植物组培的发展史和前景

植物组培的应用前景和发展

一、植物组织培养的发展史

20世纪初，•在Schleiden和Schwann提出细胞学说，1902年德国植物学家Haberlandt提出植物细胞全能性的理论，1912年，•Haberlandt的学生Kotte 和美国的Robins在根尖培养中获得了组织培养的成功。

1934年美国的White由番茄根建立了第一个活跃生长的无性繁殖系，•并于1937年建立了第一个组织培养的综合培养基，•定名为White培养基。

Gautherer，White和Nobecourt一起被誉为组织培养学科的奠基人。

White于1943年发表了《植物组织培养手册》专著，成为一门新兴的学科。

40年代Skoog和崔徵明确了腺嘌呤与生长素的比例是控制芽和根形成的主要条件之一。

Miller等人于1956年发现激动素可以代替腺嘌呤，效果可增加3万倍。

1952年，Morel和Martin通过茎尖分生组织的离体培养，在大丽花中首次获得无病毒植株。

1960年，Cocking等人用真菌纤维素酶分离植物原生质体获得成功。

1971年，Takebe等在烟草上首次由原生质体获得了再生植株，

1962年印度Guha等人成功地在毛叶曼陀罗花药培养中，由花粉诱导得到单倍体植株，

1960年，Morel提出了一个离体无性繁殖兰花的方法，建立起兰花工业。

1973年Carlson等通过两个烟草物种之间原生质体融合，获得了第一个体细胞杂种，•我国学者做出多方面的贡献，崔徵、李继侗（玉米根尖培养），罗士韦（幼胚和茎尖培养），李正理（离体胚培养）、王伏雄（幼胚培养）。

二、植物组织培养的应用

1、植物快速繁殖和无病毒种苗生产

植物快速繁殖技术始于20世纪60年代，法国的Morel用茎尖培养的方法大量繁殖兰花获得成功，从此揭开了植物快速繁殖技术研究和应用的序幕。目前，通过离体培养获得小植株并且具有快速繁殖潜力的植物已有100多科1000种以上，有的已经发展成为工业化生产的商品。

2、植物花药培养和单倍体育种

将植物花药培养成单倍体植株，再经过染色体加倍，能很快得到纯合的二倍体，这样将大大缩短育种年限。到目前为止，世界上通过花粉和花药培养已获得了几百种植物的单倍体植株。韩国先后育成了5个优质、抗病、抗倒伏的水稻品种。我国自20世纪70年代开始该领域的研究已经培育了40余种由花粉或花药发育成的单倍体植株，其中有10余种为我国首创。

3、植物胚胎培养

杂交育种中，杂种胚常常败育，因此将早期生长的胚取出，应用组织培养方法，就有可能培育出杂交植物。已经有100篇以上幼胚培养成为植株的报道。国内外科学家应用植物胚胎培养技术获得了多种远缘杂交的重组体、栽培种和杂交品种。

4、植物愈伤组织或细胞悬浮培养

利用植物愈伤组织或细胞悬浮培养可以生产用于预防和治疗疾病的植物次

生代谢产物。近年来，这一领域的发展极为迅速，已经研究了400多种植物，从培养细胞中分离到600多种次级代谢产物，其中60多种在含量上超过或等于原植物，20种以上重超过原植物的1 %。

5、细胞融合与原生质体培养

自1960年英国学者Cocking首次利用纤维素酶从番茄幼苗的根分离原生质体获得成功以来，到1990年已有100种以上植物的原生质体能再生植株。我国获得了30余个品种的原生质体再生植株，其中包括难度较大的重要粮食作物和经济作物，如大豆、水稻、玉米、小麦、谷子、高粱、棉花等。

6、植物细胞突变体筛选

植物细胞突变体的筛选最早始于1959年，G．Melchers在金鱼草悬浮细胞培养中获得了温度突变体。1970年，P．S．Carlson，H．Binding和Y．M．Heimer 等分别分离出烟草营养缺陷型细胞、矮牵牛抗链霉素细胞系及烟草抗苏氨酸细胞系。迄今为止，已经在不少于15个科45个种的植物细胞培养中筛选出100个以上的植物细胞突变体或变异体。

三、植物组织培养的前景展望

植物组织培养研究与应用是20世纪科技进步的重大成果之一，为研究植物生长发育、抗性生理、激素及器官发生与胚胎发生等提供了许多良好的实验材料和有效途径。植物组织培养方法不断提高的同时，也相应拓宽了其应用范围，现已为人们广泛的应用在各个领域。由于组织培养在人工控制的条件下进行，容易掌握花芽分化和开花成因；通过胚胎培养，能够得到杂种或自交种；通过分离单倍体细胞，能培育纯合的二倍体优良品系；提高育种多样性的同时缩短了育种时间；通过突变体筛选，提高植物的品质，增强抗逆境胁迫能力，扩大植物的生长范围；将体细胞冷藏在低温下，建立基因库，达到保存物种的目的；获得药用价值高和工业生产所需要的次生产物，加快药物生产的时间并且减少了单纯依靠天然植物的被动性。植物组织培养技术已经渗透到科研、生产和生活各个领域，必将日臻完善。

随着科学技术的不断发展, 组培育苗将在未来植物繁殖中占有重要地位。其发展趋势如下:

( 1) 组培技术育苗植物种类不断增加。如组培技术育苗种类有果树、蔬菜、草坪草、花卉、香料植物、药用植物、茶叶、农作物等, 既有草本又有木本。( 2) 组培技术程序简化, 组培成本降低。例如: 用全自然光代替人工光照的组培育苗技术, 使组培育苗的成本大幅度降低; 新药品、新方法的运用将使传统的组培技术得以改进, 使组培育苗技术更经济、更实用。

( 3) 组培技术不断提高。由最初的茎尖快繁到花药培养、胚胎培养、原生质体培养、体细胞杂交等。

( 4) 组培技术的应用范围不断扩大。由植物的简单繁育到突变体选育、种植资源保存等。

( 5) 组培技术逐渐向自动化方向发展。随着现代化温室在我国的应用及环境控制水平的提高, 组培育苗将与现代化温室、电脑自控调节等手段相结合, 使其效率更高。