植物组织培养技术及应用进展_盛玉婷

植物组织培养技术及应用进展

盛玉婷

(南京农业大学生命科学学院,江苏南京　210095)

摘　要:植物组织培养技术作为一种科研手段,发展异常迅猛。本文回顾了植物组织培养的基本原理、培养基、以及各种激素的作用机理和培养方法,简述了离体无性系快速繁殖与无毒化、植物育种、遗传物质的保存及植物次生代谢物的生产等组织培养技术在应用研究领域所获得的突破。

关键词:植物组织培养;植物激素;快繁;脱毒;转基因

中图分类号　Q944.6 文献标识码　A 文章编号　1007-7731(2008)09-45-03

A d v a n c e o f P l a n t T i s s u e C u l t u r e a n dI t s A p p l i c a t i o n

S h e n g Y u t i n g　(N a n j i n g a g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y,J i a n g s u N a n j i n g210095)

A b s t r a c t:T i s s u e c u l t u r e,a s a w a y o f s c i e n c e r e s e a r c h,h a s d e v e l o p e dr a p i d l y.P l a n t t i s s u e c u l t u r ew a s w i d e l yu s e di n t h e c r o p b r e e d i n g,t a k i n g o f v i r u s,r e p r o d u c i n g q u i c k l y,p r e s e r v i n gg e n e t i c m a t e r i a l s,p r o d u c i n gs e c o n d a r y m e t a b o l i t e s a n di n t h e t r a n s f o r m a t i o n o f p l a n t g e n e.T h i s a r t i c l e m a i n l y i n t r o d u c e s t h e p r i n c i p l e a n d t h e a p p l i c a t i o n o f t i s s u e c u l t u r e i n c l u d i n g i t s c u l t u r e,m e t h o d,a n dt h e m e c h a n i s m.

K e y w o r d s:P l a n t t i s s u e c u l t u r e;p h y t o h o r m o n e;i n t e r m e d i a t e p r o p a g a t i o n;d e t o x i c a t i o n;t r a n s g e n i c

自哈布兰特(G.H a b e r l a n d t)提出细胞全能性理论以来,在无数科学家的努力下,离体培养经过80多年的历程后,其培养技术日趋完善。20世纪50年代以来,植物组织培养发展十分迅速。利用组织培养,不仅可以生产大量的优良无性系,并可获得人类需要的多种代谢物质;细胞融合可打破种属间的界限,克服远缘杂交不亲和性障碍,在植物新品种的培育和种性改良中有着巨大的潜力;其植物细胞也成为在细胞水平上分析研究的理想材料。植物组织培养技术已渗透到植物生理学、病理学、遗传学、育种学以及生物化学等各个研究领域,成为生物学科中的重要研究技术和手段之一,并广泛应用于农业、林业、工业、医药业等多种行业,产生了巨大的经济效益和社会效益,已成为当代生物科学中最有生命力的一门学科[1]。

1　组织培养的基本原理

1.1　植物组织培养的概念　植物组织培养技术是指在无菌条件下,将离体的植物器官(如根尖、茎尖、叶、花、未成熟的果实、种子等)、组织(如形成层、花药组织、胚乳、皮层等)、细胞(如体细胞、生殖细胞等)、胚胎(如成熟和未成熟的胚)、原生质体培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱发产生愈伤组织或潜伏芽等,或长成完整的植株的技术[1]。

1.2　植物组织培养的依据　植物组织培养的依据是植物细胞“全能性”及植物的“再生作用”。1902年,德国著名植物学家G.H a b e r l a n c l t根据细胞学理论,大胆地提出了高等植物的器官和组织可以不断分割,直到单个细胞,即植物体细胞在适当的条件下具有不断分裂和繁殖,发育成完整植株的潜力的观点。1943年,美国人W h i t e在烟草愈伤组织培养中,偶然发现形成一个芽,证实了G.H a b e r l a n c l t的论点。在许多科学家的努力下,植物组织培养技术得到了迅速发展,其理论和方法趋于完善和成熟,并广泛应用产生了巨大的经济效益和社会效益。

1.3　培养基的选择　组织培养的基础培养基有M T、M S、S H、W h i t e等。由于不同植物所需要的生长条件有所不同,会对培养基做一些不同的处理,一般采用较多的是M S。组织培养采用固体培养基的较多,但只有在植物周围的营养物和激素被吸收,如果其他残留的培养基也能被利用,对工厂化生产的成本减少方面有很大的帮助。董雁等[2]利用回收转换后废弃的继代培养基,加入原继代培养基30%浓度母液的培养基,培养效果与原继代培养基的基本相同,说明继代培养基再利用是可行的,这为规模化组培育苗开辟了新的途径。杜勤[3]等在无外源激素条件下,研究液体和固体培养基对黄瓜子叶培养器官分化的影响,结果用液体培养基直接诱导花芽率更高,分化高峰期出现的时间也更早,说明液体培养基对外植体的生长更有利,只是固体培养基更易操作而被较广泛应用。

1.4　各种激素的作用机理　I A A能促进细胞壁的扩张和诱导纤维素酶的形成[5]。H a i l从燕麦芽鞘分离出原生质体,它可以保存在11%的蔗糖溶液中,若添加少量I A A,只需5m i n原生质体就会破裂。这是I A A首先作用于质膜的一个证据。当I A A直接同原生质膜结合时,引起膜构象和透性的变化,增加了离子流动,产生生物电位变化或一系列代谢变化,发生快速效应。

2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸)诱导体细胞胚胎发生的作用机制是诱导一些特异蛋白质形成,2,4-D的浓度

作者简介:盛玉婷,南京农业大学生命科学学院本科在读。 收稿日期:2008-02-01