段瑩星

[摘 要]近年來(lái)，植物組織培養(yǎng)技術(shù)發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛，已經(jīng)成為了一門(mén)基礎(chǔ)的生物學(xué)技術(shù)。本文綜述了植物組織培養(yǎng)技術(shù)在單倍體育種、種質(zhì)庫(kù)保存、人工種子、去毒快繁等方面的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]植物；組織培養(yǎng)；應(yīng)用

[中圖分類(lèi)號(hào)]S567.79 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

1 植物組織培養(yǎng)技術(shù)原理

1902年，德國(guó)科學(xué)家Haberlandt預(yù)測(cè)植物細(xì)胞具有全能性：植物體的全部遺傳信息存在于每一個(gè)植物細(xì)胞中，因此任何一個(gè)植物細(xì)胞都有可能發(fā)育成為一棵新植株。此后，無(wú)數(shù)植物學(xué)家獻(xiàn)身研究，證實(shí)了此假說(shuō)的正確性，并使植物組織培養(yǎng)技術(shù)誕生并迅速發(fā)展起來(lái)。植物組織培養(yǎng)是在指無(wú)菌環(huán)境中、適宜條件下，在培養(yǎng)基上培養(yǎng)植物的外植體并使其分化、發(fā)育成一個(gè)新植株。此技術(shù)有兩個(gè)重要的過(guò)程：脫分化和再分化。所謂脫分化是指已經(jīng)停止分化或分化程度高的細(xì)胞在適宜的培養(yǎng)條件下獲得再次分裂分化的能力，形成愈傷組織是脫分化成功的標(biāo)志。而后者是指愈傷組織在適宜的誘導(dǎo)條件下，發(fā)育成組織、器官、完整植株。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，植物組織培養(yǎng)技術(shù)現(xiàn)已成熟應(yīng)用于育種、遺傳學(xué)、植物生理學(xué)、植物病理學(xué)等多個(gè)生物學(xué)研究領(lǐng)域；除此之外，醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、園林、工業(yè)等行業(yè)的發(fā)展也離不開(kāi)組織培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展。因此，組織培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)滲透于多個(gè)領(lǐng)域，現(xiàn)簡(jiǎn)單綜述其應(yīng)用研究進(jìn)展。

2 應(yīng)用進(jìn)展

2.1 單倍體育種

本物種配子染色體組數(shù)等于體細(xì)胞染色體組數(shù)的細(xì)胞稱(chēng)為單倍體細(xì)胞。植物的單倍體細(xì)胞包括花粉、花藥、胚珠和未受精的子房細(xì)胞等，通過(guò)誘導(dǎo)這些細(xì)胞發(fā)育成單倍體植株，再經(jīng)過(guò)秋水仙素等合適的處理，使染色體加倍，從而使植物恢復(fù)原來(lái)的染色體組數(shù)以獲得正常植株的育種方法叫做單倍體育種。單倍體育種經(jīng)過(guò)近60年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域：莊稼如馬鈴薯、紅薯、小麥、高粱等的育種中，研究證明，單倍體育種大大縮短了育種周期；經(jīng)濟(jì)作物如煙草、番茄、棉花、蘋(píng)果等的育種中，試驗(yàn)表明單倍體育種可以獲得純合的二倍體，具有可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；園林植物如：牡丹、菊花、吊蘭、多肉等多種觀賞植物中，實(shí)際證明單倍體育種增加了突變頻率，為培育新品種提供了可能。我國(guó)單倍體育種技術(shù)的運(yùn)用已經(jīng)非常成熟，上世紀(jì)七十年代以來(lái)，我國(guó)科學(xué)家培育出的煙草“單育1號(hào)”、水稻“中華8號(hào)”等品種已經(jīng)被多國(guó)科學(xué)家承認(rèn)，在此技術(shù)的應(yīng)用上處于世界先列水平。

