植物组织培养的应用及发展前景

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1、植物组织培养技术应用及进展摘要：本文综述了植物组织培养理论的发展，重点论述其再脱毒、快繁、育种与有机化合物工业生产以及种质资源的保存等方面的应用，并对应用的前景作简单的展望。关键词:植物组织培养；应用；进展中图分类号号：Q9943.11.理论起起源19世纪330年代代，德国国植物学学家施莱莱登和德德国动物物学家施施旺创立立了细胞胞学说，根根据这一一学说，如如果给细细胞提供供和生物物体内一一样的条条件，每每个细胞胞都应该该能够独独立生活活。19902年年，德国国植物学学家哈伯伯兰特在在细胞全全能性的的理论是是植物组组织培养养的理论论基础。119588年，一一个振奋奋人心的的消息从从美国传向向世界

2、各各地，美美国植物物学家斯斯蒂瓦特特等人，用用胡萝卜卜韧皮部部的细胞胞进行培培养，终终于得到到了完整整植株，并并且这一一植株能能够开花花结果，证证实了哈哈伯兰特特在五十十多年前前关于细细胞全能能的预言言。 植物组组织培养养的简单单过程如如下：剪剪接植物物器官或或组织经过过脱分化化（也叫叫去分化化）形成成愈伤组组织再经过过再分化化形成组组织或器器官经过培培养发育育成一颗颗完整的的植株。 植物组组织培养养的大致致过程是是：在无无菌条件件下，将将植物器器官或组组织（如如芽、茎茎尖、根根尖或花花药）的的一部分分切下来来，用纤纤维素酶酶与果胶胶酶处理理用以去去掉细胞胞壁，使使之露出出原生质质体，然然后放

3、在在适当的的人工培培养基上上进行培培养，这这些器官官或组织织就会进进行细胞胞分裂，形形成新的的组织。不不过这种种组织没没有发生生分化，只只是一团团薄壁细细胞，叫叫做愈伤伤组织。在在适合的的光照、温温度和一一定的营营养物质质与激素素等条件件下，愈愈伤组织织便开始始分化，产产生出植植物的各各种器官官和组织织，进而而发育成成一棵完完整的植植株。 植物组织培培养即植植物无菌菌培养技技术，又又称离体体培养，是是根据植植物细胞胞具有全全能性的的理论，利利用植物物体离体体的器官官如根、茎茎、叶、茎茎尖、花花、果实实等）组组织（如如形成层层、表皮皮、皮层层、髓部部细胞、胚胚乳等）或或细胞（如如大孢子子、小孢孢

4、子、体体细胞等等）以及及原生质质体,在在无菌和和适宜的的人工培培养基及及光照、温温度等人人工条件件下，能能诱导出出愈伤组组织、不不定芽、不不定根，最最后形成成完整的的植株的的学科2.植物组组织培养养发展简简史植植物组织织培养是是20世世纪300年代初初期发展展起来的的一项生生物技术术。它是是在人工工配制的的培养基基上，于于无菌状状态下培培养植物物器官、组组织、细细胞、原原生质体体等材料料的方法法。植物物细胞的的全能性性是植物物组织培培养的理理论基础础。200世纪初初，曾有有人提出出能否将将植物的的薄壁细细胞培养养成完整整植株？研究者者从胡萝萝卜根的的韧皮部部取下一一块组织织，并在在液体培培养基

5、中中培养，使使其分化化出了愈愈伤组织织，从愈愈伤组织织又得到到胚状体体，胚状状体转移移到固体体培养基基上继续续培养后后，获得得了完整整的胡萝萝卜试管管植株。经经过栽培培，此植植株能够够正常生生长并开开花结果果，其种种子繁衍衍出来的的后代与与正常植植株的种种子所繁繁衍出的的后代别别无二致致。根据据此实验验可以得得出以下下结论：即不经经过有性性生殖过过程也能能将植物物的薄壁壁细胞培培养出与与母体一一样的完完整植株株。由于于植物的的每个有有核细胞胞都携带带着母体体的全部部基因，故故在一定定条件下下，它们们均能发发育成完完整植株株，这就就是所谓谓的植物物细胞全全能性。科科学家在在植物激激素对器器官建成

