一種通過光質配比實現玉米組培的方法與流程
2023-10-06 21:52:29 2
本發明創造屬於植物組織培養技術領域，尤其是涉及一種通過光質配比實現玉米組培的方法。
背景技術：
植物組培即植物組織培養的簡稱，植物組織培養是植物無菌培養技術之一，是根據植物細胞具有全能性的理論，利用植物體離體的器官如根、莖、葉、莖尖、花、果實等)組織(如形成層、表皮、皮層、髓部細胞、胚乳等)或細胞(如大孢子、小孢子、體細胞等)以及原生質體,在無菌和適宜的人工培養基及光照、溫度、pH等人工條件下，能誘導出愈傷組織、不定芽、不定根，最後形成完整植株的學科。
自上個世紀50年代起，玉米就開始被科學家做組培研究，時至今日，玉米組培一直被國內外研究人員作為研究其他植物組培的基礎，也成為選擇優質培養基的最佳方法。
在玉米組培過程中，外界環境條件對其誘導和繼代有明顯影響的因素主要有：溫度和光照；溫度高低的調節，以現在的技術已經不是問題，光照才是制約現在玉米組培的關鍵。
在植物的組織培養中，光照對其影響的主要表現為光照強度、光質、光周期。
光照強度對培養細胞的增殖和器官分化有重要影響，研究表明，合理的光照強度，可以使幼苗生長粗壯；光質對愈傷組織誘導，培養組織的增殖和器官的分化有明顯影響；合理的光照周期對於培養組織的生長發育速度有明顯提高。
在離體無菌培養條件下，光照的作用不是提供光合作用所需的能源，其主要作用是對器官的一種誘導反應，以促進小苗的形成、根部的發育等，只有當小苗的發育成帶有真葉的幼苗時，光照才會成為光合作用的能量來源。
在傳統的植物組培中，大多採用螢光型日光燈管提供光照，由於其所發出的光譜中包含400nm-800nm的全部光譜，可以滿足組培過程中的光照需求；隨著LED半導體照明的不斷發展，螢光型日光燈管因為其能耗大、發熱量高、壽命短等缺點逐漸被LED照明產品取代。
目前，市場上銷售的LED植物燈種類很多，LED植物組培燈在其中佔有很大比例，這些LED組培燈在功能上無疑都側重於光照在組培中的光合作用，而忽略光照在組培中的誘導作用，其效果並不令人滿意，因此造成了LED植物組培燈一直無法完全獨立參與植物組培整個過程的局面，大多情況下，都是LED組培燈與螢光型日光燈管搭配使用。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明創造旨在提出一種通過光質配比實現玉米組培的方法，由LED組培燈單獨工作，調整LED組培燈光質配比，使得光照更加貼近玉米組培生長分化需求，加快幼苗生長速度，提高幼苗成活率。
為達到上述目的，本發明創造的技術方案是這樣實現的：
一種通過光質配比實現玉米組培的方法，包括以下步驟：
(1)選取玉米的離體器官組織或細胞作為外植體；
(2)將步驟(1)所述外植體放入培養基質中，並確保外植體處於適宜的溫度環境；
(3)搭建以紅光、藍光、白光和紅外光為基礎且紅光、藍光、白光和紅外光的光合光量子密度比例為7:2:1:1的LED複合燈光對外植體進行照射並觀察外植體的再分化及生長狀況。
進一步的，所述步驟(1)中的外植體為授粉後15天的玉米幼胚。
進一步的，所述步驟(3)中LED複合燈光的總光照光量子密度為50umol/m2/s。
進一步的，所述步驟(3)中對外植體進行照射的時間為60天。
進一步的，所述步驟(3)中所述紅光波長選取為620-630/640-660nm，優選為657nm。
進一步的，所述步驟(3)中所述藍光波長選取為440-460nm，優選為454nm。
進一步的，所述步驟(3)中所述白光選取6000K色溫的正白光。
進一步的，所述步驟(3)中所述紅外光波長選取為730-740nm，優選為735nm。
相對於現有技術，本發明創造所述的通過光質配比實現玉米組培的方法具有以下優勢：
(1)本發明創造所述的通過光質配比實現玉米組培的方法，採用最精準光質配比方案，由LED組培燈單獨實施，節約了能源的同時，滿足了玉米組培過程中前期光誘導和後期光合作用的光質需求，並具有促使玉米在再分化過程中愈傷組織快速生長的功能。
附圖說明
構成本發明創造的一部分的附圖用來提供對本發明創造的進一步理解，本發明創造的示意性實施例及其說明用於解釋本發明創造，並不構成對本發明創造的不當限定。在附圖中：
圖1為本發明創造實施例所述的單色光源照射下外植體的出芽率比例圖；
圖2為本發明創造實施例所述的單色光源照射下外植體的生長趨勢對比圖；
圖3為本發明創造實施例所述的各類複合配比光源照射下外植體的出芽率比例圖；
