什么是克隆?
克隆是英文单词clone的音译,源于希腊语klon,原意是通过无性繁殖或营养繁殖来培育植物,如茎切、嫁接等。
现在的克隆是指生物通过体细胞的无性繁殖,以及通过无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的群体。克隆也可以理解为复制、复制,即从原型生产出相同的复制品,其外观和遗传基因与原型完全相同。
1997年2月,绵羊多莉诞生的消息立刻吸引了全世界的目光。这种由英国生物学家通过克隆技术培育出来的克隆羊,意味着人类可以利用一种动物体内的一个体细胞,制造出和这种动物一样的生命,打破了永恒的自然法则。
如何评价克隆技术?
无论如何挑刺,如何美化他的行为,世界上许多著名的科学家都有类似的看法:“勒里安”进行克隆人实验没有任何科学目的,一句话,不是为了科学进步。
许多科学家认为,在评论克隆人事件时,重要的是首先要弄清楚:人类需要克隆人吗?
莫斯科谢尔盖诺夫医学院遗传学系阿里?阿萨诺夫教授评论说,技术和科技的可能性远远超过我们对“人类需要什么”的理解。
克隆人支持者的论点是,这项技术可以帮助不育的人拥有自己的后代。
其实这个要求可以通过其他更安全有效的方式来满足。因此可以得出结论,利用克隆技术传宗接代只是一个借口,克隆人实验背后隐藏着不科学的商业目的。
阿萨诺夫教授认为,目前,克隆人类没有前景,也没有意义。值得指出的是,现在没有人能预测克隆人的后果,所以现在进行克隆人实验是不道德的。
修复患病的器官是克隆的未来。
阿萨诺夫教授表示,俄罗斯科学界坚信,克隆技术的未来应该是在医学治疗方面的应用,即“医学治疗克隆”。但存在的问题是,这一术语的表述仍然极不准确。
“医学治疗性克隆”本质上是一种建立移植细胞材料的方法,与现在的克隆毫无共同之处。它是一种可以培养健康器官的细胞技术,患病的器官可以被这种技术部分或全部替代。
根据阿萨诺夫教授的解释,科学家们只是触及了发生在人体内部的过程,只有肤浅的了解。不久前,科学家们解读了人类基因组图谱,但他们仍然不能很好地应用获得的知识来揭开人体的奥秘。为此,科学家们要进行数年的深入研究,才能改进和掌握克隆技术。
现在,99%的克隆人都会很丑。
阿萨诺夫教授说,俄罗斯科学家不止一次警告说,克隆实验的产品99%都是丑陋的。
他们的例子是:著名的克隆羊多莉是经过300次失败才获得的。不幸的是,多莉不是一只健康的羔羊。她患有关节炎和其他疾病,并有早衰的症状。此外,在所有其他克隆动物中发现了各种发育畸形。包括阿萨诺夫教授在内的俄罗斯科学家认为,在这种情况下进行人类克隆实验至少是不负责任的。克隆人的生活将是一场噩梦。到了30岁,他们就会变成老人。
古龙水能有什么?
应该说所有生物都是可以克隆的。
现在克隆了什么?
