從某種解度來說植物組培技術或者無性繁殖技術核心就是環(huán)境控制技術，一切都是為了給植物離體材料創(chuàng)造最佳的溫光氣熱營養(yǎng)激素環(huán)境，這些環(huán)境因素只要能適合地創(chuàng)造，就可解決種苗培育的技術問題。隨著計算機環(huán)境控制技術及物理殺菌技術和生物技術的發(fā)展，在創(chuàng)造環(huán)境的手段上有了大的發(fā)展與突破，植物非試管快繁技術體系的建立也是建立在這些交叉學科發(fā)展的基礎上面形成的，如果離開了這些也難以實現(xiàn)植物培養(yǎng)過程中最佳環(huán)境的模擬創(chuàng)造，也難以實現(xiàn)種苗的開放式光自養(yǎng)培育?，F(xiàn)就各項技術的實現(xiàn)方法與技術路線進行分析，讓大家了解認識植物非試管快繁技術的核心與技術路徑。

寬敞通風苗床取代試管
組培中試管內環(huán)境是離體材料發(fā)育的主要空間，在這個密封的空間內，具有飽和的濕度與不流通的氣體環(huán)境，從而導致管內二氧化碳及氧氣的缺乏，而這兩種氣體成份又是光合作用呼吸作用最為重要的參予者。而在非試管快繁技術體系中，苗床環(huán)境代替了試管環(huán)境，讓離體材料處于通風透氣良好，水分蒸發(fā)葉片蒸騰正常的開放環(huán)境中，離體材料發(fā)育能獲取更多的代謝氧與光合碳，同時因離體材料在有濕度變化的環(huán)境下發(fā)育，可以建立正常的氣孔開閉與蒸騰模式，有利于成苗后對環(huán)境有更好的適應性。

自然光照取代人工補光
植物非試管快繁技術是在全光照的自然光下進行快繁，比組培室的人工光照強度更大，更接近自然，更利于離體材料光合作用與生長，克服了因光照不足，纖弱徒長的問題。而且在自然光下比人工光的光譜更多，光質更佳，而且含有一定最的紫外線，對于壯苗煉苗有明顯的促進作用，在水分及二氧化碳充足供給的情況下，光強決定光合效率，但也不要太強，不宜超過光飽和點以上，如在夏季高溫強光環(huán)境下，可采用適當蔗陰的方法，以改善光照條件；在冬季或陰雨綿綿季節(jié)，可開啟人工補光進行適當?shù)难a充，更利于離體材料的發(fā)育。

珍珠巖代替瓊脂培養(yǎng)基
苗床里鋪上珍珠巖基質代替組培的瓊脂培養(yǎng)基，具有透氣性更好特點，有利于根系的發(fā)育；更關鍵的是珍珠巖中不含有機物，能夠抑制菌類的滋生蔓延，這是抑菌方法上的一次根本性改造。在這樣的基質條件下，即使有病菌侵入也不會像加糖培養(yǎng)基那樣快速滋生蔓延，菌類因不能從外界獲取碳源而抑制了它的發(fā)育，這是實現(xiàn)開放式快繁最為關鍵性的改進。除此外，珍珠巖還具有保溫性，有利于基質溫度的穩(wěn)定性。

