外植體滅菌是植物細胞組織培養重要的工作之一。接種用的材料表面,常常附有多種多樣的微生物,這些微生物一旦帶進培養基,就會迅速滋生,使實驗前功盡棄。因此,材料在接種前必須進行滅菌。滅菌時,既要將材料上附著的微生物殺死,同時又不能傷及材料。因此,滅菌采用何種藥劑,什么濃度,處理多長時間,均應根據材料對藥劑的敏感情況來確定。
與滅菌相關的一個概念是消毒,它指殺死、消除或充分抑制部分微生物,使之不再發生危害作用,顯然經過消毒,許多細菌芽孢、霉菌的厚垣孢子等不會完全殺死,即由于在消毒后的環境里和物品上還有活著的微生物,所以通過嚴格滅菌的操作空間(接種室、超凈臺等)和使用的器皿,以及操作者的衣著和手都不帶任何活著的微生物。在這樣的條件下進行的操作,就叫作無菌操作。一般來說,外植體接種的過程都是在無菌的環境里進行的,因此,外植體接種前都必須徹底滅菌。
用于植物外植體滅菌的滅菌劑有升汞、甲醛、過氧化氫、高錳酸鉀、來蘇兒、漂白粉、次氯酸鈉、抗生素、酒精等。使用這些滅菌劑,都能起到表面殺菌的作用。現將主要滅菌劑常用濃度和滅菌效果列出,其中70%~75%的酒精有較強的殺菌力、穿透力和濕潤作用,可排出材料上的空氣,利于其他消毒劑的滲入,常與其他消毒劑配合使用。酒精穿透力強,易損傷材料,所以一般處理時間要短。
上述滅菌劑應在使用前臨時配制,氯化汞可短期內貯用。次氯酸鈉和次氯酸鈣都是利用分解產生氯氣來殺菌的,故滅菌時用廣口瓶加蓋較好;升汞是用重金屬汞離子來滅菌的;過氧化氫是分解釋放原子態氧來殺菌的,這種藥劑殘留的影響較小,滅菌后用無菌水漂洗3~4次即可;由于用升汞液滅菌的材料,難以對升汞殘毒有效去除,所以應當用無菌水漂洗8~10次,每次不少于3min,以盡量去除殘毒。
滅菌時,把瀝干的植物材料轉放到燒杯或其他器皿中,記好時間,倒入滅菌溶液,不時用玻璃棒輕輕攪動,以促進材料各部分與消毒溶液充分接觸,驅除氣泡,使滅菌徹底。在快到時間之前1~2min,開始把滅菌液傾入一備好的大燒杯內,要注意勿使材料倒出,傾凈后立即倒入無菌水,輕攪漂洗。滅菌時間是從倒入消毒液開始,至倒入無菌水時為止。記錄時間還便于比較滅菌效果,以便改正。滅菌液要充分浸沒材料,寧可多用些滅菌液,切勿勉強在一個體積偏小的容器中使用很多材料滅菌。
在滅菌溶液中加吐溫80效果較好,這些表面活性劑主要作用是使藥劑更易于展布,更容易浸入到滅兩的材料表面。但吐溫加入后對材料的傷害也在增加,應注意吐溫的用量和滅菌時間,一般加入滅菌液的0.5%,即在100mL加入15滴。
最后一步是用無菌水漂洗,漂洗要每次3min左右,視采用的消毒液種類,漂洗3~l0次。無菌水漂洗作用是免除消毒劑殺傷植物細胞的副作用。
外植體的滅菌工作應在接種室或接種箱內無菌的條件下進行,各種不同類型的材料滅菌方法如下,
(1)花藥的滅菌用于組織培養的花藥,按小孢子發育時期要求,實際上大多沒有成熟,花藥外而有萼片、花瓣或穎片、稃片保護著,通常處于無菌狀態。所以一般只對整個花蕾或幼穗進行體表滅菌即可。如茄(solanumrnelongennaL)的花藥,滅菌時先去掉花蕾的萼片,用70%酒精擦洗花瓣,然后將整個花蕾浸泡在飽和漂白粉上清液中10min,再經無菌水清洗2~3次,即可接種。這一滅菌程序,也適用于其他植物花藥的滅菌。
(2)果實和種子的滅菌根據果實和種子清潔程度,用自來水沖洗10~20min甚至更長時間,然后進行消毒。
莢果的滅菌;綠色莢果可以采用火焰殺菌法。將綠色莢果稍加洗滌,轉入95%酒精中,然后取出莢果放入滅菌的培養皿中,點燃灼燒,并不斷翻轉莢果,待表面酒精燃盡,即可獲得無菌莢果。再在無菌條件下取出幼胚或種子用于接種。火焰滅菌具有簡便、快速、經濟、徹底之優點。該程序也適用于塊根類外植體的滅菌。
種子滅菌:通常首先用熱水浸種,然后再用次氯酸鈉或氧化汞等殺菌劑滅菌。熱水浸種除具有增加種皮透性、打破種子的休眠、促進種子萌發的作用外,高水溫也有一定的殺菌作用。浸種的水溫和時間與種子的大小、干燥程度以及種皮厚度有關。
具體步驟是用自來水沖洗10~20min,再用75%酒精消毒1~2min,再用2%次氯酸鈉溶液浸泡5min,后用無菌水沖洗3~5次,就可以去除種子的病菌,進行組織培養。
果內種子則先要用10%次氯酸鈣浸泡20~30min,甚至幾小時,依種皮硬度而定。對難以消毒的還可以用0.1%升汞或1%~2%溴水消毒5min。對用胚或胚乳培養的種子,如種皮太硬的種子,也可預先去掉種皮,再用4%~8%的次氯酸鈉溶液浸泡8~l0min,經過無菌水沖洗后。在無菌條件下取出外植體即可用于接種,這類外植體一般都不帶污染微生物。
(3)莖尖、莖段及葉片的滅菌滅菌方法與花藥的滅菌方法相同。對于莖葉,因為暴露在空中,且生有毛或刺等附屬物,所以滅菌前應該用自來水沖洗干凈,用吸水紙將水吸干,再用70%酒精漂洗一下。然后,根據材料的老、嫩和枝條的堅硬程度,用2%~10%次氯酸鈉溶液浸泡6~15min,用無菌水沖洗3次,用無菌紙吸干后進行接種。
(4)根和貯藏器官的滅菌這類材料大多埋于土中,材料上常有損傷及帶有泥土。滅菌比較困難。滅菌前,要用自來水清洗,并用毛刷或毛筆輕輕刷洗掉污物,必要時用刀片切去損傷和污染嚴重部分,吸于多余水分后用70%酒精漂洗一下,再用0.1%~0.2%的氯化汞滅菌5~10min,或用6%~8%次氯酸鈉溶液浸5~15min,接著用無菌水清洗及用無菌紙吸干,然后進行接種。