而小的光源,能够实现侧向补光。光量是指组培苗表面所接收到的与光合作用有关的光量子束。
  植物的光合作用随光量的增加而提高,当光量增加达到一个限度后,光合强度反而下降,这个临界的光量值就是光合作用的光饱和点。大多数物种组培苗的光饱和点较低,一般在100-150umol·m-2·s-1之间。但对于培养容器内外的光量子密度PPFD,则随培养容器本身不同和空间排列方式,及封口材料类型不同而存在很大差异。当超过光饱和点后,光合作用的效率就会下降,并造成光器官的不可逆损伤。现组培过程中现仍以16小时光照和8小时黑暗为多。
  组培室的温度一般设定为恒温。传统培养条件下,光照时培养容器内的温度大约比外界高10C。传统的组培苗小苗生长在一个密闭的小玻璃瓶或是其他小型容器里,这种密闭环境也大大地制约了容器内外的气体交换。由于培养容器的相对密封性,气体流通速率低(0--25mm/s),造成二氧化碳气体和水蒸气的扩散能力减弱。因此,容器内CO2浓度有很大的起伏,它随暗期的增长而增高,暗期结束时CO2浓度达到峰值,不同植物峰值不同。同时随着光期的开始,容器内CO2浓度急速下降,1-2h后低于100uL·L-1,整个光期维持在55-80uL·L-1低水平状态,仅比C3植物平均CO2补偿点(约45-65uL·L-1)略高。
  由此可知,绿色茎叶小植物体可进行光合作用,CO2亏缺限制了光合能力的发挥。据日本的Kozai等研究发现,在传统的组培方式下,小苗接受光照后不久(一般在光照后1h),瓶子内的CO2浓度就下降到作物光合作用的平均补偿点(50ūl/l左右)以下,以后就一直维持在这个水平,使组培苗处于CO2饥饿状态,这使小苗的光合自养作用受到严重抑制。
  因此,在传统的组培方式下必须在基质中外加糖作为组培苗生长所必须的碳源,因小苗主要以异养的方式进行生长;培养容器内的空气相对湿度也常维持在高湿状态(95%一100%),抑制了叶片的蒸腾作用,进而造成组培苗叶片气孔功能的丧失,降低了组培苗移栽后的成活率。相对密封的培养条件也易造成乙烯等有毒气体的积累。组培基质中糖的存在和高湿的环境是组培苗易遭污染的主要原因,为了防止污染,不得不进行烦琐的手工灭菌,增加了劳动强度和生产成本。
  因此,传统组培环境特征可以概括为:温度变化大,相对湿度高,光照强度低、CO2浓度日变化大、有毒物的持续积累以及微生物污染菌的大量生长。这些环境导致组培苗的蒸发量低、光合能力低。水和营养成分以及CO2的吸收率减少、暗呼吸作用增高和组培苗的损失率高等问题,进而引起组培苗生长缓慢。

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