植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用

1、植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用摘要摘要:隨著植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)研究的發(fā)展植物組織培養(yǎng)在農(nóng)林業(yè)及醫(yī)藥生產(chǎn)上的作用也日益明顯。該文就植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用作簡(jiǎn)要的概述。關(guān)鍵詞:植物組織培養(yǎng)應(yīng)用植物組織培養(yǎng)一方面可為遺傳工程提供理想的受體材料另一方面可為常規(guī)的植物改良程序提供一種新的手段從而使很多用傳統(tǒng)方法難以解決的問題迎刃而解更多更快更好地創(chuàng)造出各種林木、農(nóng)作物和園藝植物的新品種、新類型和新種類。植物組織培養(yǎng)在經(jīng)濟(jì)植物中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以

2、下幾個(gè)方面:1植物組織培養(yǎng)脫毒快速繁殖植物組織培養(yǎng)脫毒快速繁殖植物一般通過(guò)有性生殖或營(yíng)養(yǎng)繁殖來(lái)繁衍后代。傳統(tǒng)人工營(yíng)養(yǎng)繁殖的繁殖系數(shù)很低速度也較慢常常不能滿足農(nóng)業(yè)和園藝等迅速發(fā)展的需要。利用組織培養(yǎng)技術(shù)可以進(jìn)行快速的營(yíng)養(yǎng)繁殖。例如一些樹種如桉樹、桃樹等闊葉樹[1~3]以及大部分針葉樹的成年樹人工扦插很難生根而嫁接則費(fèi)力費(fèi)財(cái)。對(duì)這類樹種來(lái)說(shuō)采用組織培養(yǎng)可以進(jìn)行快速的營(yíng)養(yǎng)繁殖縮短周期節(jié)省空間。植物病毒是通過(guò)無(wú)性繁殖傳遞的快速繁殖是建立在無(wú)性繁

3、殖的基礎(chǔ)上病毒在母體內(nèi)逐代積累危害越來(lái)越嚴(yán)重。多數(shù)農(nóng)作物特別是無(wú)性繁殖作物都易受到1種或1種以上病原菌的周身侵染。例如:已知草莓能感染62種病毒和類菌質(zhì)體因而每年都必須更新母株。病原菌侵染可使植物不表現(xiàn)任何癥狀但會(huì)降低作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。因此根除病毒和其他病原菌非常必要。病毒在植物體內(nèi)呈梯度分布在受侵染的植株中頂端分生組織一般說(shuō)是無(wú)病毒的或者只攜帶有很低濃度病毒。在較老的組織中病毒數(shù)量隨著與莖尖距離的加大而增加。因此莖尖脫毒培養(yǎng)已成為植物

4、脫毒育苗的主要方法。2在植物育種上的應(yīng)用在植物育種上的應(yīng)用目前植物組織培養(yǎng)已廣泛應(yīng)用于作物育種并獲得了較大進(jìn)展。2.2.1單倍體育種單倍體育種由于加倍單倍體(DH系)或純合二倍體在遺傳上是高度純合的如果在育種工作中把單倍體植株作為一個(gè)環(huán)節(jié)就能很快獲得純系加快育種速度并能創(chuàng)造出植物的新類型。1921年意大利植物學(xué)家Blakesly在自然界發(fā)現(xiàn)曼陀羅的單倍體植株人們就設(shè)想利用加倍單倍體來(lái)產(chǎn)生純系。但自然發(fā)生的單倍體出現(xiàn)頻率極低人們又發(fā)展了多

