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植物組織培養是指將植物的離體器官、組織或細胞在人工控制的環境下培養發育再生成完整植株的技術。植物組織培養快繁技術相比常規繁殖技術有很多優點,已經在農業、林業、園藝和醫藥等方面得到廣泛應用。在植物組織培養過程中,組培苗的生長方式有三種:第一種是小植株靠光合作用進行的自養生長;第二種是小植株靠培養基中的碳源進行異養生長;第三種是小植株既靠培養基中的碳源又靠人工光照,同時進行異養和自養的兼養生長。現在常規的植物組織培養快繁技術大多數是以第三種方式進行。組培苗的自養能力決定了組培苗的生長狀況,僅以異養生長的組培苗,將導致植株生理、形態上的紊亂,造成生長發育延緩或死亡,引起玻璃苗、生根困難等問題。因此,動態測定植物組培苗自養能力,控制培養環境因子,對工廠化的苗木生產具有重要意義。
首先,組織培養環境是一個半封閉的微環境,在大田作物上應用的光合速率測定系統Li-640不適合對組培苗光合作用和自養能力的測定。因此國內外學者研制了多套專門的組培苗光合速率測量系統,Falque等(1991)設計了密閉性測量系統,但該系統在測量過程中對組織培養微環境擾動大、誤差大,且不能獲得穩態時的光合速率(Pn),不能真實反映組培苗光合作用情況,不適于長期連續測量。Niu等(1998)設計的半開放性測量系統,存在擾動和誤差重復累積,測量值也不能正確反映組培苗光合作用的真實情況。目前組培苗光合速率測定所涉及的對象是大型容器(或組織培養箱)(徐志剛等,2003;王立文等,2005),測定原理是依據容器內CO2濃度的變化來獲取CO2交換速率的。這種方法對無糖培養較適合,但不適合對常規小容器培養的、同時進行異養和自養兼養生長的組培苗的自養能力的測定。因為組培苗一方面可以利用培養基中糖的分解,獲取生長所需要的物質和能量;另一方面可以利用自身的光合作用生成有機物,供其生長發育所需。植株分解糖時,釋放CO2,進行光合作用時又吸收CO2。依據容器內CO2濃度的變化獲取的CO2交換速率,不能反映組培苗的自養能力,這是因為呼吸作用(糖的分解)和光合作用都會受到內部和外部環境的影響。
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