青蛙:1962,不成功。
鲤鱼:1963年,中国科学家童第周早在1963年就通过将一只雄性鲤鱼的DNA插入一只雌性鲤鱼的卵子中,成功克隆出一只雌性鲤鱼,这比多莉的克隆早了33年。但由于相关论文发表在一份中国科技期刊上,没有翻译成英文,因此在国际上并不知名。(来自:公共广播公司)
绵羊:1996,多莉
猕猴:Tetra,雌性,5438年6月+2000年10月。
猪:2000年3月,5头苏格兰PPL仔猪;奥古斯特,谢轩,女
牛:2001年,阿尔法和贝塔,男。
猫:2001结尾,抄袭者(CC),女。
老鼠:2002年
兔子:2003年3-4月在法国和韩国独立实现;
骡子:2003年5月,爱达荷州Gem,男;六月,犹他州先锋,男
鹿:2003年的杜威。
马:Prometea,女,2003。
狗:2005年,韩国首尔大学实验队,Snaby。
尽管克隆研究取得了巨大进展,但克隆的成功率仍然相当低:在多莉出生之前,研究人员经历了276次失败的尝试;9000次尝试后诞生了70头小牛,其中三分之一幼年夭折。Prometea也进行了328次尝试才成功出生。对于一些物种,如猫和猩猩,还没有克隆成功的报道。狗的克隆实验也是上百次重复实验的结果。
多莉出生后的年龄测试显示,她出生时已经老了。她6岁时得了老年常见的关节炎。这种老化被认为是由端粒的磨损引起的。端粒是末端的染色体。随着细胞分裂,端粒在复制过程中不断磨损,这通常被认为是衰老的原因。然而,在成功克隆奶牛后,研究人员发现它们实际上更年轻。对它们端粒的分析表明,它们不仅回到了出生时的长度,而且比出生时的端粒还长。这意味着他们可以比普通牛活得更长,但他们中的许多人因为过度生长而过早死亡。研究人员认为,相关研究最终可以用来改变人类的寿命。
人类克隆
由于可能的伦理和实践后果,克隆人一直是一个有争议的话题。许多人认为试图克隆人类是不道德的,但一些科学家公开声称试图克隆人类。一些团体声称他们正在进行人类克隆研究或已经克隆了人,但没有独立的消息来源证实这一点。
被调查人:小张经理四级3-22 19:32
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克隆是英文单词“Clone”的音译。当用作名词时,它指的是从单一祖先无性繁殖的一组遗传上一致的DNA分子、细胞或个体。当用作动词时,它指的是无性繁殖的过程。在重组DNA技术中,基因克隆是将特定的基因或基因组插入到能够自主复制的DNA载体中,并将其导入宿主细胞进行增殖的操作,从而为基因相同的生物菌株的大量繁殖和生长提供了有效的途径。克隆技术的出现将对人类社会的发展产生深远的影响。
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被调查人:肖洁婷-试用期一级3-22 19:33
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摘要:
本文全面阐述了当前我国果树种苗生产中存在的问题和限制因素,分析了国外种苗生产的趋势,提出了一种新的育苗技术——植物非试管快繁技术,实现种苗生产的工厂化、自动化和产业化生产模式。摘要:结合生产和科研实践,概述了快繁技术在果树育苗中的应用及其优势,指出了不同果树的快繁技术要点,展示了该技术在果树种苗快繁中的应用。
关键词:植物非试管快繁技术,果树,苗木,自根苗,脱毒苗,产业化,草原果园
介绍
