生物技術(shù)組織培養(yǎng)

1、我國植物組織培養(yǎng)的研究現(xiàn)狀及趨勢植物組織培養(yǎng)是從20世紀(jì)30年代初期發(fā)展起來的一項(xiàng)生物技術(shù)。它是指在無菌條件下將離體的植物器官(如根、莖尖、葉、花、未成熟的果實(shí)、種子等)、組織(如形成層、花藥組織、胚乳、皮層等)、細(xì)胞(如體細(xì)胞、生殖細(xì)胞等)、胚胎(如成熟和未成熟的胚)、原生質(zhì)體(如脫壁后仍具有生活力的原生質(zhì)體)培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上給予適宜的培養(yǎng)條件誘發(fā)產(chǎn)生愈傷組織、潛伏芽等進(jìn)而培育成完整的植株統(tǒng)稱為植物組織培養(yǎng)。由于是在試管內(nèi)培養(yǎng)

2、而且培養(yǎng)的是脫離植株母體的培養(yǎng)物因此也稱之為離體培養(yǎng)或試管培養(yǎng)。根據(jù)外植體來源和培養(yǎng)對象的不同又分為植株培養(yǎng)、胚胎培養(yǎng)、器官培養(yǎng)、組織培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)等。1我國植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用現(xiàn)狀1.1在植物育種上的應(yīng)用1.1.1單倍體育種單倍體植株往往不能結(jié)實(shí)在培養(yǎng)中用秋水仙素處理可使染色體加倍而成為純合二倍體植株這種培養(yǎng)技術(shù)在育種上的應(yīng)用稱為單倍體育種。單倍體育種具有高速、高效率、基因型一次純合等優(yōu)點(diǎn)因此通過花藥或花粉培養(yǎng)的單倍體育種已經(jīng)作為一

3、種嶄新的育種手段并已開始育成大面積種植的作物新品種。1.1.2胚胎培養(yǎng)在植物種間雜交或遠(yuǎn)緣雜交中雜交不孕給遠(yuǎn)緣雜交帶來了許多困難。而采用胚的早期離體培養(yǎng)可以使胚正常發(fā)育并成功地培養(yǎng)出雜交后代再通過無性系繁殖獲得數(shù)量較多、性狀一致的群體。胚培養(yǎng)已在50多個(gè)科屬中獲得成功。遠(yuǎn)緣雜交中可將未受精的胚珠分離出來在試管內(nèi)用異種花粉在胚珠上萌發(fā)受精產(chǎn)生的雜種胚在試管中發(fā)育成完整植株此法稱為“試管受精”。用胚乳培養(yǎng)可以獲得三倍體植株為誘導(dǎo)形成三倍體植

4、物開辟了一條新途徑。三倍體加倍后能得到六倍體可育成多倍體新品種。1.1.3細(xì)胞融合通過原生質(zhì)體融合可部分克服有性雜交不親和性而獲得體細(xì)胞雜種從而創(chuàng)造出新種群或育成優(yōu)良品種這是組織培養(yǎng)應(yīng)用最誘人的一個(gè)方面已獲得40余個(gè)種間、屬間、甚至科間的體細(xì)胞雜種、愈傷組織有些還進(jìn)而分化成苗。目前采用原生質(zhì)體融合技術(shù)已經(jīng)能將不易雜交的植物(如番茄與馬鈴薯、煙草與龍葵、芥菜與油菜等)原生質(zhì)體融合后獲得屬間雜種。隨著原生質(zhì)體融合、選擇、培養(yǎng)技術(shù)的不斷成熟和

5、發(fā)展今后可望獲得更多有應(yīng)用價(jià)值的經(jīng)濟(jì)作物體細(xì)胞雜種及新品種。生產(chǎn)前途用組織培養(yǎng)方法生產(chǎn)微生物以及人工不能合成的藥物或有效成分的研究正在不斷深入如中國科學(xué)院植物研究所的紫草細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)、華中理工大學(xué)的紅豆杉細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)、上海中醫(yī)藥大學(xué)的黃芪毛狀根大規(guī)模培養(yǎng)等有些已進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)預(yù)計(jì)今后將有更大發(fā)展。1.4在植物種質(zhì)資源保存和交換上的應(yīng)用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是在現(xiàn)有種質(zhì)資源的基礎(chǔ)上進(jìn)行的由于自然災(zāi)害和生物之間的競爭以及人類活動對大自然的影響已有相當(dāng)

6、數(shù)量的植物物種在地球上消失或正在消失。具有獨(dú)特遺傳性狀生物物種的絕跡是一種不可挽回的損失。利用植物組織和細(xì)胞法低溫保存種質(zhì)可大大節(jié)約人力、物力和土地還可挽救瀕危物種。同時(shí)離體保存的材料不受各種病蟲害侵染、不受季節(jié)限制利于種質(zhì)資源的地區(qū)間及國際間的交換和轉(zhuǎn)移給保存和搶救有用基因帶來了希望。例如胡蘿卜和煙草等植物的細(xì)胞懸浮物在20～196℃的低溫下貯藏?cái)?shù)月尚能恢復(fù)生長并且再生成植株。目前我國在多個(gè)地方建立了植物種質(zhì)資源離體保存設(shè)施。1.5在

7、遺傳、生理、生化和病理研究上的應(yīng)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)推動了植物遺傳、生理、生化和病理學(xué)的研究已成為植物科學(xué)研究中的常規(guī)方法?；ㄋ幒突ǚ叟囵B(yǎng)獲得的單倍體和純合二倍體植株是研究細(xì)胞遺傳的極好材料在細(xì)胞培養(yǎng)中很容易引起變異和染色體變化從而可得到作物的附加系、代換系和易位系等新類型為研究染色工程開辟了新途徑。細(xì)胞培養(yǎng)和組織培養(yǎng)為研究植物生理活動提供了一種極有力的手段。通過植物組織培養(yǎng)可以在植物的礦質(zhì)營養(yǎng)、有機(jī)營養(yǎng)、生長活性物質(zhì)等方面展開研究有益于

8、了解植物的營養(yǎng)問題。在細(xì)胞的生物合成研究中細(xì)胞組織培養(yǎng)也極為有用如查明了尼古丁在煙草中的部位等。細(xì)胞培養(yǎng)為研究病理學(xué)提供了方便如植物的抗病性就可以通過單細(xì)胞或原生質(zhì)體培養(yǎng)進(jìn)行鑒定短短幾天之內(nèi)就可以得到鑒定結(jié)果。2我國植物組織培養(yǎng)的研究進(jìn)展2.1組培技術(shù)研究進(jìn)展快速從20世紀(jì)50年代我國植物組織培養(yǎng)創(chuàng)始人之一羅士韋教授在中國科學(xué)院上海植物生理研究所開展了組織培養(yǎng)的研究以來植物組織培養(yǎng)技術(shù)已有豐碩的研究成果。在近10多年來其發(fā)展更為迅速全國