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植物组培再生虚拟仿真实验的设计与应用

实验技术与管理 2020年第6期37卷 5-9页

作者：农春仕孟国忠尹佟明汪贵斌张远兰南京林业大学实验室与基地建设管理处江苏南京210037 南京林业大学现代分析测试中心江苏南京210037 南京林业大学林学院江苏南京210037 南京林业大学生物与环境学院江苏南京210037

以提升学生植物组织培养实践能力为目标,基于虚拟仿真技术,建成了植物组培再生虚拟仿真实验平台。以"南林895杨"高效组培再生为例,通过虚拟仿真实验再现了植物组织培养的全过程。实践表明:植物组培虚拟仿真实验较好地解决了传统植物组... 详细信息

以提升学生植物组织培养实践能力为目标,基于虚拟仿真技术,建成了植物组培再生虚拟仿真实验平台。以"南林895杨"高效组培再生为例,通过虚拟仿真实验再现了植物组织培养的全过程。实践表明:植物组培虚拟仿真实验较好地解决了传统植物组培实验在时间、空间、自主性等方面的限制,提升了学生学习的自主性,为创新型人才培养创造了条件。

关键词：植物组培虚拟仿真实验教学

海带降解菌的筛选、酶解优化和发酵液在植物组培中的应用研究

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海带降解菌的筛选、酶解优化和发酵液在植物组培中的应用研究

作者：于淼烟台大学

学位级别：硕士

随着海洋科学的发展,海藻多糖因为具有较强的生物活性、开发价值和应用前景被科学界日益关注。但海藻多糖具有易凝的特点,在应用上受到限制,而其降解产物海藻寡糖分子量较小,易于被动植物利用,弥补了海藻多糖在应用上的缺陷。褐藻胶裂... 详细信息

随着海洋科学的发展,海藻多糖因为具有较强的生物活性、开发价值和应用前景被科学界日益关注。但海藻多糖具有易凝的特点,在应用上受到限制,而其降解产物海藻寡糖分子量较小,易于被动植物利用,弥补了海藻多糖在应用上的缺陷。褐藻胶裂解酶作为一种用途广泛的工具酶,常用于降解海藻多糖,在制备低分子量的海藻寡糖时反应条件温和,专一性强,得率高,逐渐成为生产寡糖的主要方式。为高效降解海带,并有效利用其中的海藻寡糖,本实验从海带降解菌群中筛选获得一株能分解海带并高产褐藻胶裂解酶的菌株,16Sr DNA测序对菌种进行鉴定;利用单因素试验对菌株进行发酵条件优化及褐藻胶裂解酶分解海带条件优化,并对降解海带得到的产物进行分析;将海带发酵液应用到植物组织培养中,研究海带发酵液对组培植株生长的影响。实验结果如下:(1)海带降解菌的生物多样性分析及分离筛选利用高通量测序技术对三组高效海带降解菌群进行分析,研究其微生物多样性。结果表明,三个菌群中优势菌属有类芽孢杆菌(Paenibacillus),琼斯氏菌(Jonesia)与鞘氨醇单胞菌(Sphingopyxis)。并对三个菌群中的优势菌进行分离纯化,筛选出9个优势菌种,16Sr DNA测序鉴定。进一步利用果胶、羟甲基纤维素钠、海藻酸钠为唯一碳源的选择性培养基分析菌种产酶种类,DNS法检测酶活,筛选出一株能高效降解海带,产褐藻胶裂解酶的菌种,为鞘氨醇单胞菌。(2)鞘氨醇单胞菌产酶条件优化利用单因素实验对鞘氨醇单胞菌产褐藻胶裂解酶的发酵条件进行优化,检测发酵液中的生物量及酶活,确定发酵培养基中种子液接种量为5%,初始p H为6,最适碳源为海带,最适浓度为25%,最适氮源为硫酸铵,最适浓度为0.5%,氯化钠浓度最适为1%,置于30℃,130 rpm条件下培养。在最佳培养条件下,褐藻胶裂解酶活力比基础培养基中提高2.1倍。(3)海带的酶解条件优化及产物分析对褐藻胶裂解酶降解海带条件进行优化,通过检测反应体系中相对酶活和总糖量,得到酶解最适条件:酶解最适底物浓度为25%的海带泥,最适接种量为10%,最适p H体系为p H7的NaHPO-Na HPO的缓冲体系,最适氯化钠浓度为0.5%。对酶解液进行离心过滤和乙醇沉淀,得到粗提物,并对其进行鉴定。通过Molish实验、斐林实验、茚三酮实验发现,粗提取得到的酶解产物为非还原糖的多糖,且不含氨基酸。通过薄层层析发现,实验使用展开剂正丁醇:乙酸乙酯:冰乙酸:水=2:8:4:2和显色剂30%硫酸,在硅胶板上粗提物展开位置在二糖蔗糖和四糖水苏糖之间,推测该粗提物中寡糖为三糖。(4)海带发酵液对组培植株生长和有效成分积累的影响鞘氨醇单胞菌经过发酵制备的海带发酵液添加到植物组培培养基中,发现:海带发酵液稀释倍数相同时,加入通过滤菌膜过滤除菌的发酵液对绿萝愈伤组织不定芽增殖的促进效果要高于利用高温灭菌的发酵液;培养基中加入稀释250倍、500倍、1000倍、2000倍的海带发酵液,以不加海带发酵液的培养基作对照,稀释1000倍、2000倍时对朱顶红愈伤组织增殖有促进作用,且海带发酵液稀释2000倍处理朱顶红愈伤组织,其中酚含量提高了34%,蛋白含量提高了77.5%,海带发酵液稀释1000倍能提高朱顶红愈伤组织中多糖含量,提高了9.5%。

