紅掌組培苗工廠化生產技術及降低成本措施

摘要:簡述了組培育苗工廠化生產的技術流程，包括初代培養、繼代培養、生根培養及瓶苗移栽等，并對組培育苗工廠化生產成本的降低措施進行了探討。

關鍵詞:組培;工廠化;生產成本

中圖分類號:S682文獻標識碼:A DOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2010.01.039

Commercial Production Technology of Tissue-culture Seedling in Anthrium andraeanum and Steps of Reducing the Cost

WU Guo-zhi， WANG Yong， YANG Yuan， ZOU Meng

(Tianjin Flower Garden， Tianjin 300112， China )

Abstract:The technology of commercial processing of tissue-culture seedling was summarized， including the primary culture， successive transfer culture， rooting culture and seedling transplant and so on. The steps of reducing the cost were also discussed.

Key words:tissue culture; commercial processing; cost

自20世紀60年代以來，植物組織培養已經從實驗室研究階段一躍成為大規模工廠化生產的方法，在植物快速繁殖和種質保存等方面做出了巨大貢獻。

組培苗工廠化生產既是一門專業技術，又是一門以效益求發展的企業管理科學，在生產中無時無刻不與生產成本和效益掛鉤。目前，組培育苗面臨兩大主要問題:(1)技術問題。由于組培育苗生產程序復雜，在組培育苗生產中常遇見污染、外植體接種困難、瓶苗分化生長不良、生根困難、煉苗移栽死亡率高、瓶苗玻璃化等諸多技術難題，使得組培育苗需要較高的技術條件;(2)成本問題。由于組培育苗生產中所需設備、技術的投入較大，組培育苗工藝復雜，使得組培育苗的風險率大，生產成本高。上述兩種原因是當前限制組培育苗進一步在生產中廣泛應用的主要因素[1]。因此，提高組培苗生產技術及降低成本，對組培工廠化生產的經濟效益和確定該技術有無推廣價值有重要意義。

1組培苗生產技術

1.1組培育苗的原理

植物組織經過脫分化作用，形成愈傷組織，經過再分化作用，愈傷組織又能重新分化為有結構的組織和器官，最終形成完整的植株。

1.2組培育苗所用儀器設備

1.2.1室內儀器培養室:高壓滅菌鍋、水浴鍋、解剖刀、三角燒瓶(100 mL)、燒杯、量筒、培養皿、棉線、接種箱或超凈工作臺、分析天平、長鑷子、剪刀、容量瓶、移液管、牛皮紙。

1.2.2室外設備育苗溫室:水簾及通風設備、金屬移動苗床、純凈水設備、采暖系統、電氣系統等基本設施。

1.3組培育苗的技術流程

1.3.1培養基的配置培養基是花卉植物組織培養中十分重要的基質，目前應用的有好多種，但其成分大體相同，主要成分是水、蔗糖和瓊脂、其他還有大量元素、微量元素、維生素、生長調節物質等。制作培養基的過程為:混合培養基中的各成分、溶化瓊脂、分裝。

1.3.2培養基滅菌將配好的培養基加入瓊脂加熱溶解，調至 pH5.8，趁熱分裝于事先準備好的培養容器中，每瓶約 20 mL。待培養基冷卻凝固后，用一層稱量紙和一層牛皮紙包扎瓶(管)口，并用棉線扎牢，然后在高壓滅菌鍋中 120 ℃下滅菌 20 min。取出三角燒瓶放在臺子上，冷卻后備用。接種操作所需的一切用具(如長鑷子、解剖刀、剪刀等)及滅菌水，需同時滅菌。

1.3.3誘導產生愈傷組織外植體的選擇與滅菌是植物組培快繁中的重要環節，它由原培養材料、滅菌劑、滅菌方法等因素決定，尋找快速、高效的滅菌方法，減少污染瓶的丟棄，對于降低成本具有重要的意義。

(1)取健壯的植株莖數段，每段約2 cm長，于燒杯中用 0.1%氯化汞(升汞)浸泡15 min，取出用無菌水洗 3～4次，接入誘導培養基上。

(2)將已接入植物組織(外植體)的三角燒瓶，培養在 25 ℃溫室中，每星期檢查 l～2次，剔除材料已被雜菌污染的三角燒瓶， 3～4 周后產生愈傷組織。

(3)選取愈傷組織生長良好的三角燒瓶，用解剖刀將愈傷組織切下，轉移到繼代培養基上，每瓶放 1～ 2塊，仍培養在 25 ℃溫室中，每周1～2次觀察不同處理的三角燒瓶中愈傷組織分化情況，直至長出根和芽。

1.3.4組培苗的繼代與生根當試管苗在瓶內長滿并長到瓶塞，或培養基利用完成時就要轉接，進行繼代。能否保持試管苗的繼代培養，是能否得到大量試管苗和能否用于生產的重要問題。

組培苗離體繁殖產生大量的芽、嫩梢，需進一步誘導生根，才能得到完整的植株。將組培苗接入生根培養基上，并調節pH值和植物生長延緩劑，控制室內的溫濕度和光照，有利于培養出有較發達根系的健壯組培苗，可顯著提高移栽后的成活率。