物理殺菌取代常規(guī)滅菌
采用電功能水、磁、電場三種結合的物理殺菌方法，創(chuàng)造苗床及生產場所的無菌環(huán)境。其中電功能水是利用0.1%的氯化鉀溶液經電功能水發(fā)生裝置電解分離產生兩種水，即強酸性氧化水與強堿性還原水（PH值>10），其中具有高氧化電位的強酸水（PH值<3）具有很強的殺菌滅菌能力，噴灑后能夠讓苗床或環(huán)境中細菌真菌在10分鐘內致死，有些菌類幾秒鐘內就會因胞膜的氧化穿透而死，具有比化學殺菌更快的速度與更徹底更廣譜的效果，而且不會讓菌類產生如化學殺菌一樣的抗藥性，在自然環(huán)境下又會很快還原成普通的水，對環(huán)境無殘留對離體材料無藥害，是當前用于殺菌消毒最為有效的方法。在快繁時，可以用于苗床基質消毒，也可以用于離體材料及生產場所的消毒，是成本最低的物理殺菌方法。具體運用時，可以是噴酒或澆灌苗床，可以是每批苗移栽后進行基質徹底消毒，也可以是培育其間離體材料的防病殺菌。但如果用于直接噴施離體材料表面，最好與還原性的強堿水交替使用，如噴了強酸水后，半小時至一小時后再噴還原水，這樣即利于中和苗床酸堿度，又可以防止一些敏感植物的藥害，因為強酸水是由電解產生的亞次氯酸再加上高氧化電位而產生殺菌功效的，有些植物對氯較敏感。另外，還原性堿水可作為葉面肥進行根外噴施，對生根后促進種苗生長與芽的萌發(fā)效果明顯。運用電功能水殺菌技術為開放環(huán)境離體材料的培育創(chuàng)造了無菌環(huán)境，為離體材料開放培養(yǎng)技術體系的建立起到了極為重要的作用。

除了上述的電功能水的人工殺菌外，于苗床底部及上方還鋪埋了磁鐵與架設了電場網，其中埋于珍珠巖基質底部的磁鐵，可以使苗床內的水磁化，為離體材料發(fā)育創(chuàng)造了磁場環(huán)境，操作時，于苗床底部均勻鋪放0.8T的永磁體3塊/m2，從而產生了生物磁效應，對于離體材料愈傷組織發(fā)育，根原基形成，根系的生長都具有很大的促進作用。磁能激發(fā)過氧化物酶、淀粉酶等活性，能促進離體材料體內IAA、GA、CTK的形成，同時又可抑制ABA的產生，這些生理作用對于離體材料發(fā)育及生根都具有較大的促進作用。除了促進離體材料發(fā)育外，0.8T的磁還能對基質中部份細菌有抑制作用，可以抑制苗床細菌類的滋生，特別是放線菌具有更明顯的效果。那么架設于苗床上的電場網又是起什么作用呢？運用電場發(fā)生器能在苗床與網間產生幾萬伏的高壓直流電場，直流電場所產生的電場效應，可以使苗床內水分子團結構變小，能使離體材料內的電子產生位移，而激發(fā)各種酶的活性，還可以使離體材料對基質中礦質離子吸收速度加快，同時對變小的水分子團吸收更有利于離體材料的吸收，另外，還起到促進氣孔開放，提高二氧化碳吸收速度與光合速率的作用，電場產生的能量可以加快光合作用的光電反應過程，對于促進離體材料獲取更多光合碳源起到較為重要的作用。

這些物理技術的結合對于苗床無菌環(huán)境創(chuàng)造及離體材料生理生化促進上都起到了極為有效的正效應作用，是植物非試管快繁技術突破創(chuàng)新的一項重要革新。

環(huán)控技術代替人工環(huán)境
作為離體材料發(fā)育所涉及的溫光氣熱水環(huán)境的創(chuàng)造，在開放多變的環(huán)境下，只能運用實時在線的計算機環(huán)控技術來實現(xiàn)。如濕度、溫度、光照強度、水分、二氧化碳濃度等相關指標，都可以利用計算機控制系統(tǒng)中的在線傳感器進行實時準確的信號采集，又可以通過自動控制技術實施最佳參數(shù)的模擬控制。如苗床溫度過高超過33度時，計算機發(fā)出指令自動開啟微噴降溫系統(tǒng)，當二氧化碳傳感器檢測到濃度低于最佳設定值時，會自動開啟二氧化碳補充系統(tǒng)。也就是苗床環(huán)境所涉的各項參數(shù)都可按不同離體材料發(fā)育所需的最佳因子要求去模擬創(chuàng)造。利用這種動態(tài)的模擬控制能為離體材料的發(fā)育提供了最適的環(huán)境條件，比在組培室內的穩(wěn)定環(huán)境因子更為有利，培育的苗更能適應多變的自然環(huán)境。