果树生产是我国农业生产的重要产业,是许多地区农村经济发展的主要经济来源,也是传统支柱产业。它有着悠久的栽培历史和丰富的管理经验。在种苗繁殖、生产、栽培管理以及采收加工等环节,形成了产前、产中、产后的产业链。但是,分析我国果业的发展现状,与发达国家相比,我们在产前产后两大环节相对薄弱,这也是影响当前我国果业在国际市场竞争力的主要因素。比如从产前的品种选育到快速繁殖直至生产中的品种结构调整都非常薄弱,在新品种推广过程中极其缓慢,在繁殖手段上极其传统落后,与发达国家工业化快速育苗相差甚远[1]。我国目前的情况是育苗业主分散,甚至有些地方是自育自种,技术落后。培育的种苗符合壮苗标准,没有大规模产业化的趋势。这主要是由于育苗技术的手段和方法落后,也与育苗的生产力取决于天气有关。比如发达国家的温室育苗、穴盘容器育苗、无毒无病毒育苗,在中国应该是很少的。这些因素已成为果树种苗产业化困难的主要限制因素。针对这些问题,我国科研生产单位先后投入资金研究和引进先进的育苗技术,引进国外生产工艺流程和相应的育苗设施,如脱毒组培、设施栽培、容器基质育苗等技术,但效果并不十分理想。一是普通育苗专业人员投入难以承受,二是技术的操作需要专业人员的支持。因此,尽管不断引进发达国家的技术,但真正消化吸收用于生产的却很少。为了解决这些问题,浙江省丽水市农科院农业智能快繁中心涉足这一领域的研究。在引进国外先进技术的同时,结合我国国情和生产力,发展了一种新的育苗技术,称为植物非试管快繁技术。本文介绍了这项技术在果树育苗中的应用,以便更多的生产科研人员掌握和应用这项技术,并利用它培育出大量价廉质优的可供当前产业化发展使用的商品苗。
植物非试管快速繁殖是一项全新的育苗技术。
植物非试管快速繁殖是在传统扦插育苗和组织培养技术基础上发展起来的一项新技术。它是利用计算机环境控制手段,为植物离体材料创造最佳的嗜热基因热环境,使植物的根原基快速表达,根充分发育的技术。同时结合营养液无土壮苗技术,实现离体材料快速增殖和多代循环,实现种苗几何倍增。利用这项技术,果树一叶一芽的离体材料可以在一个年周期内繁殖100倍甚至1000万倍,对于促进一个新品种的快速推广,促进该品种产业结构的调整具有重要意义。现在简单介绍一下它的一些特点。(1)利用计算机环境控制技术可以实现果树种苗的周年快速繁殖,不像传统育苗那样受季节限制。(2)快繁技术可以为生产提供大量基因稳定、性状一致的无性种苗。(3)能使一些在常规扦插技术下根本无法生根的品种快速生根成苗。(4)可以省去传统育苗下大量繁琐的砧木嫁接操作,达到降低成本的目的。(5)可以实现母本材料在年周期内的几何倍增,大大加快新品种的推广速度。(6)速生苗对果树矮化密植和早熟高产有很大的生理促进作用。(7)可达到周年移植和周年建园的技术效果。(8)与隔离快繁相结合,可大大降低脱毒苗的生产和培育成本,极大地促进脱毒苗在生产中的应用和推广。
比如一些普通技术下难以生根的桃、李、李、樱桃、栗子、杨梅、枇杷等,利用快繁技术就可以快速生根。栽培时只截取优良品种的一枝或一叶一芽,实现短时间内快速生根成苗。这些品种在常规条件下很难实现,那么是什么因素促使一些传统和常规条件下通过扦插或组织培养无法成活的果树品种,在快繁技术下能够生根成苗呢?关键在于优化育苗气候环境,结合各种综合技术措施,促进快速生根。如将原来的田间扦插或室内组织培养改为以无机基质为载体,营养液激素为补充的技术改进;将传统组织培养的封闭环境改为大田苗床的开放环境,将传统的自养、半自养生根过程改为全光照、自养生根过程。这些技术措施的改进为果树材料离体生根构建了最佳生理模型。比如扦插苗,在无叶硬枝的情况下,会遇到环境温度变化的不协调,大多是先发芽后生根,这样枝条中的大部分养分被芽的萌发和生长所消耗,使根部的养分得不到最大限度的供给;此外,在土壤环境中,经常会遇到切口内细菌的感染,以及水太湿太干造成的生根障碍。带叶剪时,常采用剪叶的方法,以避免叶片蒸腾量过大造成水分供需失衡,导致光合营养不足。由于果枝多叶,生根所需的营养和激素主要由叶片光合作用提供。但如果用甘蔗遮荫来减少蒸发,会造成光照不足,光合作用不足,影响生根。所以大部分果树品种都很难生根,这在传统的扦插育苗下自然很难实现。另外,组织培养技术也是如此。经过多年的研究,许多果树的生根培养和炼苗问题一直得不到解决。很多品种可以完成芽增殖培养,但生根培养遇到生根困难,甚至生根后炼苗移栽都会失败。