植物组织培养在果蔬生产上的应用前景

植物组织培养在果蔬生产上的应用前景

摘要：本文阐述了植物组织培养的基本概念及植物组织培养在果蔬生产上的应用前景，如利用植物组织培养进行植物离体快繁、培育脱毒苗、选育植物新品种和种质资源的保存

关键词：植物组织培养；果蔬生产；离体快繁；单倍体育种

目前，生物技术正在世界范围内进行突飞猛进地发展，而且在医学、农学、食品工业、化学工业、环境保护各个领域显示出极大的生产潜力，作为生物技术有力手段的组织培养，也日益受到重视。组织培养在农林作物的脱毒快繁、突变诱发、细胞工程和基因工程等方面都可以发挥作用。

当前人类正面临淡水资源短缺的困难，同时土地荒漠化、盐渍化也对人类造成威胁。我国是属于淡水资源缺乏的国家，除积极进行节约用水，在农业上选育耐旱作物品种以及提高农作物的抗寒性之外，还应该通过组织培养手段增加遗传变异性增加遗传变异来改良作物品种，开发新的种质资源，选育新品种已成为一条育种新途径。在农业上，通过植物组织培养来育种可以节约人力物力，缩短育种年限。

植物组织培养是20世纪30年代初期发展起来的一项生物技术，它是指在无菌条件下，将植物的离体器官、组织、细胞以及原生质体，在无菌和适宜的人工培养基及光照、温度等人工条件下，诱导出愈伤组织、不定芽、不定根，最后形成完整植株的过程。植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性。

植物组织培养在果蔬生产上的应用主要包括：优良果蔬品种的快速繁殖、脱毒苗的再繁育、培育新品种、种质资源保存1.优良果蔬品种的快速繁殖

在组培快繁方面，我国已经有300多家科研单位和种苗工厂进入批量生产阶段。如海南、广东、福建的香蕉苗，云南、上海的鲜切花种苗，广西的甘蔗种苗，山东的草莓种苗，江苏、河北的速生杨种苗等。

植物快速繁殖也叫植物克隆技术，是目前植物组织培养中应用最广泛、最有成效的一种技术。植物组织培养不受地区、气候变化的影响，培养条件可以认为控制，其繁殖速度快，一般比常规繁殖方法快万倍到数十万倍，为快速获得农作物和园林苗木提供了一种新的途径。植物离体快繁主要应用与新育成、新引进、新发现的良种的快繁；无病毒苗的大量快繁及一些特殊材料如育种材料、突变体、基因工程植株、濒危植物等的快繁。一些无性繁殖作物如果树、马铃薯、甘薯、草莓等，生产中所用的品种一般为杂合型的植株，这类植物如采用种子繁殖，其后代可能发生变异，不能保持原有的优良性状。如果采用常规的无性繁殖方法，繁殖系数低。采用组织培养无性系快速繁殖，以微小的植物材料、较高的增殖倍数和较快的繁殖速度，一年生产几万、几十万、甚至几百万株小苗，达到繁殖材料微型化、培养条件人工化、培养空间高密度应用合理化，实现育苗的工厂化生产，从而大幅度提高经济效益。

苹果是落叶果树中原生质体体分离及培养研究比较早的树种。Niizeki 等于1983年首次分离苹果品种“Orel”的花妖愈伤组织原声质体，经培养获得愈伤组织。费开韦等于1980年在元帅苹果花妖培养上获得植株，为国内外首次获得大苹果单倍体植株。截至目前，已有12个苹果基因型的原生质体经培养再生成植株。组织培养能实现苹果的快速繁育，尤其对特殊种植及苹果矮化砧木的扩繁有重要意义徐世彦等以MS为基本培养基，提取高酸苹果茎尖和茎段做外植体，进行离体快繁研究，优选确定其最佳分化、

生根培养基的激素组成及各激素的比例关系，并且成功地进行试管苗的移栽，且移栽成活率达到93.8%以上。红肉苹果、苹果矮化砧GM256等其他特殊苹果种植的组织培养与快繁技术也在进一步研究中。