关键词：海带发酵褐藻胶裂解酶酶解优化海藻寡糖植物组培

几种经济植物组培及红花萌发期油脂降解转录组分析

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几种经济植物组培及红花萌发期油脂降解转录组分析

作者：张丹丹中南民族大学

学位级别：硕士

红花是一种新型的油料作物,红花籽油中的亚油酸含量高达75-85%,亚油酸具有较高的药用、食用价值,可以用于防治心血管疾病、促进皮肤及毛发生长发育。由于地理气候等条件限制,红花籽产量低。植物组培技术能使植物组织较短时间内快速繁殖... 详细信息

红花是一种新型的油料作物,红花籽油中的亚油酸含量高达75-85%,亚油酸具有较高的药用、食用价值,可以用于防治心血管疾病、促进皮肤及毛发生长发育。由于地理气候等条件限制,红花籽产量低。植物组培技术能使植物组织较短时间内快速繁殖,获得较多的植株,被广泛应用于农作物与中药材生产。本研究通过植物组培技术获得大量红花材料,并结合转录组分析筛选与亚油酸代谢相关的功能基因,为后续红花遗传改良奠定基础。目前实验室组培体系尚不稳定,建立红花组培体系,探索了植物组培技术在大叶金腰和马铃薯中应用。大叶金腰作为紧缺的野生药用植物,同样需要通过组培快繁对其进行扩大培养;马铃薯应用广泛,对其进行一步化成苗研究有助于缩短生长周期,增加产量。本研究对红花、大叶金腰、马铃薯进行植物组培研究结果如下:1)采用红花种子在MS培养基上萌发出无菌苗,取7d无菌苗子叶于愈伤培养基MS+NAA 0.5 mg/L+6-BA 1 mg/L上诱导愈伤组织,脱分化培养基为MS+NAA 0.2 mg/L+6-BA 1 mg/L用于诱导幼苗,转至MS+IAA 0.05 mg/L诱导幼苗生根。2)大叶金腰采用水培生根法,实验表明在清水+NAA 0.05 mg/L和清水+IAA 0.05 mg/L条件下更容易生长,生根后移栽土壤中幼苗成活率100%。3)分别研究了马铃薯仔薯在MS+6-BA 2 mg/L+8%蔗糖时结薯率为168%;无菌苗诱导条件为MS+IAA 0.05mg/L+1%蔗糖时,培养10天后生根数最多,根长大于10cm。红花被称为“亚油酸之王”,由于亚油酸能够降低胆固醇含量软化血管,可用于药用;毛红花作为中国红花属唯一的野生种,可以筛选候选基因用于红花农艺性状改良。但目前对毛红花油分的研究报道尚少,尤其是缺乏对油分代谢途径相关的功能基因的研究。本研究以新疆红花(XJ)、安徽红花(AH)、毛红花(MH)的种子萌发0 d、1 d、3 d、5 d、7 d、10 d,共计6个时期取材进行油分含量检测,再选择种子萌发1 d、3 d、5 d、7 d、10 d,共计5个时期,每个时期3个重复,共45个样本进行转录组测序分析。在此基础上研究油脂降解过程中主要功能酶的动态表达调控过程,主要研究结果如下:1.利用高效液相色谱法(HPLC)建立了一种红花籽亚油酸油酸的检测方法,采用Outstand C18 HPLC Column色谱柱,流动相为乙腈-0.1%磷酸水溶液(85:15),检测波长为203 nm,流速为1 mL·min,柱温为30℃。亚油酸和油酸分别在0.1103.205,0.87227.444 g·L与峰面积呈良好的线性关系,亚油酸加样回收率在99%,油酸加样回收率达到100%,亚油酸RSD与油酸RSD均为0%(n=3)。2.依据方法检测XJ、AH、MH的种子至萌发10 d期间的亚油酸与油酸含量。在三种红花6个时期中,亚油酸含量均高于油酸含量;0-1 d时,油分含量上升,MH种子的油分含量低于XJ、AH;1 d-10 d期间,总油分呈下降趋势,XJ、AH的降解速率明显不同,MH的亚油酸含量在第10 d含量极低。3.转录组测序共获得278.24 Gb数据,组装并去冗余后得到200111条Unigenes,总长度、平均长度、N50以及GC含量分别为288404415 bp、1441 bp、2132 bp和41.17%。比对KEGG数据库进行注释104697条Unigenes、比对GO数据库进行注释41420条Unigenes。检测出84922个SSR分布于56912个Unigenes中,以及预测出4868个编码转录因子的Unigenes。使用Transdecoder对Unigenes检测出110821个CDS。4.以EF-1α为内参基因,利用荧光定量PCR技术分析脂肪酸合成、亚油酸代谢途径、β-氧化途径、α-氧化关键酶基因在XJ、AH、MH不同时期的表达模式,结果表明红花与毛红花在萌发期存在着大量差异基因,荧光定量PCR结果与转录组测序结果一致,表明测序结果具有可靠性。通过油分含量检测结合转录组分析发现红花与毛红花不仅含量上存在着显著差异,油脂代谢途径也存在大量差异基因,特别是β-氧化途径,差异基因在毛红花表达量均较低,但在α-氧化途径中,差异基因在毛红花大量表达。FAD2在毛红花种子萌发第一天时表达量较低,可能是被其他同源基因代替,亚油酸代谢途径降解基因表达量呈逐渐上升趋势,脂氧合酶(LOX2S)与亚油酸9S-脂氧合酶(LOX1)在毛红花中表达量都较低,可能是由于亚油酸含量较低或是有其他途径代谢。

