植物组织培养技术的应用

植物组织培养技术的应用

作者：段莹星

来源：《农村经济与科技》2018年第12期

[摘要]近年来，植物组织培养技术发展迅速、应用广泛，已经成为了一门基础的生物学技术。本文综述了植物组织培养技术在单倍体育种、种质库保存、人工种子、去毒快繁等方面的应用。

[关键词]植物；组织培养；应用

[中图分类号]S567.79 [文献标识码]A

1 植物组织培养技术原理

1902年，德国科学家Haberlandt预测植物细胞具有全能性：植物体的全部遗传信息存在于每一个植物细胞中，因此任何一个植物细胞都有可能发育成为一棵新植株。此后，无数植物学家献身研究，证实了此假说的正确性，并使植物组织培养技术诞生并迅速发展起来。植物组织培养是在指无菌环境中、适宜条件下，在培养基上培养植物的外植体并使其分化、发育成一个新植株。此技术有两个重要的过程：脱分化和再分化。所谓脱分化是指已经停止分化或分化程度高的细胞在适宜的培养条件下获得再次分裂分化的能力，形成愈伤组织是脱分化成功的标志。而后者是指愈伤组织在适宜的诱导条件下，发育成组织、器官、完整植株。随着科学技术的进步与发展，植物组织培养技术现已成熟应用于育种、遗传学、植物生理学、植物病理学等多个生物学研究领域；除此之外，医药、农业、园林、工业等行业的发展也离不开组织培养技术的发展。因此，组织培养技术已经渗透于多个领域，现简单综述其应用研究进展。

2 应用进展

2.1 单倍体育种

本物种配子染色体组数等于体细胞染色体组数的细胞称为单倍体细胞。植物的单倍体细胞包括花粉、花药、胚珠和未受精的子房细胞等，通过诱导这些细胞发育成单倍体植株，再经过秋水仙素等合适的处理，使染色体加倍，从而使植物恢复原来的染色体组数以获得正常植株的育种方法叫做单倍体育种。单倍体育种经过近60年的发展，现在已经广泛应用在多个领域：庄稼如马铃薯、红薯、小麦、高粱等的育种中，研究证明，单倍体育种大大缩短了育种周期；经济作物如烟草、番茄、棉花、苹果等的育种中，试验表明单倍体育种可以获得纯合的二倍体，具有可操作性强等优点；园林植物如：牡丹、菊花、吊兰、多肉等多种观赏植物中，实际证明单倍体育种增加了突变频率，为培育新品种提供了可能。我国单倍体育种技术的运用已经非常成熟，上世纪七十年代以来，我国科学家培育出的烟草“单育1号”、水稻“中华8号”等品种已经被多国科学家承认，在此技术的应用上处于世界先列水平。

2.2 种质库保存

近年来，由于无法规避的自然灾害和社会发展所必需的人类活动已经破坏了一部分植物的种质资源，导致了像红豆杉、银杏这些珍稀植物种濒危。为保证物种资源多样性，发展植物种质资源保存技术显得无比重要。目前，我国主要运用原位保存和移位保存两种方式保护种质资源。其中移位保存中的种质库保存是较普遍的被子植物保存方法——种子保存，无性繁殖的多年生植物常靠种质圃的方式保存。但是这两种方法存在保存时间短、保存质量低、耗费人力物力等不足之处。而植物组织培养保存种质资源就能克服这些缺点。甘薯试管苗库和马铃薯试管苗库是我国通过植物组织培养成功建立的两个试管苗库，把离体组织保存在试管里可以有效保存种质资源。除此之外，超低温保存技术也日渐兴起。所谓冷冻保存就是把离体植物组织用防冻材料保护处理后置于-196℃液氮环境中，此时细胞代谢完全停止，并阻断了变异的可能性，可以达到长时间稳定保存种质资源的目的。由此可见，利用植物组织培养技术保存种质资源是必然的发展趋势。

2.3 人工种子

随着植物组织培养技术的发展，科学家们模仿天然种子构想并发明出了人工种子，这一发明建立在胚状体的发现上。所谓胚状体是在离体培养未受精的细胞发育成的形状、功能都类似胚的细胞团，最先在胡萝卜离体培养中发现。众所周知，天然种子一般是由种皮、子叶、胚乳和胚组成。上文提到的人工胚状体相当于天然种子中的胚，完整植株就由胚发育而来。具有保护胚状体功能的人工种皮和人工配制的各种适合胚发育的营养物质作用类似于种皮和胚乳。携带方便、易于保存、保存时间长、成苗率高、节约粮食等都是人工种子带来的益处。据报道，能大量产生胚状体的植株有117种，可见人工种子具有广阔的应用前景。我国已经从事了将近40年的人工种子的研究，虽然部分植株的人工种子研制已经相当成熟，例如胡萝卜的人工种子制作。但是仍然存在待解决的技术问题，如：人工种皮昂贵且生产质量难以控制、人工胚乳配比难以掌握、发芽要求高等，这就要求我国有更多技术类人才投身试验。

2.4 植株去毒

植物组织培养技术的另一个重要应用是植株去毒、快速繁殖。众所周知，微生物无处不在，在大自然中生长的植物不可避免地会遭受到病毒的侵害，自然灾害或人为原因都有可能造成植物死亡，导致农作物、经济作物欠收，损失严重。传统的农药、杀菌剂等化学药物虽能达到一定的杀菌效果，但由于有机化合物含有有毒物质，对环境不友好，甚至会造成土壤、水体污染，植物体内农药残留的结果。而利用组织培养技术就能及时解决病毒带给植物的伤害，并且避免了污染。具体做法为：选取一株植物上没有被感染的健康组织（例如茎尖）经过特殊处理使组织细胞脱分化成愈伤组织，经再分化获得完整无毒植株。根据培养规模，一块离体组织在一年内可以分化得到数万株无毒苗，具有效率高、速度快、成本低的优点。世界上已经成功离体脱毒的常规作物有果树、蔬菜等，我国的甘蔗、香蕉、苹果等果蔬的组织培养脱毒技术已经相当成熟，显而易见的，组织培养去毒快繁技术应用前景广阔。

[参考文献]

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[2] 卢思.植物组织培养技术及应用[J].科技展望，2016（26）.

[3] 周权男等.植物组织培养在农业生产中的应用研究进展[J].北方园艺，2014（13）.

[4] 张东旭等.植物组织培养技术应用研究进展[J].北方园艺，2011（06）.