一葉一芽代替組培莖尖
用于植物種苗擴繁的組培技術大多采用尖莖作為離體材料，這種材料具有細胞活性強脫分化容易的優(yōu)點，但同時也存在自養(yǎng)能力弱，需全賴人工培養(yǎng)基為其提供一切發(fā)育所需的礦質營養(yǎng)與碳源的缺點。而非試管快繁技術所采用離體材料可以是帶葉的莖或芽，這種帶芽的一葉一芽離體材料比莖尖有更強的環(huán)境抗逆性，能在開放自然的環(huán)境下進行自養(yǎng)發(fā)育。更重要的是所帶的葉片就是芽與莖繼續(xù)發(fā)育的最好天然培養(yǎng)基，葉片的光合作用啟動能為芽、莖、切口的發(fā)育源源不斷地提供碳水化合物、內源激素及其他生根促進物，比莖尖培養(yǎng)具有更佳的生理適應性。因為人工培養(yǎng)基與天然自身產生的營養(yǎng)激素相比，自身產生的營養(yǎng)激素更利于離體材料發(fā)育，所以許多組培不能培育的植物，采用非試管快繁技術都能培育的原因所在。這種方法也同樣具備組培技術材料省繁殖系數(shù)高的優(yōu)點，具有更廣的生產實用性。

光合自養(yǎng)代替人工異養(yǎng)
據(jù)研究表明，植物體具有強大的自養(yǎng)能力，一株剛萌芽的小苗通過自養(yǎng)能變成一株參天大樹。同樣只有20mm2光合面積的微小離體組織材料也能在適宜環(huán)境下形成自養(yǎng)生長的機制，這種適宜的環(huán)境在常規(guī)下是難以達到的，只有在高濃度二氧化碳情況下，再加上適宜的光照及其它光合相關的因子，這已被試驗所證明。也就是說微小的植物離體材料的發(fā)育成苗完全可以通過環(huán)境創(chuàng)造，通過自養(yǎng)來完成，不一定要在試管里憑藉人工培養(yǎng)基進行異養(yǎng)代謝才可建立完整植株，植物非試管快繁技術就是以環(huán)控技術為中心，為離體材料模擬創(chuàng)造適合環(huán)境，讓其最大化地發(fā)揮自養(yǎng)代謝潛能，來完成植株或器官的發(fā)育。自養(yǎng)條件下比異養(yǎng)環(huán)境形成的植株或器官在自然環(huán)境下有更強的適應性。

二氧化碳代替組培碳源
要發(fā)揮離體材料自養(yǎng)能力最大化，其中高濃度二氧化碳的供給是關鍵，現(xiàn)在國內大多研究光自養(yǎng)微繁技術的單位也是采用強制供氣的方法來實現(xiàn)，但這種方法需在相對密閉的大容器或培養(yǎng)箱內完成，而非試管快繁技術是在開放的環(huán)境下，實現(xiàn)高濃度二氧化碳的供給，這就給施放二氧化碳氣帶來難度。但如果把二氧化碳經高壓裝置轉化為碳酸水，再用碳酸水來給植物的離體材料進行噴灑，這樣就可以有效地解決開放環(huán)境與供氣的矛盾。植物非試管快繁技術就是利用這個原理來實現(xiàn)的。而植物離體材料一旦能從環(huán)境中獲取高濃度二氧化碳，其自養(yǎng)能力就會幾倍地得以提高，比如說當外環(huán)境二氧化碳濃度達1000-1500ppm時，光合效率就可提高3-5倍，這樣高的光合效率就足夠可供給離體材料發(fā)育對碳源的需求，這也是植物非試管快繁技術能在不加糖的條件下獲取碳源進行發(fā)育的主要機理所在。碳源是一切基因表達所需的能量源，只有充足的碳源供給才能培育出健壯的克隆苗。而組培過程離體材料發(fā)育只能由人工培養(yǎng)基供給，這也就成為試管苗易污染病原菌的原因所在，加入的糖給菌的發(fā)育提供了充足的能量源。而非試管快繁技術用間接的二氧化碳光合產物來為材料提供發(fā)育所需的碳源，這是一種新的技術解決路徑，通過二氧化碳光合產生碳源就形成了不加糖也能為離體材料發(fā)育提供能量的技術體系，就是光自養(yǎng)微繁體系。

