红掌组培快繁过程中污染原因的分析及对策探讨生物技术毕业论文.doc
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1、红掌组培快繁过程中污染原因的分析及对策探讨摘 要红掌(拉丁名:Spathiphyllum floribundum),亦叫安祖花,红鹤芋等,天南星科火烛属。其花色艳丽,花茎挺拔,叶型翠绿美观,是当今世界著名的切花和盆栽花卉之一,市场潜力大,具有极高的观赏价值和经济价值。红掌的繁殖方法通常采用分株繁殖、扦插繁殖和组织培养繁殖。但分株繁殖、扦插繁殖很难满足当前市场的需求,组织培养是红掌快速繁殖的有效途径。由于组织培养中经常出现不同程度的污染问题,造成很大的损失,因此控制污染是植物组织培养苗工厂化生产中重要的技术环节。本文从灭菌方法、内源性污染、继代培养中污染防治等方面,进行了红掌组培快繁过程中污染原
2、因的分析及对策的探讨。关键词:红掌,组织培养,灭菌,污染,防治ANDRAEANUM DURING TISSUE CULTURE ANALYSIS OF THE CAUSES OF POLLUTION AND RELATED COUNTERMEASURESABSTRACTAnthurium, also called Andrew Flower, lines such as flamingo, a Fire Araceae. Its bright colors, tall and straight stem, green leaf-type appearance, are well-known i
3、n todays world of cut and potted flowers, one large market potential, with high ornamental value and economic value. Flower andraeanum breeding methods commonly used ramets propagation, cutting propagation and tissue cultur e propagation. However, ramets propagation, cutting propagation is difficult
4、 to meet current market demand, tissue culture andraeanum Flower Express are an effective way of breeding. Tissue culture because of the frequent occurrence of various degrees of pollution, resulting in great loss, so control of pollution are industrial plant tissue culture vaccine production techno
5、logy in the important aspect. This article from the sterilization method, endogenous pollution subculture in such areas as pollution prevention, to discuss how to minimize the emergence of tissue in the pollution problems.KEY WORDS: Anthurium,tissue culture, sterilization, pollution,prevention and t
6、reatment目录前言1第1章 培养基的灭菌21.1一般培养基的灭菌21.2不耐热物质的灭菌2第2章 外植体材料的消毒与灭菌42.1外植体的消毒与灭菌4第3章 接种前的准备工作53.1器皿、工具的灭菌53.1.1器皿与金属器械的灭菌53.1.2布质制品的灭菌53.2培养室的灭菌53.3无菌操作和无菌操作技术5第4章 红掌诱导与继代培养过程中的污染7第5章 污染的原因和预防措施85.1通常污染85.2内源性污染85.3污染原因判断及污染苗抢救85.4预防方法和措施95.4.1基本方法95.4.2经常检查消毒锅的灭菌质量95.4.3检查培养容器是否存在问题105.4.4继代培养中污染的控制105
7、.4.5减少培养基中的有机成分10结论11谢 辞12参考文献13附录15外文资料翻译18前言红掌(拉丁名:Spathiphyllum floribundum),天南星科火烛属,原产地哥伦比亚。其花色艳丽,花茎挺拔,叶型翠绿美观,是当今世界著名的切花和盆栽花卉之一,市场潜力大,具有极高的观赏价值和经济价值。其繁殖方法通常采用分株繁殖、扦插繁殖和组织培养繁殖。但分株繁殖、扦插繁殖很难满足当前市场的需求,组织培养是安祖花快速繁殖的有效途径。植物组织培养中经常会出现不同程度的污染问题,污染是在组织培养过程中培养基和培养材料滋生杂菌,导致培养失败的现象。它是影响植物组织培养的一个重要因素,它通常会导致培