在某些植物組織培養過程中，常會出現大量的玻璃化苗，這種苗常常表現為全株半透明，莖葉變肥腫脹，發脆，顏色水漬狀翠綠色，生長停止，無法生根。采取的控制和防止措施有:(1)加強培養基中激素含量，尤其是BA的濃度;(2)改用透氣孔的封口膜，降低瓶內濕度;(3)加強光照強度，降低培養室溫度;(4)適當提高培養基中瓊脂的含量。

1.3.5組培苗的煉苗種苗從瓶苗到商品苗，必須經歷一段煉苗時期。對苗而言，小環境急劇變化，在煉苗時管理稍有不慎，便會造成大量死亡，不同植物煉苗難度有所不同，尤以夏季高溫季節難度最大。但是只要掌握其生長規律，精細管理，還是能保證成活率達到90%以上[2]。主要技術有:(1)選用適宜的煉苗基質。根據植物的習性，對喜濕植物選用吸水性強、保濕的基質;對喜干的植物則應用吸水性弱、滲水效果好的基質。與溫室和大田生長的植株不同，如果突然從瓶中移到土壤讓其過自養生活，往往由于變化太劇烈而造成損傷甚至死亡。因此，組培苗在進行移栽之前最好要有生根煉苗的工序。

(2)瓶苗栽種后必須遮蔭，對喜陰植物重遮蔭，減少陽光灼傷，對喜陽植物則可在白天有直射陽光時遮蔭。在栽種兩星期后則可去除遮蔭。

(3)葉面保濕，在夏季高溫季節采用葉面噴霧，保證葉子不枯萎而基質不會太濕。

(4)定期噴施葉面肥，促進生長和復壯。

1.3.6組培苗的移栽移栽時取出小苗放在清水中沖洗干凈培養基，用0.1%高錳酸鉀溶液進行小苗的表面消毒后，移到裝有合適基質的營養杯上。移植前先淋透水再用0.3%高錳酸鉀消毒。移栽以后更要加強對其環境條件的控制。影響組培苗成活率的主要因子有溫度、濕度、光照、氧氣、微生物等。

控制溫室內溫濕度及光照強度;及時進行通風排水工作，當基質含水量過多時，可通過加強光照促進葉面蒸騰和加強通風等方法解決;當濕度過大滋生病菌時，立即用800～1 000倍的百菌清、多菌靈、甲基托布津等噴淋，每7～10 d噴1次[3]。加強組培苗移栽后的管理可大大減少死苗，從而提高組培苗的成活率。

2組培苗工廠化生產成本降低措施

自2001年以來，天津花圃開始從事植物組培苗的科研生產研究，在長期的生產實踐中，形成和總結了一系列降低組培苗生產成本的有效策略。在這里我們結合自身生產實踐，參考同行的研究結果和經驗總結，從以下不同方面對組培苗工廠化生產成本降低策略進行綜合分析和探討。

2.1培養瓶的替換

一般實驗室里進行組織培養都是用玻璃三角瓶，其優點是透光性好，非常適合于科學研究。但其價格昂貴、易碎、培養容積小，且不利于大批量手工操作，在大批量的生產中就會相應地增加生產成本。現在多用玻璃瓶或塑料瓶替代玻璃三角瓶進行大規模生產，我們在紅掌工廠化生產中所使用的玻璃瓶不僅價格是三角玻璃瓶的1/10，相對接種面積較三角瓶大，而且便于洗滌和接種工人大批量操作，有效地降低了成本，極大地提高了生產效率。有研究表明，用玻璃瓶替換成三角瓶對苗高和增殖系數均無顯著影響，生長狀況良好，玻璃瓶在生產中應用是完全可行的，而且可以節省60%的容器成本。

2.2培養基的簡化

對年產100萬紅掌苗的生產成本進行詳細核算，結果顯示，培養基成本約占室內生產成本的8%，其中，大量元素、肌醇、激素、瓊脂、糖在整個培養基成本中占相當大的比例，分別達到16%、6%、3%、59%和14%。因此，可以通過改變或降低這些培養基成分來降低生產成本。我們的實踐經驗表明，用白砂糖代替分析純蔗糖、用自來水代替蒸餾水、在溫度低的季節用卡那膠代替瓊脂使用可以有效地降低生產成本，且不影響植物正常生長。在大量元素成本降低上，可以考慮用1/2MS或1/3MS培養基代替MS培養基進行培養。在瓊脂成本降低上，可以考慮采用液體淺層培養或半固體培養的方法。對于有些植物，在不影響組培苗的生長情況下，可以通過降低培養基中有機物的含量或激素含量來降低成本[4]。

