生物技术在花卉中的应用97分

《园艺专题》课程论文

题目：生物技术在花卉中的应用

学院：农学院

生物技术在花卉中的应用

摘要；本文介绍了生物技术领域中细胞工程和基因工程在花卉研究

方面的应用，同时展望了生物技术的发展前景。

关键词；花卉生物技术细胞工程基因工程前景

世界花卉业把花卉作为一种商品进行大规模生产是在第二次世界大战以后，现已形成了一项重要产业．据联合国贸易组织的统计资料显示，世界花卉市场年销售额每年以10％至13％的速度递增，1989年为300亿美元，1991年为1000亿美元，1997年为1400亿美元，到2000年已达2000亿美元．1995年产量和产值居世界前5位的依次是：日本、荷兰、美国、意大利、德国．花卉出口国居前4位的为：荷兰、哥伦比亚、比利时、卢森堡，其中荷兰占总量的60％．传统上，新品种一般是从自然变异或人工诱导的变异植株中筛选或通过具有优良性状的植株杂交等方式获得，但这些传统方式面临着许多难以克服的障碍，如变异频率不高、杂交不亲和、育种周期长以及盲目性大等．生物技术的发展为育种技术提供了新观念、新方法和新手段，给花卉业注入了巨大活力．因此，世界各国对花卉生物技术展开了广泛的研究，对促进世界花卉新品种的增加，品质的提高以及花卉产业化的发展均起到了重要作用．

一花卉细胞工程

1．1快速繁殖技术

20世纪60年代，法国的Morel用茎尖培养的方法大量繁殖兰花，并获得成功．植物快速繁殖技术、试管苗工厂化生产和无病毒种苗生产技术在20世纪70年代得到了快速的发展．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、l000种以上，有的已经发展成为工业化生产的商品．当前盆花试管苗的种类有百合、泥润、朱顶红、水仙、风信子、大丽花、万年青等；切花试管苗有非洲菊、安祖花、月季、六出花、补血草、龙胆、菊花、翠菊等．美国、法国、意大利、荷兰等欧美国家试管苗的年产量均在数千万株眦上，并且以每年7％-8％的速度增加．中国快速繁殖和无病毒种苗生产的研究始于20世纪70年代．“六五”期间主要是研究、积累阶段，到“七五”期问研究成果开始向应用转化并大见成效．兰花、香石竹、月季、菊花、唐菖蒲、百合、花烛、非洲菊、蒲包花、大花萱草、非洲紫罗兰、大岩桐、重瓣玉簪、花叶芋、瑞香、橡皮树、草莓、茶花、桉树、杨树、苹果、柑桔、枣树、枸杞、醋栗、葡萄、木薯、无籽西瓜已进行规模化生产或中间实验．试管苗的年产量已由20世纪90年代初期的2 000万株左右发展到近几年的5000万到1亿株以上．

1．2突变体的诱导

新奇和特异是花卉观赏价值的重要组成，因此通过突变体的诱导和筛选确是一种良好的途径，突变体的诱导主要有化学诱导、物理诱导与离体培养诱导三种方式“J．化学诱导和物理诱导的突变因缺乏专化性和常常受到嵌合体的干扰而效率不高．由组织培养再生的植株中，存在广泛的变异，如兰花、倒挂金钟、香石竹、水晶掌和锦带花等重要观赏植物的再生植株中，都观察到这种现象，有的变异频率可达30％～70％，并且绝大多数变异可以遗传，这些变异的细胞(植株)因不同筛选因子的存在，而形成不同特性的无性系．因此，用细胞代替植株进行筛选，可将细胞水平表达的各种突变体与单细胞培养等技术结合，可得到常规育种中不易得到的遗传变异．创建新的种质资源．离体培养所产生的突变体种类多，植株形态、花瓣性状、果实颜色各异．日本获得了百合、西瓜、大丁草、草莓和兰属的新品种及抗病性水稻、番茄和烟草品系．泰国获得了改良型香蕉和菊花新品种．

1．3原生质体培养与体细胞杂交

1．3．1原生质体培养

植物原生质体(protoplasf)是脱去了细胞壁的一个由质膜包裹的裸露的植物细胞，同种植物组织可获得大量的遗传上一致的原生质体群，而不同种植物的原生质体在诱导条件下可彼此融合。并接受外来信息，如细胞核、细胞器、DNA 片段等．目前，这一方面的研究已成为生物工程中最活跃的领域之一．自从Cooking第一次用酶解法大量分离出原生质体以来，已建立了从材料选择-预处理-脱壁-原生质体分离-原生质体培养-愈伤组织和植株再生的一整套技术．1971年，日本的Takebe和N89ata首次利用烟草叶片分离原生质体并获得再生植株．到l976年，有12种植物的原生质体能再生植株，1983年增加到70种，1986年超过80种，到20世纪90年代初期达到100种以上．

1，3．2细胞融合与体细胞杂交

原生质体没有细胞壁，可进行体细胞融合而获得体细胞杂种．与有性杂交相比，体细胞融合大大拓展了可用于杂交的亲本的组合范围，从而能大大丰富现有的植物种质资源，即通过综合不同物种的遗传信息而产生新物种．第一棵体细胞杂种植株是在1972年建立的，美国的carkon诱导粉蓝烟草和郎氏烟草的原生质体融合并获得了杂种植株．早期主要集中在茄科的烟草属、曼陀罗属和矮牵牛属，以后逐渐转移到茄属、番茄属、颠茄属和十字花科的芸苔属、拟南芥属和伞形科的胡萝h属、欧芹属．随着重要粮油作物的原生质体再生植株的成功获得．用于融合的亲本细胞也由最初的品种间进展到种间、属间甚至科间。

20世纪80年代以来，许多花卉的原生质体培养获得了成功．分离出了3种百合花粉的原生质体并启动了细胞分裂，从玫瑰原生质体获得了再生植株，诱导中国水仙花粉原生质体并产生了愈伤组织．另外，植物原生质体还可以进行移植、染色体转移、基因转移等遗传操作，为现有品种资源的创新提供了新的途径，如将野生型的抗性基因转移到栽培型上，创造出一个集杂种优势于一体的新品种。

1．4体细胞胚胎发生和人工种子

1958年，Reinert在胡萝卜组织培养中最先发现了体细胞胚胎(胚状体)．据不完全统计，能大量生产胚状体的植物已有43科92属100多种．一些重要作物如水稻、小麦、玉米、珍珠谷等，也能通过离体培养产生胚状体．1977年，Murashige首次提出利用植物组织培养中体细胞胚胎发生的特点，把胚状体包埋在胶囊内形成球状结构，使其具有种子的机能并可直接播种于田间的设想．

二花卉基因工程

基因工程育种技术与传统的品种改良不同．它能够使基因重组从而使植物具有自然植物所没有的全新特性，按照人们的意愿培育大自然所没有的生物．对于迄今迟迟不得进展的品种改良，能够在极短期问内加以完成．由于基因的鉴定、分离及转化技术的巨大进展，特别是近年发展起来的反义RNA技术可以特异地关闭某一基因，使得基因工程成为最具吸引力的花卉育种新技术．基因工程已广泛应用于月季、香石竹、菊花、郁金香、百合、扶郎花、火鹤花、金鱼草、石斛、草原龙胆、唐菖蒲和满天星等几乎各种重要花卉．基因控制的性状包括花色、花形、抗逆性、抗衰老和开花期等．

2．1花色基因工程