超低温处理植物脱毒研究

1、超低温处理植物脱毒研究进展超低温处理植物脱毒研究进展 演讲人XXX文章综述文章综述植物病毒素有植物癌症之称，在植物体内通过微植物病毒素有植物癌症之称，在植物体内通过微 管组织和胞间连丝进行管组织和胞间连丝进行扩散，干扰植物的新陈代谢、扩散，干扰植物的新陈代谢、 降低作物的产量和品质、甚至导致植物死亡。降低作物的产量和品质、甚至导致植物死亡。但农作但农作 物感染病毒物感染病毒的现的现象非常普遍，自从象非常普遍，自从1892 年俄国微生物年俄国微生物 学家学家Dimini Iwanowsky 发现烟草花叶病毒以来，人类发现烟草花叶病毒以来，人类 发现的植物病毒已多达近千种。发现的植物病毒已多达近千

2、种。全球每年因植物全球每年因植物 病毒造成的经济损失约病毒造成的经济损失约600亿美元。植物病毒已成亿美元。植物病毒已成 为降低农为降低农作物产量和质量的主要因素之一。作物产量和质量的主要因素之一。 Brison 等等 人人 于于 1997 年年 利利 用用 超超 低低 温温 处处 理理 （Cryotherapy）成功脱除李痘病毒（）成功脱除李痘病毒（PPV），脱毒率），脱毒率50%， 是茎尖是茎尖剥离脱毒率剥离脱毒率19%的的2.5倍，标志着超低温处理倍，标志着超低温处理 方法的确立。其后又经过多年方法的确立。其后又经过多年的发展，最终形成了现代的植物脱毒技术。的发展，最终形成了现代的植物脱

3、毒技术。为为 此，作者就超低温处理技术进行综述，以增加人们对此，作者就超低温处理技术进行综述，以增加人们对 该技术的认识，该技术的认识，并对其应用前景进行了简要探讨。并对其应用前景进行了简要探讨。 主要技术主要技术 超低温处理 茎尖剥离 热处理 植物病毒 脱毒 超低温处理的原理超低温处理的原理上世纪上世纪50年代，人们发现病毒在植物体内呈不年代，人们发现病毒在植物体内呈不 均匀分均匀分布，顶端分生组织不含或只含有少量病毒布，顶端分生组织不含或只含有少量病毒18，19， 将该将该部位组织进行培养能够获得脱毒的植株部位组织进行培养能够获得脱毒的植株超低温处理是利用液氮超低温（超低温处理是利用液氮超

4、低温（-196）对植物）对植物 细胞细胞的选择性杀伤，得到存活的顶端分生组织的选择性杀伤，得到存活的顶端分生组织15，20。 分生组织细胞能够分裂和分生组织细胞能够分裂和 自我更新，具有：排列紧密、自我更新，具有：排列紧密、体积小、立方形、核质比体积小、立方形、核质比 高、细胞质浓稠、无成熟液泡高、细胞质浓稠、无成熟液泡的特点。这样的细胞自的特点。这样的细胞自 由水含量低，在超低温环境中细由水含量低，在超低温环境中细胞质保持无定形状胞质保持无定形状 态，或产生不会造成细胞死亡的微小态，或产生不会造成细胞死亡的微小冰粒，从而存活。冰粒，从而存活。 是由于超低是由于超低 温处理对细胞的选择性杀伤，

5、保留顶端分温处理对细胞的选择性杀伤，保留顶端分生组织，杀生组织，杀 伤含有病毒的其他细胞，所以经超低温处理伤含有病毒的其他细胞，所以经超低温处理繁殖而来繁殖而来 的植株很可能是脱毒的。的植株很可能是脱毒的。注：AD：顶端分生区；1-5：第一到第五叶原基；图 中紫色部分显示SPCSV侵染区域。 注：A：未经超低温处理的茎尖；B：超低温处理 后，经过一天复苏培养的茎尖；AD：顶端分生区；LP1： 第一叶原基；LP2：第二叶原基；箭头所指为细胞核清 晰可见的活细胞。 超低温处理的优势超低温处理的优势 脱毒率不受茎尖大小的限制，操作简便易于推广 。茎尖剥离受到茎尖大小的限制，存在脱毒率与成 活率之间的

6、矛盾。茎尖越小脱毒率越高，但是成活率 越低；反之亦然。无论茎尖取的大还是小，能够在超 低温处理后存活的细胞都只是顶端分生组织细胞和 部分叶原基细胞，所以超低温处理不受茎尖大小的限 制。 实验周期短，实验成本低 。茎尖剥离存在脱毒率与成活率之间的矛盾，所以 现在常用的方法是热处理结合茎尖剥离。热处理通常需要3040天，这必然使实验成本提高，室验周期增长。 脱毒率高；超低温处理存活的只是分生区和部分幼 嫩叶原基细胞。 表表1 不同脱毒方法实验周期比较不同脱毒方法实验周期比较超低温处理的不足超低温处理的不足 种间差异大，针对不同品种需要分别建立超低温脱 毒体系：植物品种不同，其组织特性、含水量、以及

7、对超低 温的耐受程度必然有所不同。这就要求超低温处理 实验针对不同植物品种分别建立合适的实验程序。 茎尖成活率低:超低温然对茎尖造 成伤害且延长了茎尖复苏所用的时间；干燥茎尖所使用的玻璃化溶液含有聚乙二醇和 二甲基亚砜（DMSO），这两种药品对植物细胞有毒性 作用。超低温处理实验步骤简介超低温处理实验步骤简介 （1）以 带毒的植物为材料进行组织培养建立试管苗体系； （2）以机械切割的方式获得植物茎尖； （3）对茎尖进行 处理以增强其对干燥和超低温的耐受能力（通常是将 茎尖培养于含有高浓度蔗糖的培养基上，使其脱水）； （4）干燥茎尖以增强其对超低温的耐受力（如，无菌风 干燥或玻璃化处理）； （5）液氮超低温处理（将茎尖置 于液氮中）； （6）茎尖复苏及再生； （7）再生植株的继代 繁殖及相关检测； （8）得到无毒的健康植株展展 望望 超低温处理凭借其诸多优势很可能代替传统的 茎尖剥离成为新一代植物脱毒技术。 理论上，只要能利用超低温保存保存 种质的植物都可以用超低温处理进行脱毒，经超低温处理成功脱毒的健康植物材料还可 以利用实验筛选得到的超低温保存条件进行健康 种质的长期保存