植物无糖组织培养技术

植物无糖组培快繁技术（Sugar-free micropropagation）又称为光自养微繁殖技术（Photoautotrophic micropropagation）是指在植物组织培养中改变碳源的种类，以CO₂代替糖作为植物体的碳源，通过输入CO₂气体作为碳源，并控制影响试管苗生长发育的环境因子，促进植株光合作用，使试管苗由兼养型转变为自养型，进而生产优质种苗的一种新的植物微繁殖技术。这一技术概念是在1980年提出的，其技术发明人是日本千叶大学的古在丰树教授。20世纪90年代以后，这一技术成为植物微繁殖研究的新领域，受到广泛的关注，无糖组织培养技术也在各国开始得到推广应用。特别是近几年来，从事这一技术领域研究的科技人员越来越多，这一技术也逐渐成熟，并开始应用于植物微繁殖工厂化生产。本文从植物无糖组织培养技术的特点、优势、限制因素、研究进展和应用前景等方面对这一技术进行了综述。

1.植物无糖组培快繁的技术特点

（1）CO₂代替了糖作为植物体的碳源

在一般的有糖培养微繁殖中，小植物是以糖（如蔗糖、白砂糖、果糖等）作为主要碳源进行异养或兼养生长，糖被看作是植物组织培养中必不可少的物质添加到培养基中。而无糖培养微繁殖是以CO₂作为小植株的唯一碳源，通过自然或强制性换气系统供给小植株生长所需CO₂，促进植物的光合作用进行自养生长。

（2）环境控制促进植株的光合速率

在传统的组织培养中，很少对植株生长的微环境进行研究，研究的重点是放在培养基的配方以及激素的用量和有机物质的添加上；而无糖组织培养技术是建立在对培养容器内环境控制的基础上，根据容器中植株生长所需的最佳环境条件（如光照强度、CO₂浓度、环境湿度、温度、培养基质等）来对植株生长的微环境进行控制，最大限度地提高小植株的光合速率，促进植株的生长。

（3）使用多功能大型培养容器

在传统的组织培养中，由于培养基中糖的存在，为了防止污染，一般使用或者说只能使用小的培养容器。而无糖培养在培养过程中不使用糖及各类有机物质，极大地避免了污染的发生，可以使用各种类型的培养容器，小至试管，大至培养室。

（4）多孔的无机材料作为培养基质

在传统的组织培养中，通常使用琼脂作为培养基质，而无糖培养主要是采用多孔的无机物质，如蛭石、珍珠岩、纤维、Florialite（一种蛭石和纤维的混合物）作为培养基质，可以极大地提高小植株的生根率和生根质量。

（5）闭锁型培养室

传统组织培养中的培养室是半开放的，有许多的窗户以利于阳光直接进入培养室，但自然光在进入培养室的同时也增加了降温的成本，而且，一年四季、春夏秋冬，晴天、阴天、雨天，早晨、中午、下午、光的强度和分布是不均匀的。而无糖培养采用的是闭锁型的培养室，通过人工或自动调控整个培养室环境，能周年进行稳定的生产。

2.植物无糖组培快繁技术的优势

植物无糖组织培养技术改革了传统的用糖和瓶子作为碳源营养和生存空间的技术方法，增加了植物生长和生化反应所需的物质流的交换和循环，促进植株的生长和发育，实现了优质苗低成本的生产。优越如下：

（1）通过人工控制动态调整优化植物生长环境，为种苗繁殖生长提供最佳的CO₂浓度、光照、湿度、温度等环境条件，提高植株的光合速率，促进了植株的生长发育，苗齐、苗壮。

（2） 继代与生根培养过程合二为一，培养周期缩短了40%以上。

（3） 大幅度减少了植物微繁殖生产过程中的微生物污染率。

（4） 消除了小植株生理和形态方面的紊乱，种苗质量显著提高。

（5） 提高了植株的生根率和生根质量，特别是对于木本植物来说，极大地植株的生根率和生根质量，试管苗移栽成活率显著提高。

（6） 节省投资，降低生产成本。与传统的微繁殖技术相比，种苗生产综合成本平均降低30%。

（7） 组培生产工艺的简单化，流程缩短，技术和设备的集成度提高，降低了操作技术难度和劳动作业强度，更易于在规模化生产上推广应用。

（8） 培养不受培养容器的限制，可实现穴盘苗商业化生产，也可实现大规模容器自动工厂化生产。