5、種人工誘導(dǎo)單倍體的方法。目前產(chǎn)生單倍體的主要方法有:誘導(dǎo)孤雌生殖、半配合法、染色體消除法和花藥與花粉培養(yǎng)法后2種方法是主要的方法。截至2002年5月世界各國(guó)利用加倍單倍體育成的新品種、新品系和雜交種256個(gè)而我國(guó)報(bào)道了40種以上。單倍體育種已在果樹、蔬菜、花卉、禾本科植物以及其他經(jīng)濟(jì)植物中得到很好的發(fā)展。目前我國(guó)在果樹、蔬菜、花卉以及各種作物中利用組織培養(yǎng)技術(shù)保存種質(zhì)已取得了一些進(jìn)展。種質(zhì)保存可以在常溫下也可以用常低溫或低溫保存還可以用

6、超低溫保存。超低溫保存也叫冷凍保存主要是指在液氮的超低溫下使細(xì)胞代謝和生長(zhǎng)處于基本停止的狀態(tài)降低甚至完全抑制保存材料基因變異的可能性長(zhǎng)期地、穩(wěn)定地保存植物種質(zhì)資源。對(duì)無(wú)性繁殖植物通過(guò)對(duì)莖尖分生組織等離體材料進(jìn)行超低溫保存不但可以大大節(jié)省空間而且還不受病蟲害的侵襲。在適宜的條件下可迅速繁殖再生出新的植株并保持原來(lái)的遺傳特性。4藥用植物細(xì)胞的大量培養(yǎng)藥用植物細(xì)胞的大量培養(yǎng)植物的次生代謝產(chǎn)物種類很多包括酚類、黃酮類、香豆素、木質(zhì)素、生物堿、有

7、機(jī)酸、糖苷、萜類、皂苷和多炔類等。每一大類的化合物都有數(shù)百種乃數(shù)千種[19~22]它們一直是藥用和工業(yè)原料的重要來(lái)源。長(zhǎng)期以來(lái)為了取得這些產(chǎn)物人們大量采挖資源植物造成許多稀有野生資源植物的短缺甚至威脅到物種生存。自從植物細(xì)胞離體培養(yǎng)成功以后人們就試圖利用細(xì)胞大量培養(yǎng)的方法來(lái)生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物?，F(xiàn)在已經(jīng)從200種以上藥用植物獲得了愈傷組織或細(xì)胞懸浮培養(yǎng)物。40a來(lái)已經(jīng)對(duì)200種以上的藥用植物進(jìn)行過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)研究從植物細(xì)胞培養(yǎng)物中分離的藥用物質(zhì)

8、達(dá)數(shù)百種之多[23]藥用植物的組織培養(yǎng)中藥用成分的含量超過(guò)了自然界中植物體內(nèi)的含量[24]?，F(xiàn)在越來(lái)越多的公司大量培養(yǎng)藥用植物細(xì)胞試圖獲得該植物的次生代謝產(chǎn)物有些已獲得成功并推向市場(chǎng)利用細(xì)胞離體培養(yǎng)生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物已走向工業(yè)化生產(chǎn)道路。5原生質(zhì)體培養(yǎng)與體細(xì)胞雜交原生質(zhì)體培養(yǎng)與體細(xì)胞雜交人們可以利用植物原生質(zhì)體研究植物細(xì)胞壁的形成還可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞融合和細(xì)胞雜交以及細(xì)胞對(duì)外源基因、DNA片段、細(xì)胞器、染色體的捕獲。因此原生質(zhì)體為植物遺傳工程研

9、究提供了方便的遺傳操作實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。自從1960年來(lái)Cokking采用酶解法分離原生質(zhì)體獲得成功后1971年Nagata和Takebe從培養(yǎng)的煙草葉肉細(xì)胞原生質(zhì)體獲得完整的再生植株極大地推動(dòng)了原生質(zhì)體方面的發(fā)展。同一時(shí)期原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交也在英、日、德、美等國(guó)獲得成功。我國(guó)是1972年開始原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交的研究。迄今為止我國(guó)科學(xué)家已在50種以上植物上首先獲得原生質(zhì)體再生植株并得到多種植物的細(xì)胞雜種有些經(jīng)濟(jì)植物沒有有性生殖能力或