6、成，及改改进培养养基配方方等方面面所取得得的成果果，极大大地推动动了组织织培养技技术的发发展，使使这项技技术可以以实际应应用于快快速繁殖殖、品种种改良等等方面。220世纪纪50年年代初期期，法国国科学家家利用组组织培养养技术成成功地脱脱除了染染病大丽丽花植株株所携带带的病毒毒，从而而为脱毒毒苗的生生产提供供了一种种可行的的途径。现现在凭借借组织培培养技术术来脱除除植物的的病毒已已经在生生产中广广泛应用用。200世纪550年代代中期，由由于细胞胞分裂素素的发现现，使组组织培养养状态下下外植体体芽的形形态建成成成为可可人为调调控的因因素，从从而使在在组织培培养状况况下进行行植株再再生成为为现实。进

7、进入600年代以以后，组组织培养养技术在在基础理理论、实实际操作作方面不不断取得得进展，相相继在植植物体细细胞杂交交、单倍倍体育种种、种质质资源保保存、快快速育苗苗、人工工种子制制造、次次生代谢谢物生产产等方面面有了可可喜的成成果。时时至今日日，组织织培养技技术已经经成为基基础坚实实、易于于掌握、应应用面广广的一种种技术手手段。3.在植物物脱毒和和快速繁繁殖上的的应用3.1脱毒毒植物脱毒和和离体快快速繁殖殖是目前前植物组组织培养养应用最最多、最最有效的的一个方方面。很很多农作作物如马马铃薯、甘甘薯、大大蒜等都都带有病病毒，但但感病植植株并非非每个部部位都带带有病毒毒，Whhitee早在1194

8、33年就发发现植物物生长点点附近的的病毒浓浓度很低低甚至无无病毒。如如果利用用组织培培养方法法，取一一定大小小的茎尖尖进行培培养再生生可获得得脱病毒毒苗，再再用脱毒毒苗进行行繁殖，则则种植的的作物就就不会或或极少发发生病毒毒。此法法已在马马铃薯、草草莓等多多种植物物上获得得成功，并并产生了了明显的的经济效效益。3.2快繁繁由于运用组组织培养养法繁殖殖植物的的明显特特点是快快速，每每年可以以数百万万倍的速速度繁殖殖，因此此，对一一些繁殖殖系数低低、不能能用种子子繁殖的的名、优优、特植植物品种种的繁殖殖，意义义尤为重重大。目目前，观观赏植物物、园艺艺作物、经经济林木木、无性性繁殖等等作物等等部分或

9、或大部分分都用离离体快繁繁提供苗苗木，试试管苗已已出现在在国际市市场上并并形成产产业化。4、在植物物育种上上的应用用植物组织培培养技术术对培育育优良作作物品种种开辟了了新途径径。目前前，国内内外以把把植物组组织培养养普遍应应用于作作物育种种，并在在以下几几个方面面取得了了较大的的进展：4.1单倍倍体育种种单倍体植株株往往不不能结实实在培养养中用秋秋水仙素素处理，可可使染色色体加倍倍，成为为纯和的的二倍体体植株，这这种培养养技术在在育种上上的应用用称为单单倍育种种。单倍倍体育种种具有高高速、高高效率、基基因型一一次纯和和等优点点，因此此，通过过花药或或花粉培培养的单单倍体育育种，已已经作为为一种