关键问题是组织培养的过程是一个异养培养和封闭环境的过程,培养出来的幼苗光合作用和呼吸作用往往是异常的[2]。同时,封闭试管空间培养的幼苗对外界的适应性较差,幼苗的驯化和移栽成为组培成功的一大生产难题。此外,种苗的遗传变异往往由于化学药剂的诱导而影响种苗的纯度。非试管快繁是在全光照、开放无机基质的环境下,利用材料叶片的光合能力启动生根基因,达到成苗目的的技术过程。非试管快繁技术通常采用珍珠岩、蛭石等疏松、透气、无糖的无机基质作为载体,可以避免组织培养中土壤有机质和加糖带来的细菌滋生和侵染问题。在这种环境下,细菌和真菌即使进入苗床也不会繁殖和传播。同时结合计算机环境控制技术,创造和模拟试管材料生根的最佳环境,使光合自养过程最大化[3],优化切口生根部位的环境。结合二氧化碳强制供给技术,单位叶面积离体材料的光合效率提高数倍,可持续为切口部位根自由基的形成和表达提供丰富的碳源和激素能量需求。此外,结合矿物质营养液补充喷施技术,为生根过程提供所需的矿物质离子养分,对生根壮苗具有良好的综合效果。通过这些技术的创新和改造,我们取得了通常不生根或难以生根的果树品种也能快速生根的良好效果。比如在快繁技术的环境下,桃树生根成活率可达85%-90%以上,板栗这些极难生根的品种可达80%以上,生根时间短。桃15-20开始生根,而板栗生根只需25天[4]另外,该方法培育的苗木具有不定根极其发达、砧木比大的特点,最适合高温生长季节移栽,达到快速繁殖、周年移栽的高效目的。
植物非试管快繁技术的开发和应用,为果树种苗生产的快速产业化开辟了全新的空间,为加快优良品种的繁殖速度,促进品种结构调整进程发挥了巨大作用。
植物非试管快繁技术在果树上的具体应用
植物非试管快繁技术在果树上得到广泛应用,解决了种苗繁殖中成活率低、周期长、难以标准化产业化的问题。特别是对于一些育苗周期长的果树品种,可以大大缩短育苗周期,快速、方便地生产出大量商品一致、遗传稳定的优质苗木用于生产;此外,在品种繁殖上也具有重要意义,对于如何使新育成的品种以最短最快的速度达到一定数量,满足生产的需要,优化品种结构,加快更新速度具有最快的作用;对培育脱毒苗也有特殊作用。在人工基质和相对隔离的环境中实施时,可以切断土壤和昆虫之间的各种传播途径,为脱毒苗的繁殖提供了最理想、成本最低的技术路径。在果树早结果、实现矮化密植方面也具有其他苗木不可比拟的优势;在果园建设中,还可以利用快繁苗进行周年移栽和周年种植,打破季节的限制;在草原果园技术的推广中,无性快繁自根苗更适合割草[5]。简要介绍这些用途,使快繁技术成为果农能够掌握和操作的实用高新技术。
(1)用于培育果树自根苗。所谓自根苗,就是充分发挥出土物的自根能力,形成与植物直接相关的自根根系。通常,大多数果树采用嫁接法,即利用砧木的根系。这是因为传统情况下很难实现桃、李、杏、樱桃、杨梅、枇杷、芒果、荔枝、龙眼等枝条材料的自发生根,即使其中一些在精细的人工管理环境下也能生根,但苗木成活率和商品化程度低,达不到产业标准化的技术要求。利用快繁技术,上述带枝或叶的离体材料可在短时间内生根,形成带自根苗的不定根系,如桃、李、杏、樱桃等核果类果树。在快繁苗床中,一叶一芽或带叶枝条的材料可在15-20天内生根,30天内即可移栽。不易生根的果树,如板栗、杨梅、枇杷、芒果、荔枝、龙眼等,也能达到移栽30-45天生根的效果;这样可以大大缩短正常情况下1-2年的育种周期,大大加快新品种的推广。而且上述品种不用试管快速繁殖,不仅对开花、结果和生长特性没有影响,而且早果性更好,产量高。在传统嫁接育苗的情况下,这些品种基本都是用这种砧木嫁接的,所以快繁后抗逆性不会有变化,可以直接取枝叶进行快繁。