8、养失败造成很大的损失。植物组培苗的工厂化生产在我国发展速度很快,组织培养技术日趋完善,但在组织培养中通常会出现不同程度的污染,因此预防和控制污染是植物组织培养苗工厂化生产中重要的技术环节。在植物组织培养过程中,存在两种类型的污染:一类是通常所说的污染,即外植体消毒不彻底,无菌操作和培养过程中,如:培养基、接种工具、接种室消毒不严格或操作不规范而导致的污染;另一类是内源菌污染,内源菌包括真菌和细菌,内源污染一般是指内源细菌所致的污染。本文从一般的污染的控制、内源性污染的控制、继代培养中污染防治、减少培养基中的有机成分等方面,讨论了怎样减少组培中出现的污染问题,如:对于一般的污染来说,主要从操作环
9、境、操作人员、仪器;对于内源性污染主要是从外植体预处理到外植体灭菌方法;对于继代培养污染的控制主要是从对无菌外植体进行检验和反复进行茎尖培养或分生组织培养;至于对培养基有机成分的减少措施主要是减去培养基中的VB1、VB6或除去培养基中的蔗糖这几方面加以论述。 第1章 培养基的灭菌1.1一般培养基的灭菌培养基是在有菌的环境中配制的,在该过程中会使培养基带有各种杂菌,因此,每次培养基配制完毕和分装后应尽快灭菌,否则培养基中就会滋生各种杂菌,改变培养基的营养成分和pH值,影响培养效果。常用灭菌方法是用高压蒸汽灭菌法进行灭菌,将培养基置于高压灭菌锅中,从达到要求温度的时刻算起,在0.105Mpa的压力
10、下(121。C)灭菌15-40min。灭菌的时间取决于温度,而不是直接取决于压力。由于容器的体积不同,瓶壁的厚度不同,所需灭菌时间也不同1(表1-1),对经过高压灭菌后不会变质的物品,如无菌水、培养皿、器械等,可延长灭菌时间和增加压力。培养基灭菌时间不能过长,否则容易引起培养基中营养成分的损失,并且琼脂也会随灭菌时间的延长,凝固能力下降,甚至不能凝固。因此,所需的灭菌时间应随着要进行灭菌的物体体积而变化。表1-1 培养基高压蒸汽灭菌所必须的最少时间容器的体积(ml) 在121。C下灭菌所必须的最少时间(min)20-50 1575-150 20250-500 251000 301500 352
11、000 40当灭菌锅里的热溶液冷却时,必须十分小心,如果压力下降过急,超过了温度下降的速率,就会使液体滚沸,从培养容器之中溢出。另外,只有当高压锅的压力表指针回到零时,才能打开灭菌锅。1.2不耐热物质的灭菌某些生长调节物质(GA3、Zt、IAA、IBA)、尿素以及某些维生素等不耐热的物质遇热易分解,不能进行高压蒸汽灭菌处理,通常只能采用单独液体过滤灭菌方法。热分解化合物溶液的灭菌是通过过滤膜进行过滤灭菌的,然后将其加入经过高压灭菌过的并未凝固的培养基中。如果是制备固态培养基,方法是先将没有不耐热物质而包含其他化合物的培养基倒入培养瓶中进行高压蒸汽灭菌,灭菌后置于超净工作台上冷却。当其冷却至45
12、。C左右(即琼脂凝固温度),琼脂将要凝固之前,加入经过滤灭菌的各项不耐热成分的溶液,然后混匀放置,待冷凉凝固后备用,但不能在琼脂培养基温度较高时加入,以防止不耐热物质的分解2。第2章 外植体材料的消毒与灭菌2.1外植体的消毒与灭菌1、用红掌茎尖作外植体时,要尽量选取带菌少的材料,如果室外栽培的材料污染太严重,可先将植物样本挖出,改为室内盆栽,喷布杀虫剂和杀菌剂,不便移栽的,可套塑料袋,待长出新枝条后,再行采样接种。2、对污染严重的外植体,可以在培养基中加入杀菌剂。也可在菌类长入组织内部时,除去韧皮组织,只接种内部的分生组织可防止材料带菌。3、外植体消毒常用药剂有:70%75%的酒精,0.3%0
13、.6%的次氯酸钠溶液和0.1%的升汞溶液等。选用何种灭菌剂和灭菌时间根据不同情况及操作者的经验来掌握,既要求将外植体表面的微生物彻底杀死,又要求尽可能少伤害外植体组织和表层细胞。先用75%的酒精棉花擦拭外植体材料再使用消毒药剂常能取得较好的消毒效果3。常用消毒剂的消毒效果比较见表2-1:表2-1 常用消毒剂的消毒效果比较消毒剂使用浓度(%) 去除难易 消毒时间(min) 效果次氯酸钙 910 易 530 很好次氯酸钠 2 易 530 很好漂白粉 饱和溶液 易 530 很好过氧化氢 1012 最易 515 好升汞 0.11 较难 2030 好 酒精 7075 易 几秒至几分钟 好抗菌素 45(m
14、g/L) 中 3060 较好第3章 接种前的准备工作3.1器皿、工具的灭菌 3.1.1器皿与金属器械的灭菌1、玻璃器皿的灭菌可采用湿热灭菌法,即将玻璃器皿包扎后置入蒸汽灭菌器中进行高温高压灭菌,灭菌时间可长到2530min。也可采用干热灭菌法,即将玻璃器皿置入电热烘箱中进行灭菌;还可以把玻璃器皿放入水中煮沸灭菌4。2、金属器械的灭菌一般用火焰灭菌法,即把金属器械放在95%的酒精中浸一下,然后放在火焰上灼烧灭菌。这一步在无菌操作中有要反复进行。3.1.2布质制品的灭菌工作人员使用的工作服、帽子、口罩等,要经常保持干净,并定期进行消毒。采用湿热灭菌法,即将洗净晾干的布质品放人高压灭菌器中在压力0.