純氧補充代替通風增氧
除了二氧化碳供給是快繁體系中最重要的技術環(huán)節(jié)外，在氧氣缺乏的情況下，或基質因水分過多的環(huán)境下，都會導至離體材料切口發(fā)育不良，成苗成活率降低的現(xiàn)象。從某種角度來說二氧化碳與氧氣是同樣重要的，因為它是呼吸作用的主要參予者，離體了它，離體材料就會因缺氧而表現(xiàn)出切口腐爛，從而影響種苗的生根成活率。但是氧氣的補充與二氧化碳供給具有同樣的道理，難以在開放環(huán)境下實現(xiàn)。而采用高壓強制溶入方法后，飄移不定的氧氣就可變成富氧水，它在基質上的澆施運用，為離體材料下切口創(chuàng)造了最佳有氧呼吸的能量代謝，具有能量轉換率比瓊脂及自然環(huán)境中更高的特點，切口處于富氧環(huán)境下。能讓其在高濕度多水份的快繁苗床里不會缺氧，而常規(guī)的大容器組培大多采用換氣通風的方法來增氧補氣，而且氧氣的濃度也極為有限，不能為離體材料發(fā)育創(chuàng)造最佳的呼吸環(huán)境。采用富氧水后就可以有效地得以解決，這也是密閉組培環(huán)境下不能實現(xiàn)的。

切口處理代替組培激素
植物的分化生根等生長發(fā)育方向，主要由離體材料或植株所含的激素種類及濃度所決定，所以在組培中常把激素比例的調控作為技術的研究重點。而內源激素的產生主要與光合作用有關，在光自養(yǎng)環(huán)境下，離體材料除了外源激素補充外，還可源源不斷地依靠自身，合成大量內源激素，所以在光自養(yǎng)開放式快繁中，內源激素是主導，外源激素是起輔助與激發(fā)作用，而組培技術中配方的外源激素是主導因子，這也是造成組培許多品種難繁殖的原因所在。因為只有植物自身產生的內源激素，對植物來說才是最適合的。在植物非試管快繁技術體系中，切口的處理只作為外源補充激素的一種方法，另外也可在培育過程中進行離體材料表面的噴灑補充，形成了內源自合成外源人為補充的激素源，更利于植物離體材料的發(fā)育。

以苗繁苗代替繼代增殖
組培的增殖是以不定芽分化或胚狀體形成等多方式來實現(xiàn)，離體材料在試管內雖具有強大的分化能力，但這種被分化而成的微材料要長讓其長成一株適于大田栽培的種苗來說，卻需要相當長的時間。它有分化分生快的優(yōu)勢，但也也存在適應性差，培養(yǎng)成苗時間過長的缺點。而植物非試管快繁技術體系，把生根培養(yǎng)成功的小苗通過營養(yǎng)液栽培作為增殖體，這種小苗本身在自然開放環(huán)境下培育，具有根系發(fā)達適應性強的特點，一旦移至營養(yǎng)充足與環(huán)境適宜條件下，能很快恢復生長，發(fā)揮它在自然環(huán)境下巨大的生長速度，再利用營養(yǎng)生長獲取的枝葉芽作為繼代增殖培養(yǎng)的材料，通過開放培養(yǎng)又形成了繼代苗，又把繼代苗進行移栽培養(yǎng)增殖再取材，再循環(huán)，形成了多代循環(huán)幾何倍增的技術體系。而且這些過程又都是在開放環(huán)境下完成，都是利用植物自養(yǎng)能力來完成，經循環(huán)培育而成的種苗可直接移栽大田，具有很強大的環(huán)境適應性，比組培循環(huán)增殖的試管苗，生根培養(yǎng)成苗所需的時間大大縮短。所以綜合來說以苗繁苗的技術體系比組培循環(huán)增殖模式，有更實用的意義與價值，特別是一些生長速度快的品種或者絕大多數(shù)組培難繁殖的木本植物，比組培增殖更快，育苗效率更高。