10、崭崭新的育育种手段段，自119644年Guuha等等获得曼曼陀罗的的花药单单倍体植植株以来来，单倍倍体育种种在国际际上引起起很大重重视，各各国纷纷纷开展这这方面的的研究工工作，已已先后在在水稻、小小麦、玉玉米、辣辣椒以及及许多药药用植物物如枸杞杞、人参参，平贝贝母中获获得单倍倍体植株株，共计计3000多种。4.2胚、子子房、胚胚珠离体体培养植植物胚培养是采用用人工的的方法在在无菌条条件下从从种子中中将成熟熟和未成成熟胚分分离出来来，在人人工合成成的培养养基上培培养，使使它发育育成正常常的植株株，从而而有效地地克服远远缘杂交交不实的的障碍，获获得杂种种植株。胚胚培养已已在500多个科科属中获获得

11、成功功，如亚亚麻、棉棉花、黄黄麻等。从从玉米的的的离体体子房培培养，经经体外授授粉也可可以获得得种子。远远缘杂交交中，可可把未受受精的胚胚珠分离离出来，在在试管内内用异种种花粉在在胚珠上上萌发受受精，产产生的杂杂种胚在在试管中中发育成成完整的的植株，称称为“试管受受精”。目前，在在这一方方面获得得成功的的自交或或远缘杂杂交不亲亲和性植植物有：矮牵牛牛、普通通小麦、黑黑燕麦等等。4.3体细细胞杂交交育种植植物体细细胞杂交交（pllantt soomattic hybbriddizaatioon）又称原生质质体融合合（Prrotooplaast fussionn ）是是指将植植物不同同种、属属，甚

12、至至科间的的原生质质体通过过人工方方法诱导导融合，然然后进行行离体培培养，使使其再生生杂种植植株的技技术。植植物细胞胞具有细细胞壁，未未脱壁的的两个细细胞是很很难融合合的，植植物细胞胞只有在在脱去细细胞壁成成为原生生质体后后才能融融合，所所以植物物的细胞胞融合也也称为原原生质体体融合。4.4单细细胞培养养突变体体的选择择与应用用 这是从细细胞水平平改造植植物的一一条途径径。用单单细胞培培养的方方法诱导导单细胞胞突变，筛筛选需要要的突变变体培养养成植株株，经有有性繁殖殖使遗传传性状稳稳定下来来。目前前成功的的例子有有：已选选育出抗抗花叶病病毒的甘甘蔗无性性系;抗抗1%-2%NaCCl的野野生烟草

13、草细胞株株。4.5三倍倍体育种种植物三倍体体的营养养器官巨巨大、生生长快、适适应性和和抗逆性性强且大大多高度度不育、果果实无核核或少核核,因而而,人工工培育植植物三倍倍体已成成为对以以营养器器官为收收获产品品的植物物进行遗遗传改良良的一种种有效途途径。植植物三倍倍体培育育方面的的研究,最早是是从选育育天然三三倍体开开始的,但由于于天然产产生三倍倍体植株株的概率率很低,远远不不能满足足人们的的育种需需要;所所以,一一些育种种工作者者开始尝尝试探索索人工培培育三倍倍体的方方法,其其中用得得比较多多的是用用二倍体体和四倍倍体进行行正反交交;但是是,大多多数被子子植物中中,通过过这种杂杂交方式式得到的

14、的三倍体体胚很容容易在生生长发育育中夭折折。4.6诱变变和筛选选细胞培养中中，胞内内遗传物物质会发发生一些些变异（自自发产生生或诱发发产生），对对于这种种变异进进行选择择、利用用也是育育种的一一条好途途径。（一）筛筛选细胞胞突变体体的优点点1.可在小小规模实实验室对对大量细细胞实施施选择，节节省土地地、人力力等，而而且不受受环境条条件的影影响。2. 获得得的突变变体不会会出现整整体植物物中的嵌嵌合现象象，遗传传稳定，便便于鉴定定。（二）突变变细胞选选择方法法11. 直直接选择择法在培养养基中直直接添加加对细胞胞具有毒毒害的物物质（如如植物毒毒素、除除草剂、高高浓度重重金属离离子及盐盐类等），从