15、110.12Mpa,温度121下灭菌2030min5。3.2培养室的灭菌每次接种前应对接种室的地面进行清洁卫生工作,并用75%的酒精喷雾使空气中的灰尘沉降,并用紫外灯照射2030min。接种前工作台面要用新洁尔灭或75%酒精擦洗,使用超净工作台对接种环境污染的控制更有成效。但它应置放在洁净的房间,窗户密封,并定期清洗过滤膜,以延长使用寿命。培养室的相对湿度应控制在70%左右,相对湿度太高可以用抽湿机除湿。接种结束后,应进行地面清洁卫生工作,即先打扫一遍,再用湿布擦过,并定期用甲醛熏蒸接种室。3.3无菌操作和无菌操作技术植物组织培养是一种无菌技术,因此不仅要求整个操作过程,一切用具、材料、培养基
16、、培养室、工作人员的衣物都要无菌,而且要求工作人员在操作过程中要遵守无菌操作的规程,如少有疏忽,都会造成无法挽回的后果,使工作前功尽弃。污染中特别注意一种呈乳白色的细菌污染,这种细菌为芽孢杆菌。法国林木育种协会鉴定为迟缓芽孢杆菌,它外被荚膜,耐高温,一般消毒剂难以杀死。它可随培养材料、用具等传播;也可出现在培养基表面,或呈滴形云雾状存在培养基内,若出现时应严格灭菌,清洗和消毒用具,并更换消毒酒精6。操作人员操作动作要熟练、动作快、规范,这样可以缩短操作时间,减少污染。因为有很多组织培养的失败,从材料、培养基条件等方面检查均无问题,只是由于操作技术不熟练,如脱毒培养抽取茎尖很小,操作时间长了就会
17、使茎尖失水变干,或不慎感染杂菌,再同时接种的环境又不是绝对无菌的。所以工作人员在进行无菌操作是要严守以下几点: 1、入无菌室前,要洗手,去掉指甲中的污物。2、入室时要穿上经过消毒的工作服、帽子、口罩和鞋子等。3、操作前要用70% 的酒精擦洗工作人员的手,操作中要经常用酒精擦洗手。不准讲话,亦不准对着操作区呼吸,以免微生物污染材料、培养基和用具。每次重新操作都要把工具在火焰上消毒。4、必须在酒精灯火焰处进行操作,如打开瓶口,转接材料。盖瓶盖前应将瓶口在火焰上烧一下,再将盖子也在火焰上烧一下,然后盖上。 第4章 红掌诱导与继代培养过程中的污染初代培养获得的无菌材料在后期或继代培养也可能出现污染,这
18、一方面是由于操作不慎的原因,另外即是由于初代培养中使用了营养相对简单的培养基有可能使污染不易表现出来,有时继代材料在培养室则可能被螨传播的真菌污染。对已污染的红掌组培苗,有时因植物材料难得或重新发生要花费很多时间,也可切取较大的植株重新消毒接种。李春燕等用400或600万单位/L的青霉素无菌水溶液分别浸泡红掌组培细菌污染苗60min或40min,可有效防治组培中的细菌污染。经处理过的苗继代培养时,不再重复出现细菌污染现象,且苗分化能力强,生根培养时,根系发达,移栽成活率高7。李颖等的实验研究证明,如果继代培养中只有真菌污染,采用3%的多菌灵无菌液浸泡0.5h以上即可,用无菌水冲洗后接种或不用无
19、菌水冲洗直接接种都可消除真菌污染。如果在细菌污染和细菌、真菌同时污染的情况下,可采用 HgCl2消毒法,把污染的红掌培养苗切割成较长的茎段作外植体,用自来水冲洗0.5h,再在超净工作台上用乙醇和HgCl2进行短时间的处理即可再度建立无菌苗培养体系8。第5章 污染的原因和预防措施5.1通常污染在培养过程中,培养材料附近经常出现黏液或混浊的水迹,并有发酵状泡沫。这大多是细菌性污染,主要是由于使用了未消毒好的工具及操作者呼吸时排出的细菌所引起的,或是操作人员的手接触了材料或器皿边缘所致;有时培养基上还会出现黄、白、黑等不同颜色的霉菌,这是真菌性污染,主要是由于接种室空气污染造成的95.2内源性污染在
