植物無糖組織培養技術1

植物無糖組培快繁技術（Sugar-free micropropagation）又稱為光自養微繁殖技術（Photoautotrophic micropropagation）是指在植物組織培養中改變碳源的種類，以CO2代替糖作為植物體的碳源，通過輸入CO2氣體作為碳源，并控制影響試管苗生長發育的環境因子，促進植株光合作用，使試管苗由兼養型轉變為自養型，進而生產優質種苗的一種新的植物微繁殖技術。這一技術概念是在1980年提出的，其技術發明人是日本千葉大學的古在豐樹教授。20世紀90年代以后，這一技術成為植物微繁殖研究的新領域，受到廣泛的關注，無糖組織培養技術也在各國開始得到推廣應用。特別是近幾年來，從事這一技術領域研究的科技人員越來越多，這一技術也逐漸成熟，并開始應用于植物微繁殖工廠化生產。本文從植物無糖組織培養技術的特點、優勢、限制因素、研究進展和應用前景等方面對這一技術進行了綜述。

1.植物無糖組培快繁的技術特點

（1）CO2代替了糖作為植物體的碳源

在一般的有糖培養微繁殖中，小植物是以糖（如蔗糖、白砂糖、果糖等）作為主要碳源進行異養或兼養生長，糖被看作是植物組織培養中必不可少的物質添加到培養基中。而無糖培養微繁殖是以CO2作為小植株的唯一碳源，通過自然或強制性換氣系統供給小植株生長所需CO2，促進植物的光合作用進行自養生長。

（2）環境控制促進植株的光合速率

在傳統的組織培養中，很少對植株生長的微環境進行研究，研究的重點是放在培養基的配方以及激素的用量和有機物質的添加上；而無糖組織培養技術是建立在對培養容器內環境控制的基礎上，根據容器中植株生長所需的最佳環境條件（如光照強度、CO2濃度、環境濕度、溫度、培養基質等）來對植株生長的微環境進行控制，最大限度地提高小植株的光合速率，促進植株的生長。

（3）使用多功能大型培養容器

在傳統的組織培養中，由于培養基中糖的存在，為了防止污染，一般使用或者說只能使用小的培養容器。而無糖培養在培養過程中不使用糖及各類有機物質，極大地避免了污染的發生，可以使用各種類型的培養容器，小至試管，大至培養室。

（4）多孔的無機材料作為培養基質

在傳統的組織培養中，通常使用瓊脂作為培養基質，而無糖培養主要是采用多孔的無機物質，如蛭石、珍珠巖、纖維、Florialite（一種蛭石和纖維的混合物）作為培養基質，可以極大地提高小植株的生根率和生根質量。

（5）閉鎖型培養室

傳統組織培養中的培養室是半開放的，有許多的窗戶以利于陽光直接進入培養室，但自然光在進入培養室的同時也增加了降溫的成本，而且，一年四季、春夏秋冬，晴天、陰天、雨天，早晨、中午、下午、光的強度和分布是不均勻的。而無糖培養采用的是閉鎖型的培養室，通過人工或自動調控整個培養室環境，能周年進行穩定的生產。

2.植物無糖組培快繁技術的優勢

植物無糖組織培養技術改革了傳統的用糖和瓶子作為碳源營養和生存空間的技術方法，增加了植物生長和生化反應所需的物質流的交換和循環，促進植株的生長和發育，實現了優質苗低成本的生產。優越如下：

（1）通過人工控制動態調整優化植物生長環境，為種苗繁殖生長提供最佳的CO2濃度、光照、濕度、溫度等環境條件，提高植株的光合速率，促進了植株的生長發育，苗齊、苗壯。

（2） 繼代與生根培養過程合二為一，培養周期縮短了40%以上。

（3） 大幅度減少了植物微繁殖生產過程中的微生物污染率。

（4） 消除了小植株生理和形態方面的紊亂，種苗質量顯著提高。

（5） 提高了植株的生根率和生根質量，特別是對于木本植物來說，極大地植株的生根率和生根質量，試管苗移栽成活率顯著提高。

（6） 節省投資，降低生產成本。與傳統的微繁殖技術相比，種苗生產綜合成本平均降低30%。

（7） 組培生產工藝的簡單化，流程縮短，技術和設備的集成度提高，降低了操作技術難度和勞動作業強度，更易于在規模化生產上推廣應用。

（8） 培養不受培養容器的限制，可實現穴盤苗商業化生產，也可實現大規模容器自動工廠化生產。