植物组织培养的应用及发展前景

1、PAGE PAGE 6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：Q943.11.理论论起源19世纪纪30年年代，德德国 HYPERLINK /view/71739.htm 植物物学家施施莱登和和德国动动物学家家 HYPERLINK /view/638608.htm 施旺创立立了细胞胞学说，根据这这一学说说，如果果给细胞胞提供和和生物体体内一样样的条件件，每个个细胞都都应该能能够独立立生活。19002年，德国植植物学家家哈

2、伯兰兰特在 HYPERLINK /view/226508.htm 细细胞全能能性的理理论是植植物组织织培养的的理论基基础。119588年，一一个振奋奋人心的的消息从从 HYPERLINK /view/2398.htm 美国传向向世界各各地，美美国植物物学家斯斯 HYPERLINK /view/2426249.htm 蒂瓦特特等人，用 HYPERLINK /view/17967.htm 胡萝萝卜韧皮皮部的细细胞进行行培养，终于得得到了完完整 HYPERLINK /view/656232.htm 植株株，并且且这一植植株能够够开花结结果，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

3、。 植物物组织培培养的简简单过程程如下：剪接植植物器官官或组织织经经过 HYPERLINK /view/472847.htm 脱分分化（也也叫去分分化）形形成愈伤伤组织再经经过 HYPERLINK /view/1158101.htm 再分分化形成成组织或或器官经过过培养发发育成一一颗完整整的植株株。 植物物组织培培养的大大致过程程是：在在无菌条条件下，将植物物器官或或组织（如芽、茎尖、根尖或或花药）的一部部分切下下来，用用纤维素素酶与果果胶酶处处理用以以去掉细细胞壁，使之露露出原生生质体，然后放放在适当当的人工工 HYPERLINK /view/72787.htm 培养基基上进行行培养，这些器

4、器官或组组织就会会进行 HYPERLINK /view/35503.htm 细细胞分裂裂，形成成新的组组织。不不过这种种组织没没有发生生分化，只是一一团薄壁壁细胞，叫做 HYPERLINK /view/45094.htm 愈愈伤组织织。在适适合的光光照、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，产生出出植物的的各种器器官和组组织，进进而发育育成一棵棵完整的的植株。 植物组织织培养即即植物无无菌培养养技术，又称离离体培养养，是根根据植物物细胞具具有全能能性的理理论，利利用植物物体离体体的器官官如根、茎、叶叶、茎尖尖、花、果实等等）组织织（如形形成层、表皮、皮层、髓

5、部细细胞、胚胚乳等）或细胞胞（如大大孢子、小孢子子、体细细胞等）以及 HYPERLINK /view/431988.htm 原原生质体体,在无无菌和适适宜的人人工培养养基及光光照、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、不定根根，最后后形成完完整的植植株的学学科2.植物物组织培培养发展展简史植物组组织培养养是200世纪330年代代初期发发展起来来的一项项生物技技术。它它是在人人工配制制的培养养基上，于无菌菌状态下下培养植植物器官官、组织织、细胞胞、原生生质体等等材料的的方法。植植物细胞胞的全能能性是植植物组织织培养的的理论基基础。220世纪纪初，曾曾有人提提出能否否将植物物的

6、薄壁壁细胞培培养成完完整植株株？研究究者从胡胡萝卜根根的韧皮皮部取下下一块组组织，并并在液体体培养基基中培养养，使其其分化出出了愈伤伤组织，从愈伤伤组织又又得到胚胚状体，胚状体体转移到到固体培培养基上上继续培培养后，获得了了完整的的胡萝卜卜试管植植株。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，故在一一定条件件下，它它们均

7、能能发育成成完整植植株，这这就是所所谓的植植物细胞胞全能性性。科学家家在植物物激素对对器官建建成，及及改进培培养基配配方等方方面所取取得的成成果，极极大地推推动了组组织培养养技术的的发展，使这项项技术可可以实际际应用于于快速繁繁殖、品品种改良良等方面面。200世纪550年代代初期，法国科科学家利利用组织织培养技技术成功功地脱除除了染病病大丽花花植株所所携带的的病毒，从而为为脱毒苗苗的生产产提供了了一种可可行的途途径。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，由于细细胞分裂裂素的发发现，使使组织培培养状态态下外植植体芽的的形态建建成

8、成为为可人为为调控的的因素，从而使使在组织织培养状状况下进进行植株株再生成成为现实实。进入入60年年代以后后，组织织培养技技术在基基础理论论、实际际操作方方面不断断取得进进展，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、应用面面广的一一种技术术手段。3.在植植物脱毒毒和快速速繁殖上上的应用用3.1脱脱毒植物脱毒毒和离体体快速繁繁殖是目目前植物物组织培培养应用用最多、最有效效的一个个方面。很多农农作物如如马铃薯薯、甘薯薯、大蒜蒜等都