20、红掌组织培养中,由于材料内部的内生菌不能被一般的表面消毒方法所清除,随着材料进入培养过程,引起的污染称为内生性污染或内源性污染。主要有以下几类:黄单胞菌属、芽孢杆菌属、假单胞菌属、土壤杆菌属、棒状杆菌属、欧文氏菌属等。真菌主要有霉菌。在红掌初代培养中,表面细菌引起的污染通常在23天就能在外植体周围或培养基表面形成明显的如水污状、油污状、气泡或干缩的红、黄、乳白等颜色的菌落。而在外植体培养后35天内并未发现细菌污染,以后则不段出现明显的或不明显的细菌菌落,就可能是由内生细菌引起的污染10。在红掌初代培养或前几代的继代培养中存在的污染,并不形成明显的菌落而只在培养基内部形成“丝状物”,“晕状物”,
21、不易被肉眼发现的,对红掌中的内生细菌,由于它潜伏得较深,表面消毒方法无法将其消灭。有时在外植体的初级培养中,包括前几代的继代培养,往往在培养基上不易被发现,随着继代培养次数的增加,菌量不断的积累,就会在培养基上表现出来。对于这种情况,我们可以利用背光检查法去观察发现它11。5.3污染原因判断及污染苗抢救1、若污染菌类是零星分散在培养基中,则可确定是人为引起的污染,比如培养基灭菌不彻底;超净工作台长时间不换滤网,致使净化能力降低;接种用具灭菌不彻底;操作不正确,动作生硬缓慢,开瓶时间太久,接种台摆放物品杂乱,操作中心在人体范围之内;接种室长期不灭菌,菌类太多;若污染菌类是从材料周围长起,则可证明
22、是植物材料带菌引起。可能是接种用具灭菌不彻底,接种时材料被污染;或者是未及时发现污染苗,接种过程交叉感染;若是外植体,菌类从材料培养基以上部分长起,而不是从培养基先长起,且发生在5天以后,则说明是材料带的内生菌。若从培养基以下开始长菌,发生时间较早,且有从里向外的趋势,则说明是切口引起的污染,原因有是灭完菌后,未剪去两个切口或虽剪但器具带菌12。2、真菌污染后,如果已形成孢子,则必须经高压灭菌后扔掉,即使仅形成菌丝,菌丝能够达到材料内部,因此,真菌污染是灭绝性的。但若使细菌污染,由于细菌繁殖是靠芽孢,细菌不会弥散整个空间,因此只要及时发现,将材料上部未感菌的部分剪下转接,材料仍可以用。 3、用
23、抗生素等杀菌药剂的处理,虽有不少报道,但至今还未发现那种抗生素能够对各种菌都有效,并且常常也会影响红掌材料的正常生长分化。另一些药剂,虽有的杀菌效果好,但往往容易引起盐害,也无法利用13。5.4预防方法和措施5.4.1基本方法1、通风:经常开窗,保持室内空气流通可以使室内真菌数量减少。通风方法简便易行,应多使用。2、去湿:保持室内空气干燥,如使用空调“除湿”功能,也可减少真菌生长繁殖。3、光照:紫外线能杀灭或抑制真菌生长,有调查发现下午一时是大气细菌粒子沉降的一个低谷,说明太阳辐射对空气微生物有明显的杀灭作用。因此,保持室内较好采光,在梅雨季节后将衣物等晾晒,对减少室内真菌污染大有好处14。4
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