微生物在家庭環(huán)境下進行組織培養(yǎng)的探討與建議!
百歐博偉生物:植物組織培養(yǎng)技術(shù),尤其是快速繁殖,并非只有專業(yè)人員和專業(yè)實驗室才能夠完成的。作為對多肉植物和組織培養(yǎng)有著濃厚興趣的愛好者,在充分利用家庭條件的基礎上,同樣可以制備出自己的試管苗來的。在我們進行多肉植物的栽培中認識到,一些比較名貴的園藝品種,比如:萬象、玉扇、壽、高紋鷹爪等十二卷屬品種,還是繽紛橄欖、何魯牽牛等塊莖類植物,甚至于星球?qū)?、巖牡丹屬等等,這些植物的常規(guī)繁殖系數(shù)很低,他們都可以采用組織培養(yǎng)來解決其繁殖問題,并且可以得到相當數(shù)量的幼苗。對于奇想天外等種子萌發(fā)困難的植物,同樣可以借助組織培養(yǎng)來進行無菌播種。在進行組織培養(yǎng)過程中,不但可以對培養(yǎng)的植物有更深一層的認識,對常規(guī)的栽培有著相當大的意義。許多搞組織培養(yǎng)的專家,最初都不是專業(yè)學組培的,就是憑著興趣和探索精神取得輝煌成績的。關(guān)鍵是,愛好者有著濃厚的興趣,非凡的觀察力和細致入微的操作,這些都可以彌補非專業(yè)的缺陷,并且可以充分利用日常生活中的各種可利用資源,這些就足以讓愛好者在家庭環(huán)境下完成組織培養(yǎng)了。同時這也不僅僅滿足了自己的興趣,還可以有一定的經(jīng)濟收益,甚至可以有所創(chuàng)新和發(fā)明。
一、如何解決場地和基本設備
進行組織培養(yǎng),沒有一定的設備是無法開展的。正規(guī)實驗室的組織培養(yǎng)設備是昂貴的,不適合家庭消費,但如果能有途徑買到廉價的實驗室設備,那就在好不過了。如果沒有辦法搞到實驗室設備,就不妨動手自己制作一些簡單的設備。
1、無菌操作的主要設備——接種箱和壓力鍋:
接種箱:植物組織培養(yǎng)的主題操作需要在一個相對密閉的無菌環(huán)境中進行。那么說我們首先要創(chuàng)造一個密閉的環(huán)境,可以利用一些木料、塑料板、有機玻璃、鋁合金骨架等等廉價的材料,動手粘合一個小巧的接種箱。具體的參數(shù)可以找一本“食用菌栽培”的書籍,模仿種蘑菇的接種箱做一個即可。需要注意的是,組織培養(yǎng)的接種箱的密閉性要求比較高,盡量避免腐朽的木材和易生銹的材料,箱子的頂端按放兩盞燈:20w的紫外線燈和20w的日光燈。箱體的周邊盡量采用玻璃材料,因為這樣便于觀察,有時候接種箱還可以借用為培養(yǎng)箱,周邊采用玻璃材料更方便于觀察和培養(yǎng)。
高壓鍋:主要用來對培養(yǎng)基和其他材料的滅菌。在實驗室通常使用醫(yī)用高壓滅菌器,然而在家庭要充分利用廚房使用的高壓鍋,高壓鍋的壓力要低于滅菌器,但是適當延長滅菌時間,還是可以取得較好的效果的。比如:對培養(yǎng)基滅菌40分鐘就基本上可以達到滅菌效果(滅菌器是20分鐘);無菌水采用間歇滅菌法,先用高壓鍋壓40分鐘,放置24小時,再壓20分鐘即可達到效果。
2、場地:
這個就因人而易了,總體的要求就是進行組織培養(yǎng)操作的地方要盡量無塵,減少空氣流動,有一定的陽光。比如書房、寫字間都可以用來進行無菌操作。