关键词：红花种子油分转录组测序亚油酸实时荧光定量PCR 植物组培代谢途径

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植物组培穴盘苗生产成本与效益浅析

宁波农业科技 2009年第3期 16-19页

作者：沈岚王芳黄坚朱宏芬刘建严成其汪一婷牟豪杰宁波市农业科学研究院 315040 浙江省农业科学研究院 320021

以长期、规模化出口组培穴盘苗生产实践为基础,探讨了直接和间接生产成本构成因素与测算方式,分析了生产的经济效益。分析显示,组培穴盘苗生产的直接成本构成因素主要有耗材、能耗、移栽与管理、设施与维护、固定资产折旧、技术研究等;... 详细信息

以长期、规模化出口组培穴盘苗生产实践为基础,探讨了直接和间接生产成本构成因素与测算方式,分析了生产的经济效益。分析显示,组培穴盘苗生产的直接成本构成因素主要有耗材、能耗、移栽与管理、设施与维护、固定资产折旧、技术研究等;间接成本构成因素主要有苗床利用率、生产周期、移栽成活率、穴盘苗销售率、穴盘面积与孔数、苗床总面积等。一般情况下,直接成本的变幅不大、容易控制,间接成本则变幅较大、难以控制,故间接成本对生产效益的影响通常大于直接成本。

关键词：植物组培穴盘苗成本核算生产效益

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LED植物组培阵列的设计与均匀性研究

江苏农业科学 2017年第24期45卷 225-228页

作者：邓一凡徐晓辉苏彦莽宋涛王利伟方正河北工业大学电子信息工程学院天津300401

为给组培植物提供更加科学、更加可靠的光环境,在分析模拟3种典型平面发光二极管(light emitting diode,简称LED)阵列的辐照度之后,确定方形阵列最适合应用于植物照明,将红、蓝、绿、紫外4种不同光质的LED灯珠组合成植物组培专用的LED... 详细信息

为给组培植物提供更加科学、更加可靠的光环境,在分析模拟3种典型平面发光二极管(light emitting diode,简称LED)阵列的辐照度之后,确定方形阵列最适合应用于植物照明,将红、蓝、绿、紫外4种不同光质的LED灯珠组合成植物组培专用的LED混合阵列,并采用专业光学模拟软件Trace Pro进行光学仿真试验。结果显示,组合阵列的各光质LED光照都具有良好的均匀性,且容易扩展、更换及安装部署LED灯珠。该LED混合阵列突破传统的点、线光源技术的缺陷,与市面上的灯管式组培灯相比,能为植物提供更加均匀的光照,而且不同光质的搭配更灵活,保证每种光质的LED都能提供均匀光照,非常适用于植物组培。