15、从大量的的细胞中中直接筛筛选出抗抗性细胞胞。2. 间接选选择法有一一些突变变型，不不能用直直接选择择法。如如抗旱性性选择。可可选抗羟羟基脯氨氨酸突变变体，以以获得抗抗旱突变变体。脯脯氨酸是是植物适适应干旱旱的反应应，抗羟羟基脯氨氨酸突变变体可大大量合成成脯氨酸酸。4.7转基基因育种种 利用植物物组织培培养技术术建立植植物的遗遗传再生生体系是是转基因因育种的的关键所所在。我我国从220世纪纪80年年代已开开始转基基因植物物的研究究，到119900年，我我国自行行研制的的抗烟草草花叶病病毒烟草草在辽宁宁进行商商品化种种植，成成为世界界上第一一例商品品化生产产的转基基因植株株。目前前我国转转基因植植

16、株研发发大的整整体水平平在发展展中国家家处于领领先地位位，在一一些领域域已经进进入国际际先进行行列。我我国是世世界上继继美国之之后，第第二个拥拥有自主主研制抗抗虫棉知知识产权权的国家家；我国国抗虫转转基因水水稻的研研制处于于世界的的先进水水平。我我国接受受转基因因生物安安全性评评价的植植物品种种有10000多多项，通通过国家家安全性性评价的的转基因因作物有有5种，包包括转基基因抗虫虫棉、耐耐贮藏番番茄等。另另外，美美国孟山山都公司司的抗虫虫棉也获获准在我我国进行行商品化化种植。全全世界已已分离的的目的基基因有1100多多个，获获得转基基因植株株近2000种。粮粮食作物物如水稻稻、玉米米、马铃铃

17、薯，经经济作物物如棉花花、大豆豆、亚麻麻、油菜菜等，蔬蔬菜作物物如番茄茄、黄瓜瓜、芥菜菜等；并并且成功功地将抗抗病毒、抗抗虫害、抗抗除草剂剂等有实实用价值值的基因因转入部部分农作作物。5.种质资资源的保保存植物种质资资源的保保存、挽挽救濒于于灭绝的的植物 长期以以来人们们想了很很多方法法来保存存植物，如如储存果果实，储储存种子子，储存存块根、块茎、种球、鳞茎；用常温、低温、变温、低氧、充惰性气体等，这些方法在一定程度上收到了好的或比较好的效果，但仍存在许多问题。主要问题是付出的代价高，占的空间大，保存时间短，而且易受环境条件的限制。植物组织培养结合超低温保存技术，可以给植物种质保存带来一次大的

18、飞跃。因为保存一个细胞就相当与保存一粒种子，但所占的空间仅为原来的几万分之一，而且在-193度的液氮中可以长时间保存，不像种子那样需要年年更新或经常更新。 环境的不断断变化使使许多种种类的植植物面临临着灭绝绝的危险险，而且且许多种种植物已已经灭绝绝，留给给人类的的只是一一种遗憾憾。如何何挽救这这些植物物，还有有许许多多多的动动物，已已成为世世人关注注的问题题。实践践证明，通通过组织织培养的的方法可可以使一一部分濒濒危的植植物种类类得到延延续和保保存；如如果在结结合超低低温保存存技术，就就可以使使这些植植物得到到较为永永久性的的保存。其其实，对对大多数数普通植植物来说说，用组组织培养养的方法法保

19、存其其种质材材料，也也具有十十分重要要的意义义。因为为，人们们现在无无法预知知哪些植植物会面面临灭顶顶之灾，或或许今天天看似繁繁茂的植植物，明明天就可可能被沙沙漠、洪洪水、大大火或战战争吞没没。 6.有机化化合物的的工业化化生产 利用植物组组织或细细胞的大大规模培培养7.我国植植物组织织培养的的发展现现状与前前景展望望植物组织培培养作为为一种有有效的技技术手段段已被广广泛应用用于生产产实践的的各个领领域。本本文从植植物组织织培养技技术的应应用现状状,指出出植物组组织培养养在植物物学研究究、育种种学研究究的基础础地位和和在林木木花卉育育苗产业业中的科科技支撑撑与保障障作用。同同时通过过对植物物组