9、带带有病毒毒，但感感病植株株并非每每个部位位都带有有病毒，Whiite早早在19943年年就发现现植物生生长点附附近的病病毒浓度度很低甚甚至无病病毒。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，则种植植的作物物就不会会或极少少发生病病毒。此此法已在在马铃薯薯、草莓莓等多种种植物上上获得成成功，并并产生了了明显的的经济效效益。3.2快快繁由于运用用组织培培养法繁繁殖植物物的明显显特点是是快速，每年可可以数百百万倍的的速度繁繁殖，因因此，对对一些繁繁殖系数数低、不不能用种种子繁殖殖的名、优、特特植物品品种的繁繁殖，意意义尤为为重

10、大。目前，观赏植植物、园园艺作物物、经济济林木、无性繁繁殖等作作物等部部分或大大部分都都用离体体快繁提提供苗木木，试管管苗已出出现在国国际市场场上并形形成产业业化。4、在植植物育种种上的应应用植物组织织培养技技术对培培育优良良作物品品种开辟辟了新途途径。目目前，国国内外以以把植物物组织培培养普遍遍应用于于作物育育种，并并在以下下几个方方面取得得了较大大的进展展：4.1单单倍体育育种单倍体植植株往往往不能结结实在培培养中用用秋水仙仙素处理理，可使使染色体体加倍，成为纯纯和的二二倍体植植株，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、基因型型一次纯纯和

11、等优优点，因因此，通通过花药药或花粉粉培养的的单倍体体育种，已经作作为一种种崭新的的育种手手段，自自19664年GGuhaa等获得得曼陀罗罗的花药药单倍体体植株以以来，单单倍体育育种在国国际上引引起很大大重视，各国纷纷纷开展展这方面面的研究究工作，已先后后在水稻稻、小麦麦、玉米米、辣椒椒以及许许多药用用植物如如枸杞、人参，平贝母母中获得得单倍体体植株，共计3300多多种。4.2胚胚、子房房、胚珠珠离体培培养植物物胚培养是采采用人工工的方法法在无菌菌条件下下从种子子中将成成熟和未未成熟胚胚分离出出来，在在人工合合成的培培养基上上培养，使它发发育成正正常的植植株，从从而有效效地克服服远缘杂杂交不实

12、实的障碍碍，获得得杂种植植株。胚胚培养已已在500多个科科属中获获得成功功，如亚亚麻、棉棉花、黄黄麻等。从玉米米的的离离体子房房培养，经体外外授粉也也可以获获得种子子。远缘缘杂交中中，可把把未受精精的胚珠珠分离出出来，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，称为“试管受受精”。目前，在这一一方面获获得成功功的自交交或远缘缘杂交不不亲和性性植物有有：矮牵牵牛、普普通小麦麦、黑燕燕麦等。4.3体体细胞杂杂交育种种植物体体细胞杂杂交（pplannt ssomaaticc hyybriidizzatiion）又称原生生质体融融合（PProtto

13、pllastt fuusioon ）是指将将植物不不同种、属，甚甚至科间间的原生生质体通通过人工工方法诱诱导融合合，然后后进行离离体培养养，使其其再生杂杂种植株株的技术术。植物物细胞具具有细胞胞壁，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单单细胞培培养突变变体的选选择与应应用 这是从从细胞水水平改造造植物的的一条途途径。用用单细胞胞培养的的方法诱诱导单细细胞突变变，筛选选需要的的突变体体培养成成植株，经有性性繁殖使使遗传性性状稳定定下来。目前成成功的例例子有：已选育育出抗花花

14、叶病毒毒的甘蔗蔗无性系系;抗11%-2%NaCCl的野野生烟草草细胞株株。4.5三三倍体育育种植物三倍倍体的营营养器官官巨大、生长快快、适应应性和抗抗逆性强强且大多多高度不不育、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

15、;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的三倍体体胚很容容易在生生长发育育中夭折折。4.6诱诱变和筛筛选细胞培养养中，胞胞内遗传传物质会会发生一一些变异异（自发发产生或或诱发产产生），对于这这种变异异进行选选择、利利用也是是育种的的一条好好途径。（一一）筛选选细胞突突变体的的优点1.可在小小规模实实验室对对大量细细胞实施施选择，节省土土地、人人力等，而且不不受环境境条件的的影响。22. 获获得的突突变体不不会出现现整体植植物中的的嵌合现现象，遗遗传稳定定，便于于鉴定。（二）突突变细胞胞选择方方法1. 直接选选择法在培培养基中中直接添添加对细细胞具有有毒害的的物质（如植物物