关键词： LED阵列植物组培辐照度模拟 TmcePro 均匀性

植物组培试验中“培养基不匀”问题分析与对策

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实验室科学 2020年第3期23卷 67-70页

作者：赵元增杨靖孙海燕河南科技学院生命科技学院河南新乡453003 河南科技学院现代生物育种河南省协同创新中心河南新乡453003

制备合格的培养基是顺利开展植物组织培养试验的基础,在本科毕业实习生开展毕业论文试验过程中,制备的固体培养基软硬不一、混合不匀是最为突出的问题之一。对制备好的培养基表现偏软或过硬以及软硬不匀的判断标准、产生的原因及对应的... 详细信息

制备合格的培养基是顺利开展植物组织培养试验的基础,在本科毕业实习生开展毕业论文试验过程中,制备的固体培养基软硬不一、混合不匀是最为突出的问题之一。对制备好的培养基表现偏软或过硬以及软硬不匀的判断标准、产生的原因及对应的解决措施进行了重点阐述。此外,对培养基的成分组成、pH值、灭菌效果等在不同处理组间或处理组内的不匀表现产生的原因进行了分析,并提出相应的解决方法,以期为学生顺利开展植物组培试验,制备合格的固体培养基提供参考。

关键词：植物组培固体培养基培养基不匀存在的问题解决的措施

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植物组培污染的原因及防控

绿色科技 2017年第21期19卷 114-115页

作者：吴婷婷广东省湛江市林业科学研究所广东湛江524000

详细分析了植物组织培养污染的种类及其发生的原因:污染的种类有细菌和真菌,真菌污染主要来源于环境,细菌污染主要来源于接种材料、接种工具、接种无菌操作过程不规范等。由此提出了做好培养基消毒、环境清洁卫生等日常工作流程、接种... 详细信息

详细分析了植物组织培养污染的种类及其发生的原因:污染的种类有细菌和真菌,真菌污染主要来源于环境,细菌污染主要来源于接种材料、接种工具、接种无菌操作过程不规范等。由此提出了做好培养基消毒、环境清洁卫生等日常工作流程、接种过程严格按无菌操作、无菌材料的及时更新等防控措施,以期将污染率控制在合理低范围内。

关键词：植物组培污染防控措施

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植物组培技术——蔬菜增产的新途径

科学中国人 1998年第4期 48-49页

作者：李春玲北京市海淀区植物组织培养技术实验室

从本世纪初起,根据细胞全能性理论所开展并建立起来的植物组织培养技术,经过近半个多世纪的试验研究和实际应用,现已在植物学科的各个领域得到广泛应用。近十多年来,我国的植物组织培养技术发展迅速,学科水平显著提高,已在多种重要农作... 详细信息

从本世纪初起,根据细胞全能性理论所开展并建立起来的植物组织培养技术,经过近半个多世纪的试验研究和实际应用,现已在植物学科的各个领域得到广泛应用。近十多年来,我国的植物组织培养技术发展迅速,学科水平显著提高,已在多种重要农作物,如水稻、小麦、蔬菜、油菜等品种改良,马铃薯、果树、花卉等脱毒、快繁技术上取得创新进展,生产应用上卓有成效,获得国际学术界的普遍赞誉。

关键词：植物组培蔬菜育种杂交种制种植物组织培养新途径快繁技术韭菜品种圆葱花培育种无性系

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植物组培污染防治的研究概况

生物技术 2002年第4期12卷 46-48页

作者：马翠萍孙仲序赵春芝张演义山东农业大学园艺学院山东泰安271018

近20年来，植物组培技术由于自身独特的优势，在无性系快速繁殖、脱毒苗的培育、加快育种进程、优良品种选育和种质资源低温保存等方面都取得了明显的经济效益、社会效益和生态效益，其在科研和生产应用上的作用也越来越重要。但是，由... 详细信息

近20年来，植物组培技术由于自身独特的优势，在无性系快速繁殖、脱毒苗的培育、加快育种进程、优良品种选育和种质资源低温保存等方面都取得了明显的经济效益、社会效益和生态效益，其在科研和生产应用上的作用也越来越重要。但是，由微生物所引起的植物组培污染一直是当前制约植物组培发展的主要障碍。在接种和培养过程中，污染率常常高达10%以上。如何解决这个问题已经引起很多人的重视。

关键词：植物组培细菌污染抗生素防治