圖4為本發明創造實施例所述的各類複合配比光源照射下外植體的生長趨勢對比圖；
圖5為本發明創造實施例所述的各類複合配比光源照射下外植體的葉片物質積累量比例圖；
圖6為本發明創造實施例所述的各類複合配比光源照射下外植體的根須數量比例圖；
圖7為本發明創造實施例所述的各類複合配比光源照射下外植體的根須長度比例圖。
具體實施方式
需要說明的是，在不衝突的情況下，本發明創造中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
在本發明創造的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明創造和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明創造的限制。此外，術語「第一」、「第二」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」等的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明創造的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。
在本發明創造的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發明創造中的具體含義。
下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明創造。
選取波長為657nm的紅光、波長為454nm的藍光、6000K色溫的正白光和波長為735nm的紅外光為光質配比基礎。
設本發明創造的一個實施例為實施例一，該實施例一包括以下步驟：
(1)選取玉米的離體器官組織或細胞作為外植體；
(2)將步驟(1)所述外植體放入培養基質中，並確保外植體處於適宜的溫度環境；
(3)搭建以紅光、藍光、白光和紅外光為基礎且紅光、藍光、白光和紅外光的光合光量子密度比例為7:2:1:1的LED光源對外植體進行照射，照射60天後，觀察外植體的再分化及生長狀況。
步驟(1)中的外植體為授粉後15天的玉米幼胚。
步驟(3)中LED複合燈光的總光照光量子密度為50umol/m2/s。
本發明創造採用最精準光質配比方案，由LED組培燈單獨實施，節約了能源的同時，滿足了玉米組培過程中前期光誘導和後期光合作用的光質需求，並具有促使玉米在再分化過程中愈傷組織快速生長的功能。
設定紅光代號為R，藍光代號為B，白光代號為W，紅外光代號為FR。
實施例二：
將實施例一中的玉米組培方法中的LED光源分別替換為紅光、藍光、白光和紅外光的單色光源照射外植體並分別進行組織培養60天，在該四中單色光源照射下的出芽率如圖1所示，在該四中單色光源照射下的生長趨勢如圖2所示，橫軸為時間，縱軸為植株高度。
實施例三：
將實施例一中的玉米組培方法中的LED光源分別替換為A類、B類、C類、D類、E類、F類、G類和H類複合配比光源，其中光質比例的順序為R：B：W：FR，各類複合光源配比如下：
在各類複合配比光源的照射下對外植體分別進行組織培養60天，外植體的的出芽率如圖3所示，生長趨勢如圖4所示，橫軸為時間，縱軸為植株高度，葉片物質積累量如圖5所示，其中葉片物質為感光色素，根須數量狀況如圖6所示，根須長度狀況如圖7所示。
實施例一中的數據在實施例三中體現，通過對比實施例二和實施例三中的實驗數據，在玉米組培中，組合光質對於促進玉米組培發育生長的效果要遠遠好於單色光質，其中FR和R在誘導出芽中起主要作用，B在胚芽後的愈傷組織發育初期作用較大，W在後期植株的生長發育中有明顯優勢，但是植物生產過程，全部使用單色光，會造成植物無法正常生產，可見植物生長過程需要多色光配合作用；值得注意的是經過組合後的光質，其配光比例的佔有率與單色光所表現出的特性並不相同，反而會有負面作用；可以看出，玉米組織培養與其他植物生長需求一樣對於光質的要求有一個最佳的臨界點，經過我們驗證對比，方案中的C光質配比方案無論是在誘導率、愈傷組織的增殖都較現有的光譜更為有效，這個光質配比也成為目前玉米組培中最佳光質配比方案。
以上所述僅為本發明創造的較佳實施例而已，並不用以限制本發明創造，凡在本發明創造的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明創造的保護範圍之內。