2.3培養條件的改變

在組培工廠化生產中，電費約占整個生產成本的35%，而其中培養階段所消耗電費占絕大部分，達70%以上。通常情況下，為了提供植物適宜的光、溫條件，一年四季都得開日光燈和空調，這極大地提高了生產成本。因此，需要采取有效措施降低組培苗培養階段的成本。為了降低能源成本，現在越來越多的科研生產單位，利用自然光替代人工輔助光照，設計類型多樣的自然光照培養室，有效利用自然光進行組培苗的培育。有研究顯示，用自然光代替人工輔助光照，同時光強度控制在1 500～4 000 lx之間，并注意光照強度大于5 000 lx的地方的遮蔭，將培養室的溫度控制在23～25 ℃之間，將使組織培養這項新技術在生產之中的成本大大降低。

2.4污染率的降低

微生物污染是影響組培苗工廠化生產效率和效益的關鍵因素之一，可以發生在工廠化生產的各個環節。我們對年產100萬紅掌組培苗的生產成本核算結果顯示，污染率從5%提高到10%，室內生產成本約提高11%，整個生產成本約提高6%。因此，針對不同環節污染來源，采取切實可行的防止或減少污染的方法，對降低組培苗生產成本，提高生產效益具有重要的意義。為了避免或減少污染應做好幾方面工作，首先建立有效日常監察管理機制，要求工作人員注意個人衛生，勤洗換工作服，并且嚴格按操作規程操作。平時采取輪流值日的辦法，負責完成每天接種工作結束后的衛生。接種室每天開紫外燈或臭氧發生器消毒2 h，接種用的紙、碟、工具經消毒后應3 d內用完，否則需重新消毒才能使用。培養基消毒后最好能存放3 d無污染方可使用。在高溫高濕季節要注意無菌室的除濕和薰蒸消毒，必要時可用70%酒精溶液噴霧消毒。一旦發現材料污染應及時清出，并搬到遠離生產車間的地方進行妥善處理，污染的瓶子要用藥液消毒并清洗干凈，必要時經高壓滅菌后方可用。

另外，為了降低或免除培養基中因糖而產生的污染，有研究表明利用含糖的小容器培養方法，將培養基中的糖去掉，可大幅度減少植株的污染率，降低了生產成本，通過環境控制技術，為植物的生長發育提供最佳的溫、濕、光和二氧化碳等環境條件，促進植株的生長發育，使幼苗生長良好。

2.5繁殖系數的提高

種苗中心組培室對年產100萬株紅掌瓶苗進行成本核算的結果顯示，繁殖系數對試管苗的室內直接生產成本也有一定影響。當繁殖系數由2分別增加到3、4、5和6時，室內直接生產成本將分別下降14.86%、19.30%、21.51%和22.84%。因此，在試管苗生產允許變異范圍內，我們可以通過調節試管苗繁殖系數來降低生產成本。

2.6試管苗瓶外生根

常規組培過程一般分為:無菌培養物的建立、增殖繼代、試管苗生根和煉苗移栽。組培苗的生產成本也貫穿在這些生產過程中。誘導試管苗生根過程的費用占總費用的35%～75%。因此，降低試管苗生根成本對組培苗工廠化生產經濟效益的提高極其重要。除了前面談到的通過培養基的簡化和改變培養條件來降低試管苗生根成本外，研究者通過不同方法將試管苗生根過程搬到試管外進行，這極大地降低了生產成本。試管苗瓶外生根的方法有:基質繁(常用基質為珍珠巖、蛭石等)、濾紙橋生根技術、氣繁、非試管快繁生根技術等。試管外生根與試管內生根相比，不僅直接成本上相對較低，而且生根苗木抗逆性強、移栽成活率高，是一種值得借鑒和推廣的有效降低成本的方法。

3小結

組培苗工廠化生產既是一門專業技術，又是一門綜合企業管理科學，因此，優質、高產、低耗、高效的科學管理必須貫徹于整個生產過程。通過有效的規章制度和科學的管理來管理人力、物力、財力，使之達到最優化配比組合，發揮最大作用、獲得最佳的利潤。根據我們長期的生產實踐經驗總結，可以從以下幾個方面進行有效的生產管理:首先，建立各種合理的規章制度，通過建立崗位責任制實現層層把關，充分調動各方面的積極性;其次，以無菌操作與其相應的關鍵技術管理措施為中心，做好組培苗生產的日常管理，抓好室內生產的每一個環節，將污染率控制在最小范圍內;再次，要合理安排生產，減少人力、物力、財力的浪費，通過采取計件、崗位責任制、承包生產等不同形式激勵員工提高生產效率，創造更大的效益。

除了上面談到的一些有效降低組培苗工廠化生產成本的措施外，還可以通過培養周期的調節、帶菌苗的有效處理等等途徑來降低生產成本。另外值得一提的是，為了徹底改變傳統組織培養的運作方式，最大程度地降低組培苗生產成本，可以建立開放式組織培養模式，是在抗生素的作用下，使植物組織培養脫離嚴格無菌的操作環境，不需高壓滅菌和超凈工作臺，利用塑料杯代替組培瓶，從根本上簡化組培環節，降低組培成本。因此，針對組培苗工廠化生產既是一門專業技術，又是一門綜合企業管理科學，我們需要從各個方面有效地降低其生產成本，以獲得最大的經濟利益。

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