2.2 種質(zhì)庫(kù)保存

近年來(lái)，由于無(wú)法規(guī)避的自然災(zāi)害和社會(huì)發(fā)展所必需的人類(lèi)活動(dòng)已經(jīng)破壞了一部分植物的種質(zhì)資源，導(dǎo)致了像紅豆杉、銀杏這些珍稀植物種瀕危。為保證物種資源多樣性，發(fā)展植物種質(zhì)資源保存技術(shù)顯得無(wú)比重要。目前，我國(guó)主要運(yùn)用原位保存和移位保存兩種方式保護(hù)種質(zhì)資源。其中移位保存中的種質(zhì)庫(kù)保存是較普遍的被子植物保存方法——種子保存，無(wú)性繁殖的多年生植物常靠種質(zhì)圃的方式保存。但是這兩種方法存在保存時(shí)間短、保存質(zhì)量低、耗費(fèi)人力物力等不足之處。而植物組織培養(yǎng)保存種質(zhì)資源就能克服這些缺點(diǎn)。甘薯試管苗庫(kù)和馬鈴薯試管苗庫(kù)是我國(guó)通過(guò)植物組織培養(yǎng)成功建立的兩個(gè)試管苗庫(kù)，把離體組織保存在試管里可以有效保存種質(zhì)資源。除此之外，超低溫保存技術(shù)也日漸興起。所謂冷凍保存就是把離體植物組織用防凍材料保護(hù)處理后置于-196℃液氮環(huán)境中，此時(shí)細(xì)胞代謝完全停止，并阻斷了變異的可能性，可以達(dá)到長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定保存種質(zhì)資源的目的。由此可見(jiàn)，利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)保存種質(zhì)資源是必然的發(fā)展趨勢(shì)。

2.3 人工種子

隨著植物組織培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家們模仿天然種子構(gòu)想并發(fā)明出了人工種子，這一發(fā)明建立在胚狀體的發(fā)現(xiàn)上。所謂胚狀體是在離體培養(yǎng)未受精的細(xì)胞發(fā)育成的形狀、功能都類(lèi)似胚的細(xì)胞團(tuán)，最先在胡蘿卜離體培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)。眾所周知，天然種子一般是由種皮、子葉、胚乳和胚組成。上文提到的人工胚狀體相當(dāng)于天然種子中的胚，完整植株就由胚發(fā)育而來(lái)。具有保護(hù)胚狀體功能的人工種皮和人工配制的各種適合胚發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)作用類(lèi)似于種皮和胚乳。攜帶方便、易于保存、保存時(shí)間長(zhǎng)、成苗率高、節(jié)約糧食等都是人工種子帶來(lái)的益處。據(jù)報(bào)道，能大量產(chǎn)生胚狀體的植株有117種，可見(jiàn)人工種子具有廣闊的應(yīng)用前景。我國(guó)已經(jīng)從事了將近40年的人工種子的研究，雖然部分植株的人工種子研制已經(jīng)相當(dāng)成熟，例如胡蘿卜的人工種子制作。但是仍然存在待解決的技術(shù)問(wèn)題，如：人工種皮昂貴且生產(chǎn)質(zhì)量難以控制、人工胚乳配比難以掌握、發(fā)芽要求高等，這就要求我國(guó)有更多技術(shù)類(lèi)人才投身試驗(yàn)。

2.4 植株去毒

植物組織培養(yǎng)技術(shù)的另一個(gè)重要應(yīng)用是植株去毒、快速繁殖。眾所周知，微生物無(wú)處不在，在大自然中生長(zhǎng)的植物不可避免地會(huì)遭受到病毒的侵害，自然災(zāi)害或人為原因都有可能造成植物死亡，導(dǎo)致農(nóng)作物、經(jīng)濟(jì)作物欠收，損失嚴(yán)重。傳統(tǒng)的農(nóng)藥、殺菌劑等化學(xué)藥物雖能達(dá)到一定的殺菌效果，但由于有機(jī)化合物含有有毒物質(zhì)，對(duì)環(huán)境不友好，甚至?xí)斐赏寥?、水體污染，植物體內(nèi)農(nóng)藥殘留的結(jié)果。而利用組織培養(yǎng)技術(shù)就能及時(shí)解決病毒帶給植物的傷害，并且避免了污染。具體做法為：選取一株植物上沒(méi)有被感染的健康組織（例如莖尖）經(jīng)過(guò)特殊處理使組織細(xì)胞脫分化成愈傷組織，經(jīng)再分化獲得完整無(wú)毒植株。根據(jù)培養(yǎng)規(guī)模，一塊離體組織在一年內(nèi)可以分化得到數(shù)萬(wàn)株無(wú)毒苗，具有效率高、速度快、成本低的優(yōu)點(diǎn)。世界上已經(jīng)成功離體脫毒的常規(guī)作物有果樹(shù)、蔬菜等，我國(guó)的甘蔗、香蕉、蘋(píng)果等果蔬的組織培養(yǎng)脫毒技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，顯而易見(jiàn)的，組織培養(yǎng)去毒快繁技術(shù)應(yīng)用前景廣闊。

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