近些年来，随着红枣的迅速发展，急需大量优质苗木，为了满足红枣产业迅速发展对苗木的需求，组织培养技术为快速育苗提供了一条新出路。1980年，中国科学院植物研究所成功地在酸枣的组织培养中诱导出大量的胚状体，此后，发展最快的是利用枣树的营养器官（茎段、茎尖）进行器官离体培养，简历快繁体系的研究工作。

应用组织培养技术进行职务离体快繁，现已被世界上很多苗圃用于多种果树繁育，除了所提到的应用与苹果、枣外，其应用于杏树、柿树、樱桃、柑橘等其他果树也有相关报道

2.脱毒苗的再繁育

果蔬中含有各种有机酸、芳香物质及各种色素成分，对调节人们的口味有重要意义，此外果蔬中含有大量的维生素，对我们的健康有极大的助力。因此果蔬在生活中变得越来越举足轻重了。许多植物都遭受到病毒病不同程度的危害。有的种类甚至同事受到树种病毒病的危害，严重影响了产品的商业价值。特别是对于无性繁殖的作物如绝大部分果树和部分蔬菜（如洋葱、大蒜、马铃薯、石刁柏、菊芋）等，如果遭受病毒侵染后，代代相传，则体内可以积累相当高浓度的病毒，影响生长和成活，严重危害人们的生产和生活。而病毒有不同于真菌和细菌病害，采用杀菌剂和抗生素等化学药剂防止很难凑效。自从Morel在1952年采用茎尖培养的方法可以从严重感染病毒的植株得到无病毒苗后，这方面的工作引起了人们的重视。利用组织培养生产脱毒苗的方法，已在许多果树（柑橘、苹果、草莓、葡萄）和蔬菜（马铃薯、大蒜）等作物的常规生产上得到应用。目前中国已建成葡萄、苹果、香蕉、马铃薯、甘蔗等作物脱毒快繁生产线11条。

植物脱毒苗可以通过外植体接种（如茎尖培养、花药培养）来达到给植物脱毒的目的，其中茎尖培养属于无性繁殖，可以极大程度上的保持母体的优良性状，而花药离体培养属于有性生殖，没有此特性，因此植物脱毒中大多使用植物茎尖培养。

3.培育新品种

植物组织培养为植物育种提供了许多手段和方法植物组织培养为植物育种提供了许多手段和方法，能产生一些在常规育种中不可能出现的奇迹。其中有花药、花粉培养与单倍体育种，胚胎培养，突变体的筛选，原生质体和体细胞杂交。

3.1花药、花粉培养与单倍体育种

1964年，印度的Guha和Maheshwari在毛叶曼陀罗花药培养中，成功地由花粉诱导得到了单倍体植株，从而促进了花药和花粉培养的研究，以后在烟草、水稻、小麦、玉米、番茄、胡椒、草莓、苹果等多种果蔬上获得成功。利用花药和花粉培养诱导花粉发育成单倍体植株，单倍体植株经过秋水仙素等药剂处理后，染色体加倍可以获得同源二倍体的纯合系，其后代不会分离，可以直接用于选育杂种一代的亲本或性状纯和的常规品种。

3.2胚胎培养

在远缘杂交中，杂种胚经常停止发育，得不到杂种植株，而通过胚胎培养则可以克服远缘杂交的这种困难。这种方法在育种实践中早已被采用。如在普通栽培番茄与野生番茄-秘鲁番茄的远缘杂交中就常被采用。

3.3突变体的筛选

在组织培养中能够产生突变，突变的产生因部位而异。茎尖的遗传性比较稳定；细胞核组织在培养中变异率较大。采用紫外线等射线照射培养物，或者在培养基中加入叠氮化合物，可以诱导和提高突变率。如我国已经筛选出耐盐的水稻、烟草、甘蔗的再生植株或细胞系。