(2)适用于异源品种的快速繁殖。对于不同砧木的果树品种,如苹果梨或一些需要砧木特殊抗性的葡萄品种,可采用嫁接快繁法。如苹果、梨等被矮化砧木或利用砧木提高抗病性、增强土壤气候适应性的品种矮化,一些生长势差、抗寒性差的葡萄品种如直接快繁失去了砧木对品种的最佳驯化效果和独特性状的表现。如利用贝达砧木提高我国北方葡萄的抗寒性和部分地区对线虫的抗性,利用生长旺盛的品种巨峰作为砧木提高生长势较弱的藤稔葡萄的生长势,实现大果大肥栽培。这类需要通过砧木性状优化品种特性的果树可以快速嫁接繁殖。所谓嫁接快繁,就是把砧木枝条和芽同时去掉,用果树嫁接的方法把接口捆绑结合起来,然后把这种离体嫁接的材料在苗床上快速繁殖,达到接口愈合和砧木切口生根同时进行的技术目的。这种方法虽然增加了嫁接操作程序,但在育苗速度上仍然可以达到直接快繁的效果,特别是在电脑控制的快繁苗床中,界面愈伤组织会更快更好。
(3)单位面积利用率大大提高。通过以上两种方法的结合,实现了几乎所有果树树种的快速繁殖和成苗问题。育苗的效率和速度大大提高,管理成本大大降低。一般400-1000株/平方米一批,以不重叠叶为准。此外,一年至少可培育5-6批,使每平方米面积的苗量呈几何级数超过传统田间苗量,可达数千甚至上万株。一个240平方的标准快繁苗床每年可培育500-100万株果树。这种高密度工业化自动化育苗技术的实施,大大降低了生产人工成本,是目前最有效、最快速的。
(4)自根苗可以提前果树的结果期和丰产期。国外在这方面的研究和探索很早就开始了,尤其是台湾省和日本。在桃树保护地栽培和高密度栽培环境下,无性自根苗已经普及和推广。比嫁接苗具有更强的早实性,不定根的根系更有利于控冠。目前在推广限根栽培或根田栽培的技术体系下,推广应用快繁无性自根苗更具技术优势。不定根的须根系统培养后,形成的树冠更加开放,生长的枝条更少无效,达到了很好的矮化控冠效果。用自根苗在桃李树上建园,前7年产量远高于嫁接苗【其他品种也是如此,都有较强的早期结果表现【6】。以色列用这种苗在草原和桃园每亩培育3000-4000株,可使二次年产量达到每亩5000公斤以上,充分利用果园前期空间,提高早期效益。
(7)实现了脱毒苗的低成本繁殖和增殖。为实现脱毒苗的低成本生产,发达国家正在大力推广苹果、葡萄、草莓、枣等脱毒苗技术,尤其是苹果。但我国生产力水平较低,培育和推广高成本脱毒苗仍存在市场和技术难题。但如果将离体快繁与快繁技术相结合,可以低成本培育出大量的脱毒苗,比土壤自然环境下育苗更具可操作性。在操作上,只需将组培中的无病毒母本植株的离体材料去除,然后在促根育苗防虫网隔离的快繁苗床环境中快速繁殖,从而培养出无病毒继代培养物,再将继代培养物隔离增殖,即在隔离环境中采用营养液培养,使其枝条快速生长,并回收取枝条进行快速繁殖,从而达到无病毒苗的几何增殖效果。该方法培育的脱毒苗成本极低,仅为传统组培脱毒苗成本的1/10-1/20,便于生产和推广,对倡导脱毒苗技术的普及有很大的促进作用。
(8)草原果园建设用苗木。自根苗的快速繁殖在草原果园建设中表现出更大的技术优势,因为草原果园在收获后,需要采用独特的刈割或复割方法来控制树木的生长和果园的封闭;但传统嫁接苗在修剪后往往留有较长的砧木,影响了树冠的快速恢复,增加了田间萌芽和修剪的工作量。因此,国外用于建设草原果园的苗木大多应采用无砧木的自根苗。
几种主要果树的快速繁殖方法
在计算机控制的智能环境中,为果枝或叶片离体材料的发育和生根创造了最佳的热光气热环境,科学有效地解决了育苗的环境问题。采用珍珠岩等无机基质解决了生根过程中的透气性和细菌感染问题。在果树种苗快速繁殖过程中,主要技术是材料的选择和药剂的处理,这是影响生根成活率的主要因素。阐述了不同生根类型和难易程度的各种果树品种所需的不同生根处理方法。
(1)易生根品种的处理方法和材料要求。桃、李、杏、樱桃、葡萄、无花果、树莓都属于容易生根的品种。这些品种仅在带叶生长季节取材,即可达到90%以上的生根成活率,根系特征发达。这类品种一般以一叶一芽或两芽的枝条为离体材料,用快繁宝或低浓度吲哚丁酸浸泡作促根处理。一般低浓度浸泡时间为100-200PPm,切口浸泡时间为1-2小时。为了提高生产中的工作效率,还可以进行高浓度浸泡,即1000ppm吲哚菁处理3-5秒。这些品种的快速繁殖是枝条旺盛生长期生根最快、成活率最高的季节。
