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        植物组织培养技术

        日期:2013年1月28日 12:16

         

            植物组织培养概念又叫离体培养,指从植物体分离出符合需要的组织器官或细胞,原生质体等,通过无菌操作,在人工控制条件下进行培养以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品的技术。其过程是利用植物各部分组织,如形成层、薄壁组织、叶肉组织、胚乳等进行培养,产生愈伤组织,愈伤组织再经过再分化形成再生植物。

            植物组织培养技术主要应用于以下方面:

            1、快速繁殖某些稀有植物或有较大经济价值的植物。依靠自然条件在较短时间内繁殖稀有植物和经济价值较高的植物,受到地理环境和季节的限制,很难达到快速、高效的目的;特别对于在短时期内需要达到一定数量,才能创造应有价值的植物,时间就是效益,只有通过组织培养的方法才能满足这一要求。用组织培养法繁殖植物,这是组织培养应用于生产的主要的和成效最大的实例。首先是在兰花上的成功应用。自Morel在1960年得到兰花组织培养苗后,很快应用于生产,形成了组织培养法繁殖兰花工业。由于组织培养法繁殖植物的明显特点是快速,每年可以数以百完倍速度繁殖,因此对一些繁殖系数低,不能用种子繁殖的名特优植物品种的繁殖,尤为意义重大。 

            2、脱毒。植物中有很多都带有病毒,严重影响植物的产量和品质,给农业带来灾害。特别是无性繁殖植物,如马铃薯、草莓、大蒜、康乃馨等,由于病毒是通过维管束传导的,因此利用这些植物营养器官繁殖,就会把病毒带到新的植物个体上而发生病害。但是也证明感病植株并不是每个部位都带有病毒,如茎尖生长点尚未分化成维管束的部分,可能不带病毒。若利用组织培养法进行茎尖培养,再生的植株有可能不带病毒,从而获得脱病毒的苗,再用这种苗进行繁殖,则种植的植物就不会或极少发生病毒病。所获得的脱毒苗一定要经过鉴定,确认不带病毒才能使用。使用组织培养法获得脱毒苗已经在草莓、葡萄、康乃馨等获得成功,产生明显的经济效应。

            3、植物种质资源的保存、挽救濒于灭绝的植物。长期以来人们想了很多方法来保存植物,如储存果实,储存种子,储存块根、块茎、种球、鳞茎;用常温、低温、变温、低氧、充惰性气体等,这些方法在一定程度上收到了好的或比较好的效果,但仍存在许多问题。主要问题是付出的代价高,占的空间大,保存时间短,而且易受环境条件的限制。植物组织培养结合超低温保存技术,可以给植物种质保存带来一次大的飞跃。因为保存一个细胞就相当与保存一粒种子,但所占的空间仅为原来的几万分之一,而且在-193度的液氮中可以长时间保存,不像种子那样需要年年更新或经常更新。环境的不断变化使许多种类的植物面临着灭绝的危险,而且许多种植物已经灭绝,留给人类的只是一种遗憾。如何挽救这些植物,还有许许多多的动物,已成为世人关注的问题。实践证明,通过组织培养的方法可以使一部分濒危的植物种类得到延续和保存;如果在结合超低温保存技术,就可以使这些植物得到较为永久性的保存。其实,对大多数普通植物来说,用组织培养的方法保存其种质材料,也具有十分重要的意义。因为,人们现在无法预知哪些植物会面临灭顶之灾,或许今天看似繁茂的植物,明天就可能被沙漠、洪水、大火或战争吞没。 

            4、通过花药和花粉培养获得单倍体植株、缩短育种年限。通过花药和花粉组织培养可以获得单倍体植物,大大缩短了育种时间。使新品种的培育过程大大简化。

            5、胚胎培养的应用。在远源杂交中,杂交后形成的胚珠往往在未成熟状态时,就停止生长,不能形成有生活力的种子,因而杂交不孕,这给远缘杂交造成极大困难。十九世纪二十年代末,Laibach用胚培养技术培养亚麻种间杂种胚,第一个获得了杂种植物,这一成功为在远缘时克服杂交不亲和的障碍提供了一项有用的技术。这项技术发展至今,已经相当成熟,可以说多数植物的成熟或未成熟胚通过培养都可获得成功。幼胚培养已经可使5个细胞大小的极幼龄的胚状结构培养成植株。但胚珠培养的研究不多,单个胚珠培养尚存在许多问题,需作深化研究。远缘杂交中,由于生理上和遗传上的障碍而不能杂交成功,可采用试管受精加以克服,即将母本胚珠离体培养,使异种花粉在胚珠上萌发受精,产生的杂种胚在试管中发育成完整植株。用胚乳培养可获得三倍体植株,为诱导形成三倍体植物开辟了一条新途径。三倍体加倍后得到六倍体,可育成多倍体品种。

            6、细胞融合。通过原生质体融合,可部分克服有性杂交不亲和性,而获得体细胞杂种,从而创造新种货育成优良品种。

            7、培养细胞突变体的应用。培养细胞处在不断分生状态,它就容易受培养条件和外加压力(如射线、化学物质)的影响而产生诱变,从中可以筛选出有用的突变体,从而育成新品种。目前用这种方法已经筛选到抗病、抗盐、高蛋白、高产等突变体,有些已经用于生产。

            8、用于遗传学、分子生物学、细胞生物学、组织学、胚胎学、基因工程、生物工程等。要揭开生命活动的秘密,需要多科学、多技术的相互配合,其中植物组织培养技术是不可缺少的,它为遗传学、分子生物学、细胞生物学、生物工程等提供了一种有效、快速的方法。因为要揭示生命的奥秘,首先要研究单个基因的作用,研究它在细胞内是如何组装的,如何与其它基因发生联系,如何表达和调控等。分离单个基因,对它DNA进行测序,再对其中的某些碱基实行突变,然后还需要将基因送到受体细胞当中,看表达情况,以确定其功能。接受基因的受体细胞要产生再生植株,就需要通过组织培养的方法才能实现。 

            9、利用组织培养的材料作为植物生物反应器。中国的中草药是一份人类宝贵的财富,但很多种中草药资源匮乏,产量不足,甚至濒于灭绝。如果能利用组织和细胞培养的方法在实验室内生产,不再依附于自然环境,不仅可以解决现有困难,而且可以通过筛选高产有效成分的细胞系,来提高其药用价值。比如用培养的人参悬浮细胞,来生产人参皂苷,已在日本等国家形成规模。利用培养的植物细胞和组织细胞作为生物反应器,也可以生产某些蛋白质、氨基酸、抗生素、疫苗等,如用生食蔬菜生产乙肝疫苗正在实验中。

            10、用于其它未知科学的研究。现代科学发展非常迅速,很多现在预想不到的事情都有可能发生,新发明、新发现、新创造层出不穷,今天认为不可能的东西明天就可能变成现实。植物组织培养也同样具有许多尚未发掘出的潜力,说不定有一天人们会在三角瓶内种出大南瓜。 

          总之,现在的植物组织培养仍然处于发展阶段,远远没有达到它的高峰期,很多机理人们还没有搞清楚,它的潜力还远远没有发挥出来。相信在今后的几十年内,组织培养在我国将会有更大的发展,在农业、制药业、加工业等方面将会发挥更大的作用,创造出更大的经济效益。

        所属类别: 生物技术

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