進行培養(yǎng)基的配制可以借用一下廚房,但所使用的器具必須和廚具分開。一般說,組織培養(yǎng)中的幾乎全部化學物質(zhì)對人體是無害的,除了少數(shù)激素類物質(zhì)和滅菌劑。對于有毒害的物質(zhì),需要認真保管,以免發(fā)生危險。
3、輔助設備:
主要指冰箱,它是用來儲存化學物質(zhì)和培養(yǎng)基的。天平,可以采用感量在100克的托盤天平,甚至用中藥的藥衡都可以代替。培養(yǎng)架,這個就更簡單了,采用鋁合金-玻璃的培養(yǎng)箱既可以滿足要求,如果日光不足,可配合日光燈補光等。
4、化學試劑:
化學試劑是的,因為組織培養(yǎng)的核心就是培養(yǎng)基的成分,而并不是簡單的無菌操作。一些用量較大的化學物質(zhì)是有必要買的,比如大量元素白砂糖、瓊脂等等。微量元素和有機復合物不需要購買,因為它們的用量很小,我們可以用蔬菜浸汁或者馬鈴薯浸汁來代替。激素是的,他們的稱量需要借助分析天平,但這是家庭條件所不允許的,如果有條件可以借助關(guān)系單位代替配成母液,每次取一些使用即可。辦法是到農(nóng)資商店(賣農(nóng)藥化肥的地方),它們一般出售農(nóng)業(yè)用的激素,有的是用安瓿裝的,按照一定的比例加入到培養(yǎng)基當中即可。近幾年來,有些化學品公司開始生產(chǎn)植物組織培養(yǎng)基原粉,只需要稱取一定量加水即可,很方便。比如泛生化學品公司生產(chǎn)的ms原粉,只需要稱量40克,加1升水,用微波爐加熱5分鐘即可分裝,相當簡便。
消毒劑通常采用,如果不容易搞到,可以用漂白粉代替。調(diào)節(jié)酸堿度時,可以采用家庭常用的純堿和白醋。
5、培養(yǎng)容器和玻璃儀器:
組織培養(yǎng)的容器要求并不高,只要玻璃顏色為透明色即可(鈉玻璃不可以)。
我們可以到垃圾站去看看,撿回一些廢舊的果醬瓶就可以了。比較好用的是阿香婆辣醬瓶,我們實驗室也是采用的這種瓶子。瓶子的封口膜采用聚丙烯塑料即可,如果不好找到,可以采用微波爐專用的錫箔紙甚至方便面的袋子,折疊成雙層,用橡皮圈固定即可。
其它玻璃儀器,比如燒杯、玻璃棒都可以用家庭的杯子和筷子代替;一些度量儀器,如量筒和移液管到玻璃儀器商店購買,恐怕花不了20元錢就可以配置一套相當棒的組培玻璃儀器。
6、其它:
還有一些用品是必需的。比如精密ph試紙(5.4~7.0),需要買一本,大約花1.5元即可搞定;酒精燈也不需要買,用墨水瓶配上一個玻璃環(huán),再加上一個棉花芯,最后用農(nóng)夫山泉礦泉水的瓶蓋做燈冒,這樣的酒精燈很小巧,適合接種箱使用。刀子剪子鑷子是必需的,到花市的工具攤位上,花10元錢全部搞定,注意選比較小巧的工具。
關(guān)于用水,按理說應該使用蒸餾水,但是我們家庭飲用的純凈水比蒸餾水還要純,那么說借用一些飲用水就可以了。我們曾經(jīng)采用康師傅純凈水進行動物細胞的培養(yǎng),效果都是很不錯的,更何況于植物細胞培養(yǎng)了。
以上是組織培養(yǎng)的基本設備和試劑,主要突出了他們相關(guān)的替代品,因為作為組織培養(yǎng)中的快速繁殖,它的要求是相當?shù)偷?。我們的家庭培養(yǎng)和工廠化是不同的,工廠化生產(chǎn)組培苗要追求高增殖率,所以它的要求就比較精細和標準。我們的家庭培養(yǎng)則不需要那么準確,只要達到培養(yǎng)成功的目的即可。當然,如果想提高增殖倍率和試管苗的品質(zhì),必須盡量貼近實驗室的用具和器材,代用品總是有一定的缺陷的。