(2)柑橘、枇杷、苹果、梨、猕猴桃等难以生根的品种的处理方法和材料要求。,要求从3-5年生以下的幼树上获取离体材料,最好是生长健壮、无病虫害的枝条。这些枝条制成的离体材料内源生长激素充足,叶片光合效率高,生根容易且发达。在快速繁殖中,以带叶或一叶一芽的枝条为离体材料,用高浓度的根根宝或吲哚丁酸和吲哚乙酸处理切口,通常浓度控制在500-1000ppm之间,浸泡切口1-2小时。其中,用吲哚丁酸处理苹果和梨的效果会更好,可以用滑石粉触根处理,可以达到理想的效果。经过这些处理后,大多数品种的成活率可达80-85%以上。
(3)极难生根的板栗、杨梅、芒果、龙眼需要特殊处理。这些品种含有大量阻碍生根的物质,其中单甘酯是板栗和杨梅生根的主要抑制因子,芒果和龙眼材料中有较高含量的脱落酸等抑根物质。对于这些品种,可以在母树上进行甘蔗光处理,减少体内抑根物质的合成量。也可以对枝条生根部分在树上包黑纸,以降低处理部分抑制物质的含量,或者用切口流水和硝酸银[7]处理离体材料,去除部分抑制物质,再用生长激素进行生根处理。一般配制65,438+0,000 ppm的高浓度吲哚丁酸,切口进行4-6小时。经过上述处理后,在快繁苗中繁殖。此外,对于这些极难生根的品种,必须从幼树或已繁殖成功的幼苗上取材,这样才能取得更好的效果,通常经过多代循环,成活率也能大大提高。因此,对于难以生根的品种的生产,要求形成种苗繁殖的技术体系,即将快速繁殖的种苗作为母本进行连续几代的循环,可以刺激材料具有更大的生根潜力,最大限度地减少材料中的抑根物质。
应用快繁技术可以使各种果树品种快速生根,快速成苗。即使是极难生根的品种,也能在智能环境下诱导根基,形成发达的根。生产中只有掌握了各种植物的生根特点,才能设计出有针对性的快繁处理方案,达到各种果树良好的生根育苗效果。
广阔的应用前景
植物非试管快繁技术在果树上的应用是目前果树产业发展中出现的一项全新技术,其在生产和科研中的应用还是一个被人们接受的过程。但从目前果树育苗业的发展趋势来看,走出传统育苗体系,实现现代化工厂化自动化规模化育苗是必由之路。只有这样,才能强化果树产业产前产业链,加快新品种培育、繁殖和推广。只有这样,广大果农才能以最低的成本实现品种结构调整的优化,使果业发展跟上品种更新换代的步伐,生产出更多的优质水果,满足市场和人民生活的需要。它的应用是水果业的一次技术革命,具有非常广阔的发展和应用前景。
植物非试管快繁技术在果树上的运用
许伟忠、赵根、曾凡清
丽水市农业科学研究所农业智能化快繁中心
摘要:本文全面阐述了我国当前果树幼树生产存在的问题和限制因素,分析了国外苗木生产趋势,提出了利用新的育苗技术——植物非试管快繁技术,实现苗木生产工厂化、自动化、工厂化生产模式, 结合生产科研实践简要阐述了快繁技术在果树育苗中应用的各方面和优势,并指出了各种不同果树类型的快繁技术要点,展示了该技术在果树种苗快繁上运用的广阔前景和市场空间。
关键词:植物非试管快繁技术,果树,苗木,自后代,脱毒苗,工厂化,草坪果园
作者简介:徐伟忠,研究员,浙江省丽水市农科所农业智能快繁中心主任,2004年全国农村青年领军人物。主持了植物离体快繁、植物水生诱变技术、温室控制计算机、芽苗菜智能栽培技术等十余项技术的研发。其中植物离体快繁被认定为国内领先技术并获得国家星火计划项目,无形资产评估达到1。
电话:0578-2268927,2367609
电子邮件:clonezwkf@hotmail.com。
参考资料:
1,聂,张,。荷兰果树育种现状考察报告。河北省果树. 1995 (3)。-38-38
2、、瞿、。我国无糖组织培养技术的研究进展。农村实用工程技术:温室园艺. 2005 (7)。-24-