20、织培培养中存存在的问问题进行行分析,结合当当前国内内外在这这一领域域的一些些范例,提出了了我国植植物组织织培养的的发展对对策与展展望。园艺植物组组培苗工工厂化生生产能快快速将优优良品种种转化为为现实生生产力，在在遗传育育种、种种质资源源保护、次次生代谢谢物利用用上也将将有很大大的发展展潜力。只只要选好好优良品品种，合合理布局局、节约约成本，组组培产业业将会有有蓬勃的的发展和和广阔的的前景。7.1花卉种苗产产业化生生产 花卉业业是211世纪的的希望产产业，是是社会经经济发达达与文明明程度的的重要标标志，我我国目前前花卉需需求量以以每年33540的速度度递增。在在花卉生生产方面面，种苗苗质量在在栽

21、培生生产中的的重要性性日益明明显，因因此花卉卉种苗工工厂化生生产是花花卉种苗苗生产的的主要途途径。7.2蔬菜种苗生生产及脱脱毒马铃铃薯、食食用百合合、大蒜蒜等是人人们餐桌桌上的主主要蔬菜菜，消费费量和种种植面积积均很大大，也是是我国出出口创汇汇的主要要品种。这这些品种种随种植植年限的的增加，易易受病毒毒感染，产产量、品品质逐年年下降，运运用组培培脱毒技技术可迅迅速恢复复品种种种性，提提高生产产力。7.3瓜果组培苗苗产业化化草莓果果实中所所含的鞣鞣花酸具具有抗癌癌效果，且且草莓易易栽培、产产量高、经经济效益益好，因因此在江江浙一带带发展迅迅速。但但草莓易易感染各各种病毒毒病，感感病的果果实畸形形

22、、品质质差，一一般减产产30%800%。对对草莓进进行热处处理结合合分生组组织培养养脱毒，去去病毒苗苗可增产产10000kgg6667m22，品质质有较大大提高。甜甜瓜以肉肉质细脆脆、香气气浓郁、味味道甘甜甜而深受受人们喜喜爱，效效益较高高，但长长期种植植会使品品质退化化和混杂杂。可从从大田健健壮植株株上取嫩嫩梢，作作为外植植体组培培生产出出优良种种苗，其其生产性性状优于于种子苗苗，虽具具有缓苗苗时间较较长，苗苗早期生生长势弱弱的特点点，但缓缓苗以后后的种子子苗生长长更日壬壬，后期期能超过过种子苗苗，且苗苗期较短短，开花花结果期期提前，整整齐度大大大提高高，性状状一致，瓜瓜的成品品率明显显提高

23、，完完全保持持所采植植株的优优良性状状，无退退化和变变异现象象发生。欧欧美葡萄萄是当前前最热门门的葡萄萄品种，果果粒大、甜甜度高、价价格昂贵贵、经济济效益高高，如运运用组织织培养快快速繁殖殖技术大大量生产产将具有有良好的的发展前前景。参考文献1杨其其光.名名优特植植物的组组织培养养和快速速繁殖（JJ）.安徽徽科技。220033.111:200-222.2熊丽丽.吴丽丽芳.观观赏花卉卉的组织织培养与与大规模模生产（MM）.北北京：北北京化学学工业出出版社.20003.880-881.3张淑淑红.植植物组织织培养及及其发展展方向（JJ）.垦垦殖与稻稻作，220033,6；43-45.4肖杰杰，张晶晶。论植植物组织织培养在在植物学学研究及及产业化化中的地地位和作作用（JJ），防防护林科科技，220044,4；66-67.5胡彦彦，赵艳艳。植物物组织培培养技术术的应用用以及在在培养过过程中存存在的问问题（JJ），陕陕西师范范大学学学报（自自然科学学版），220044,322（专辑辑）；1130-1344.10