植物组培面临的问题及发展前景

植物组培面临的问题及发展前景

植物的组织培养指在含有营养物质及植物生长必需物质的培养液中，培养离体植物组织(器官或细胞)并诱导使其长成完整植株的技术，植物组织培养技术起始于1902年德国植物学家哈伯兰特提出的植物细胞全能性的概念。根据这个理论基础，经过五十多年，Steward和Reinert用胡萝卜韧皮部细胞培养出了完整的植株，进一步证实了植物细胞具有全能性。

应用

近年来，我国植物组织培养技术得到了迅速发展，已经渗透到植物生理学、病理学、药学、遗传学、育种以及生物化学等各个研究领域，并广泛应用于农业、林业、园艺、工业、医药业等多种行业，产生巨大的经济效益和社会效益，被认为是一项很有潜力的高新技术。因此，植物组织培养的应用领域相当广阔，归纳起主要有以下儿方面：

1苗木的离体快繁

快速繁殖是组织培养在生产上应用最广泛、最成功的一个领域。当前微繁最主要的用途是替代传统的营养繁殖方法以增加繁殖系数。这样可以节省常规营养繁殖所需的大量母株及因栽培和保持这些母株所需的土地和人力资源。另外，植物离体快繁也适合于一些价值较高的杂种植株的繁殖。快繁的优点:应用于用其他方式不能繁殖，或繁殖效率低的植物;快繁技术容易掌握，繁殖率高;无性繁殖避免了有性繁殖过程中发生变异，能够保持某一品种的基因型稳定。

2培育无病毒植株

病毒能引起植物的严重病害，经过逐代传递和积累，危害口趋加重，可导致种性退化，严重时可使品种灭绝。茎尖分生组织不含病毒或浓度很低，通过茎尖的离体培养便可以得到无病毒再生植株。目前国内外已通过茎尖培养的方法得到大量甘薯、苹果、月季、菊花、康乃馨等数百种经济植物的脱病毒苗，减少或者消除了山病毒引起的植物病害。

3在植物育种上的应用

植物组织培养在育种上的应用主要有单倍体育种、原生质体融合以及胚和胚乳的培养。我国在小麦、烟草、橡胶、柏树、辣椒等植物的单倍体育种的工作处于领先地位。原生质体融合技术在植物育种上有着较广阔的应用前景，通过原生质体融合可以克服远缘杂交不亲和，获得属间甚至种间的杂交体细胞，产生新的植株品种，在生产上可产生巨大的经济和社会效益。通过体细胞杂交技术已经得到柑橘的抗寒、抗高温和抗病的杂种植株日。采用胚和胚乳的组织培养方式可以获得3倍体新品种，缩短了育种周期，如柑橘、葡萄、西瓜、构祀等，培育3 倍体植株有非常重要的意义，可以打破种子休眠、克服远缘杂交不亲和、加快植株生长速度、增加生物产量等。

4生产次生代谢产物

许多植物有用化合物是高等植物的次生代谢产物，次生代谢产物的药用价值极高。但是，仅仅靠植物产生这些化合物产量非常限。利用组织培养方法培养植物的某些器官或愈伤组织，并筛选出高产、高合成能力、生长快的细胞株系，以进行工业化生产植物有用化合物，是一条行之有效的途径。

我国一些宝贵的藏药材资源正濒临灭绝，采用植物组织培养的方法不仅提高了药材产量，同样使物种得到保存。利用培养的人参悬浮细胞，来生产人参皂苷，已在日本等国家初具规模。

5人工种子和种质保存

人工种子又称人造种子，是指将植物组织培养产生的胚体或芽等包裹在含有养分和保护功能的凝胶胶囊内，形成类似于天然种子并可直接播种于大田的颗粒。人工种子有繁殖速度快、不受气候影响等优点，具有较为显著的经济效益。对植物组织(如茎尖分生组织)及器官等进行离体超低温保存，可以节省大量空间，避免受到病虫害侵袭，并且易于国际间的交流。在适宜的条件下可迅速繁殖，再生出新的植株，并保持原来的遗传特性，如在濒危藏药材的繁殖与保存中的应用。经低温贮藏的物种，能够保持稳定的遗传性和较高的存活率。据报导，经过冷冻保存的胡萝卜胚状体，在保存一年之后仍具有再生成植株的能力。

问题

尽管我国植物组培技术有了很大进步，但是在植物的组培技术上面临的一些难题却经常阻碍其发展。它们分别是污染，植物玻璃化和植物褐化等。

污染

污染是在组培过程中所面临的首要难题，该问题经常遇到并且难以解决。不能把污染率降低到可行的范围内植物组培就很难进行下去，这是该问题所要面对的第一个难题。在进行植物的组织培养时，通常存在两种污染方式：一种是

外植体消毒不彻底以及无菌操作过程中引起的污染；另一种是引起内源菌污染的主要原因的真菌和细菌。大多数的研究结果表明引起污染的主要原因为外植体的生长状况、环境条件和操作过程。

外植体污染是最难解决的污染之一。污染来源主要为外植体处理不当或培养基的灭菌不彻底，或对接种工具的消毒不够，或操作人员的操作不慎，或环境不洁等所致。

选取外植体的原则是污染少易启动。选择有最大分化潜能的外植体是确保组织培养成功的关键。常规试验一般选用0.1% HgCl2溶液浸泡，再用无菌水对外植体进行反复冲洗，灭菌效果最好且污染率低。

由不能被一般的消毒方法所清除掉的外植体材料内部的微生物，随着材料带入到培养过程即为内源菌污染。通过以下措施也能降低由内源菌引起的污染，先对外植体植株进行预栽培管理，对外植体进行预处理，并改进消毒的方法(如真空减压法、酸化培养基、灼烧法等)，为降低污染也可将培养基中的有机成分除去。

植物组织玻璃化

玻璃化是植物快繁培养过程中特有的一种生理失调或生理病变现象，也称过度水化，这种现象易导致试管苗生根困难，移栽后成活率降低。

防止玻璃苗的措施主要有:①选不易玻璃化的基因型及部位做外植体。②改善培养材料的通气状况，增加琼脂的使用浓度，从根本上降低培养基中的水势，可有效地降低玻璃苗的发生频率。③降低培养容器中的相对湿度，使用透气性的封口膜，降低培养基中NH4+浓度，增加培养瓶中的CO2浓度，正确调配培养基中激素比例。④适当提高光照度。⑤添加有机物，如添加根皮普，可有效地抑制玻璃苗形成。抑制玻璃化的措施多种多样，每种方法都有一定的适用范围和局限性，应根据培养中的实际情况选择不同的方法，更加有效地抑制或减轻它们的发生。

褐化

褐化是植物组织培养中一种常见的不利现象。褐化是指在对植物组织培养过程中在对外植体进行脱分化、再分化诱导时，通过外植体表面的自身组织向培养基中释放褐色物质，使培养基颜色逐渐加深最终变成褐色，外植体逐渐变褐直至