二、進行組織培養(yǎng)前的準備
1、培養(yǎng)容器和玻璃儀器的準備:
進行培養(yǎng)基的配制首先要準備好培養(yǎng)瓶和配制使用的玻璃儀器。培養(yǎng)瓶一般使用各種果醬瓶,要先用洗潔精浸泡瓶子4~8小時,再用流水沖洗數(shù)次。其他的玻璃儀器同樣需要這樣清潔,直到玻璃壁上不掛水珠而是成為水膜為止。清洗完畢的玻璃容器要倒扣,空去瓶內(nèi)的水。
清洗干凈的容器要注意防塵,盡量放置在玻璃柜中。更簡單的是用干凈的毛巾將容器蓋住。
移液管要用吸球來清洗,反復用蒸餾水吹吸直到潔凈為止,將移液管放置在一個長筒中,便于使用。一般移液管只能使用一次,即要清洗,所以有多必要準備幾只移液管,建議:10ml/2支,5ml/2支,1ml/5支。
2、培養(yǎng)基的配制:
經(jīng)典的組織培養(yǎng)用培養(yǎng)基是ms配方,其基本上劃分為:大量元素、微量元素、鐵鹽、有機復合物、植物激素、糖和支持物。這些成分的用量都在毫克級,用普通天平是難以稱量的,為了解決這個問題,我們可以按比例放大各成分的用量配制成母液,使用的時候按一定比例加入即可。
下面我將一種ms培養(yǎng)基的母液配制方案公布如下:
大量元素:66.0克;
硝酸鉀76.0克;
無水氯化鈣13.3克;
七水硫酸鎂14.8克;
磷酸二氫鉀6.8克。
以上分別溶解后合并定容到1升,每配制1升標準ms培養(yǎng)基取25毫升。
鐵鹽:七水硫酸亞鐵5.56克;
乙二胺四乙酸二鈉(edtana)7.46克。
以上兩種分別加熱溶解,混合,定容到1升,調(diào)整ph到5.5以下,每配制一升ms取5毫升。
微量元素和有機復合物的用量過于微小,為了簡便我們可以用蔬菜提取液或者馬鈴薯提取液代替。通常我們習慣用100克菠菜加100ml的水煮沸10分鐘,過濾留濾液,每配制1升ms培養(yǎng)基加入20~50毫升提取液。同樣也可以使用帶皮馬鈴薯100克加200毫升水煮沸15分鐘,過濾留濾液,每升ms加入50~100毫升即可。
加入上述各組分后,每升ms培養(yǎng)基還需要加入白砂糖30克,瓊脂7克。這里要說明的是,糖和瓊脂都是可變的量,要根據(jù)需要調(diào)整。另外制作果凍用的卡拉膠也可以代替瓊脂,透明度更好。
上述各成分加入后,定容到800毫升左右,用微波爐加熱,直到瓊脂全部溶解為止。此時加入所需的植物激素(通常配制成0.1%溶液,這樣每取1毫升,換算到培養(yǎng)基中就是1ppm)。然后加水定容到1100毫升(1.1升),之所以多出0.1升是為了抵消分裝和消毒中的損耗。最后用酸堿調(diào)整ph到5.8~6.0。
3、使用ms原粉配制培養(yǎng)基:
目前國內(nèi)的一些化學品公司開發(fā)了簡便的ms培養(yǎng)基原粉,大大簡便了培養(yǎng)基的配制,根據(jù)不同公司的說明選擇培養(yǎng)基的種類。下面就以泛生化學品公司的ms原粉為例:泛生化學品公司生產(chǎn)的ms培養(yǎng)基原粉,包括了大量元素、微量元素、鐵鹽、有機復合物、糖和支持物,他們的支持物是一種人工合成的半乳糖硫酸脂——polygal,這種物質(zhì)作為支持物雖然提高了成本,但是無論是透明度還是強度都優(yōu)于瓊脂,更重要的是ploygal對組織的褐變有一定的抑制作用,對初學者尤為重要。一般稱取ms原粉40克,加水800毫升,微波爐加熱溶解,加入激素,定容到1100毫升(1.1升),調(diào)整ph值到5.8~6.0。
值得指出的是polygal還有一個特點,他對ph和滅菌時間的敏感性很強,如果培養(yǎng)基配制和滅菌出現(xiàn)問題,他會變色來提醒實驗者培養(yǎng)基出現(xiàn)問題,這個也對初學者有一定的幫助。泛生公司也提供純品polygal 供研究使用。
泛生公司的ms原粉價格大約是50元1000克,能制備20升ms培養(yǎng)基。這對于家庭做組培的愛好者來說,花50元錢可以使用一兩年。
4、分裝:
將配制好的培養(yǎng)基分裝在培養(yǎng)容器中,注意要趁熱分裝,因為瓊脂在40度以下就會凝固。每個培養(yǎng)瓶裝培養(yǎng)基大約是瓶容積的1/6~1/5,注意不要將培養(yǎng)基掛在瓶的外壁,這樣容易造成污染。分裝后用聚丙烯薄膜或著方便面的袋子封口,用膠圈固定(膠圈盡量選擇自行車的內(nèi)胎,這種膠圈比較耐熱)。
5、滅菌:
采用家庭壓力鍋消毒,建議到醫(yī)療器械用品商店買一些“滅菌效果試紙”,它們可以指示滅菌效果,當滅菌達到效果時會變色。把試紙和培養(yǎng)基同時放入鍋內(nèi),加熱到有大量蒸汽冒出,再加上壓力伐,維持小火30~40分鐘。
滅菌完畢后自然冷卻,將培養(yǎng)基取出,放在陰涼無塵處備用。
6、接種箱的準備:
新制作的接種箱必須要清潔干凈,盡量做到。每次使用前2小時,將操作所需要的全部物品放入接種箱,再用一個小燒杯加入3~5克高錳酸鉀放入接種箱內(nèi),在箱內(nèi)向燒杯中倒入2~3毫升的甲醛溶液,大約幾秒鐘后會看到甲醛蒸汽出現(xiàn),這樣可以對接種箱內(nèi)的所有物品進行初次消毒;同時打開紫外線燈照射。紫外線燈是高電壓穿激汞蒸汽產(chǎn)生的,紫外線進行第二道滅菌,在紫外線照射大約15分鐘后,會激發(fā)氧氣形成臭氧,臭氧作為第三道滅菌防線,這樣經(jīng)過三次滅菌,接種箱基本上可以達到無菌標準。
在操作前15分鐘內(nèi),向剛才蒸發(fā)甲醛用的燒杯中倒入5毫升濃氨水,因為甲醛對人體有毒害作用,氨水可以和甲醛形成一種叫做“六亞甲基四胺”的固體物質(zhì),從而中和了甲醛的刺激性蒸汽。這個時候紫外燈不要關(guān)掉,要繼續(xù)照射,直到操作前5分鐘關(guān)閉,維持黑暗5分鐘,然后再打開日光燈進行操作。維持5分鐘黑暗的原因是,紫外光對微生物的殺滅是作用于dna的胸腺嘧啶,形成四聚體,但是微生物具有一種光復活蛋白,可以在有可見光的環(huán)境下還原胸腺四聚體,而使微生物復活,這個作用叫做“光復活作用”,所以在關(guān)掉紫外燈后必須維持黑暗幾分鐘,避免光復活作用的出現(xiàn)。
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