無機營養(yǎng)液的補充代替組培配方中的礦質離子
在開放苗床的的離體材料快繁過程中，通過彌霧的方式給離體材料補充所需的一切礦質營養(yǎng)，讓植物在發(fā)揮自養(yǎng)獲取充足碳源的同時，也同樣能從基質或彌霧的環(huán)境中獲取吸引更多的礦質營養(yǎng)。與組培相比，吸收礦質營養(yǎng)的表面積大大提高，組織的離體材料只能從切口處從配養(yǎng)基中獲取，而在彌霧的環(huán)境下，離體材料的整個表面都可吸收獲取更多的礦質離子，而且在氧氣充足的開放環(huán)境下具有更強的吸收能力，這種改變對于提高離體材料或待育成小苗后吸收功能形成，維管束的發(fā)育來說是有很大促進的。用于快繁彌霧的營養(yǎng)液可以用無土栽培的全價營養(yǎng)液配方，也可以是1/2的MS去糖配方，比組培的營養(yǎng)液成本更低，而且在營養(yǎng)液中還可進行激素或生物素類的靈活添加，也可按離體材料的不同發(fā)育階段進行營養(yǎng)液激素的靈活調整，具有比固定式傳統(tǒng)組培有更大的靈活性與調控性，對于難繁殖植物意義特別大。

植物非試管快繁技術以發(fā)揮離體材料自身強大的自養(yǎng)能力為技術路線，并且在開放半自然的環(huán)境下培育出用于生產的無性苗，在生產上具有很強的適用性與很廣的應用范圍。目前已在蔬菜、瓜果、綠化、藥材、果樹、花草等經濟植物上得到廣泛的運用，全國已建立了近300家非試管快繁基地，在適用品種與范圍上，是其他任何一種育苗技術所不能比擬的。在繁殖難度大的品種上，其它不管是組培還是扦插也是不可相比的，通過多年研究運用，基本上適用于當前生產上絕大多數(shù)經濟植物的快速繁殖，如果樹中的桃、梅、李、杏、板栗、楊梅、葡葡、柑桔等果樹品種，蔬果中的西瓜、甜瓜、黃瓜、彩椒等，藥材中的紅豆杉、金銀花、金花茶等，還有絕大多數(shù)的綠化樹種與草花品種，甚至極難繁殖瀕危絕種的百山祖冷杉上都獲得了成功的運用。經過三年多的生產實踐證明，它在數(shù)百種經濟植物的離體材料的快速生根及快速增殖上都表現(xiàn)為極大的優(yōu)勢，是目產一種運用前景極廣，開發(fā)意義深遠的新型育苗技術。

這種新型的育苗技術是在組培發(fā)生瓶勁的背景下產生，是組培不足的一種補充，也是為組培難點問題的解決與技術的提升提出了一條嶄新路徑?？茖W的發(fā)展都是遵循螺旋提升規(guī)律的，沒有一種科學是線性發(fā)展的，在其出現(xiàn)不足的同時，肯定會有一種新的解決方案隨之出現(xiàn)或者替代，植物非試管快繁技術雖然在脫毒培養(yǎng)或者在分化分生培養(yǎng)及細胞培養(yǎng)上還不能克服許多技術問題，但對于作為傳統(tǒng)組培技術的補充是極具研究與應用價值的，特別是在種苗生產上的運用，具有比傳統(tǒng)組織有更大的優(yōu)勢與更廣的運用空間，相信隨著技術研究的不斷深入與完善，這種開放的接近自然的新型組織培養(yǎng)方法會得更大的發(fā)展，實實在在為科技轉化為農業(yè)生產力作出應有的貢獻。

（ 來源：中國農業(yè)硅谷網 ）