正交試驗法在植物組培技術(shù)中的應用

一、定義

  植物組織培養（Plant tissue culture）廣義又叫離體培養，指從植物體分離出符合需要的組織、器官或細胞，原生質(zhì)體等，通過(guò)無(wú)菌操作，在無(wú)菌條件下接種在含有各種營(yíng)養物質(zhì)及植物激素的培養基上進(jìn)行培養以獲得再生的完整植株或生產(chǎn)具有經(jīng)濟價(jià)值的其他產(chǎn)品的技術(shù)。狹義是指用植物各部分組織，如形成層、薄壁組織、葉肉組織、胚乳等進(jìn)行培養獲得再生植株，也指在培養過(guò)程中從各器官上產(chǎn)生愈傷組織的培養，愈傷組織再經(jīng)過(guò)再分化形成再生植物。

  正交試驗設計（Orthogonal experimental design）是研究多因素多水平的一種設計方法，它是根據正交性從全面試驗中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行試驗，這些有代表性的點(diǎn)具備了“均勻分散，齊整可比”的特點(diǎn)，是一種高效率、快速、經(jīng)濟的實(shí)驗設計方法。日本著(zhù)名的統計學(xué)家田口玄一將正交試驗選擇的水平組合列成表格，稱(chēng)為正交表。當析因設計要求的實(shí)驗次數太多時(shí)，一個(gè)非常自然的想法就是從析因設計的水平組合中，選擇一部分有代表性水平組合進(jìn)行試驗。因此就出現了分式析因設計（fractional factorial designs），但是對于試驗設計知識較少的實(shí)際工作者來(lái)說(shuō)，選擇適當的分式析因設計還是比較困難的。例如作一個(gè)三因素三水平的實(shí)驗，按全面實(shí)驗要求，須進(jìn)行3^3=27種組合的實(shí)驗，且尚未考慮每一組合的重復數。若按L9（3^4）正交表安排實(shí)驗，只需作9次，按L15（3^7）正交表進(jìn)行15次實(shí)驗，顯然大大減少了工作量。因而正交實(shí)驗設計在很多領(lǐng)域的研究中已經(jīng)得到廣泛應用。

二、基本思想

  植物組培試驗中，經(jīng)常使用不同植物激素（例如玉米素、萘乙酸、6-BA、激動(dòng)素、IBA、IAA、2,4-D）、生長(cháng)因子、添加劑與抗生素進(jìn)行搭配使用，從而才能得到較好的試驗結果。但是較多的組合會(huì )增加試驗過(guò)程的難度，耗費時(shí)間，最終造成試驗效率的低下。而正交試驗設計法，就是使用已經(jīng)造好了的表格“正交表”來(lái)安排試驗并進(jìn)行數據分析的一種方法。它簡(jiǎn)單易行，計算表格化，使用者能夠迅速掌握。

三、案例分析

  以“姚紹嫦等：正交試驗優(yōu)選羅漢果組培苗生根壯苗生產(chǎn)工藝”這篇文獻進(jìn)行介紹正交試驗在植物組培技術(shù)中的應用。

  注：以下數據、圖片和結論均來(lái)自“姚紹嫦等：正交試驗優(yōu)選羅漢果組培苗生根壯苗生產(chǎn)工藝”。

  采用L9（34）正交試驗設計以培養基、NAA、蔗糖、活性炭為因素，每個(gè)因素設3個(gè)水平（表1），由L9（34）正交表得到正交試驗設計表（表2）。

  培養20d觀(guān)察測定羅漢果組培苗的株高（cm）、莖粗（cm）、新增葉片數、新增最大葉面積（cm2）、根數、根長(cháng)（cm）、根粗（mm）、單株鮮重（g）等各個(gè)性狀。實(shí)驗數據用Excel和SPSS 17.0軟件進(jìn)行分析，最終得到表3、表4和表5的結果。

  根據統計結果發(fā)現，在羅漢果生根壯苗培養過(guò)程中，不同激素組合對生根壯苗效果影響較大，株高、莖粗等性狀表現出不同的變化規律（表3），由正交試驗設計結果（表4）中的極差R大小決定各因素對結果的影響程度依次為：A＞D＞B＞C，即培養基＞活性炭＞NAA＞蔗糖，由此可知，培養基對羅漢果生根壯苗的影響最大。

  從表5可見(jiàn)，培養基與活性炭的作用達到顯著(zhù)水平，而NAA與蔗糖對生根壯苗的作用不顯著(zhù)。在本試驗設計范圍內，得到羅漢果組培苗生根壯苗較優(yōu)的組合為A2B3C3D2，即1/2MS培養基+NAA 0.5mg/L+蔗糖30g/L+活性炭0.5g/L。

  把羅漢果無(wú)菌苗轉接到A2B3C3D2組合配制的培養基上，30d后統計株高、莖粗等各性狀值之和達42.08（圖1），比正交設計中任何一個(gè)組合都高，證實(shí)了正交試驗篩選的結果。

  注：以上數據、圖片和結論均來(lái)自“姚紹嫦等：正交試驗優(yōu)選羅漢果組培苗生根壯苗生產(chǎn)工藝”。

四、總結

  正交試驗法是一種高效、經(jīng)濟的實(shí)驗設計方法，其核心優(yōu)勢在于能夠通過(guò)較少的試驗次數獲得全面的試驗結果。這種方法利用“正交表”來(lái)安排和分析多因素試驗，具有“均勻分散，齊整可比”的特點(diǎn)，確保了試驗點(diǎn)的代表性和試驗條件之間的可比性。正交試驗法的優(yōu)點(diǎn)具體體現在以下幾個(gè)方面：

‌  1．試驗次數少，效果好‌：正交試驗法能夠在較少的試驗次數下，通過(guò)精心設計的試驗方案，獲得全面的試驗結果，從而找到較好的生產(chǎn)條件或配方。

‌  2．方法簡(jiǎn)單，使用方便‌：正交表是一種已經(jīng)制好的標準化表格，根據試驗的需求選擇合適的表格進(jìn)行試驗設計，大大簡(jiǎn)化了試驗設計的復雜性，使得非專(zhuān)業(yè)人員也能夠輕松掌握和應用。

‌  3．效率高‌：正交試驗法能夠在短時(shí)間內提供有效的解決方案，適用于多因素多水平的試驗設計問(wèn)題，為實(shí)際生產(chǎn)和科研提供有力的支持。

  4．結果分析容易‌：通過(guò)極差分析或方差分析等方法對試驗數據進(jìn)行處理，可以清晰地展示各因素對試驗指標的影響程度以及交互作用的大小，同時(shí)還可以估計誤差的大小，為后續的試驗優(yōu)化提供重要參考。

五、植物組培相關(guān)培養基的采購

  青島高科技工業(yè)園海博生物技術(shù)有限公司有各種植物組培相關(guān)培養基，歡迎廣大新老客戶(hù)采購使用。

表6 海博生物植物培養基種類(lèi)及貨號

注：本文屬海博生物原創(chuàng )，未經(jīng)允許不得轉載。

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