16、毒素、除草剂剂、高浓浓度重金金属离子子及盐类类等），从大量量的细胞胞中直接接筛选出出抗性细细胞。2. 间接接选择法法有有一些突突变型，不能用用直接选选择法。如抗旱旱性选择择。可选选抗羟基基脯氨酸酸突变体体，以获获得抗旱旱突变体体。脯氨氨酸是植植物适应应干旱的的反应，抗羟基基脯氨酸酸突变体体可大量量合成脯脯氨酸。4.7转转基因育育种 利用植植物组织织培养技技术建立立植物的的遗传再再生体系系是转基基因育种种的关键键所在。我国从从20世世纪800年代已已开始转转基因植植物的研研究，到到19990年，我国自自行研制制的抗烟烟草花叶叶病毒烟烟草在辽辽宁进行行商品化化种植，成为世世界上第第一例商商品化生生

17、产的转转基因植植株。目目前我国国转基因因植株研研发大的的整体水水平在发发展中国国家处于于领先地地位，在在一些领领域已经经进入国国际先进进行列。我国是是世界上上继美国国之后，第二个个拥有自自主研制制抗虫棉棉知识产产权的国国家；我我国抗虫虫转基因因水稻的的研制处处于世界界的先进进水平。我国接接受转基基因生物物安全性性评价的的植物品品种有110000多项，通过国国家安全全性评价价的转基基因作物物有5种种，包括括转基因因抗虫棉棉、耐贮贮藏番茄茄等。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。全世界界已分离离的目的的基因有有1000多个，获得转转基因植植株近2200种种。粮

18、食食作物如如水稻、玉米、马铃薯薯，经济济作物如如棉花、大豆、亚麻、油菜等等，蔬菜菜作物如如番茄、黄瓜、芥菜等等；并且且成功地地将抗病病毒、抗抗虫害、抗除草草剂等有有实用价价值的基基因转入入部分农农作物。5.种质质资源的的保存植物种质质资源的的保存、挽救濒濒于灭绝绝的植物物 长期期以来人人们想了了很多方方法来保保存植物物，如储储存果实实，储存存种子，储存块块根、 HYPERLINK /view/370733.htm 块块茎、种种球、鳞鳞茎；用用常温、低温、变温、低氧、充惰性性气体等等，这些些方法在在一定程程度上收收到了好好的或比比较好的的效果，但仍存存在许多多问题。主要问问题是付付出的代代价高，

19、占的空空间大，保存时时间短，而且易易受环境境条件的的限制。植物组组织培养养结合超超低温保保存技术术，可以以给植物物种质保保存带来来一次大大的飞跃跃。因为为保存一一个细胞胞就相当当与保存存一粒种种子，但但所占的的空间仅仅为原来来的几万万分之一一，而且且在-1193度度的 HYPERLINK /view/139505.htm 液氮氮中可以以长时间间保存，不像种种子那样样需要年年年更新新或经常常更新。 环境的不不断变化化使许多多种类的的植物面面临着灭灭绝的危危险，而而且许多多种植物物已经灭灭绝，留留给人类类的只是是一种遗遗憾。如如何挽救救这些植植物，还还有许许许多多的的动物，已成为为世人关关注的问问

20、题。实实践证明明，通过过组织培培养的方方法可以以使一部部分濒危危的植物物种类得得到延续续和保存存；如果果在结合合超低温温保存技技术，就就可以使使这些植植物得到到较为永永久性的的保存。其实，对大多多数普通通植物来来说，用用组织培培养的方方法保存存其种质质材料，也具有有十分重重要的意意义。因因为，人人们现在在无法预预知哪些些植物会会面临灭灭顶之灾灾，或许许今天看看似繁茂茂的植物物，明天天就可能能被沙漠漠、洪水水、大火火或战争争吞没。 6.有机机化合物物的工业业化生产产 利用植物物组织或或细胞的的大规模模培养7.我国国植物组组织培养养的发展展现状与与前景展展望植物组织织培养作作为一种种有效的的技术手

21、手段已被被广泛应应用于生生产实践践的各个个领域。本文从从植物组组织培养养技术的的应用现现状,指指出植物物组织培培养在植植物学研研究、育育种学研研究的基基础地位位和在林林木花卉卉育苗产产业中的的科技支支撑与保保障作用用。同时时通过对对植物组组织培养养中存在在的问题题进行分分析,结结合当前前国内外外在这一一领域的的一些范范例,提提出了我我国植物物组织培培养的发发展对策策与展望望。园艺植物物组培苗苗工厂化化生产能能快速将将优良品品种转化化为现实实生产力力，在遗遗传育种种、种质质资源保保护、次次生代谢谢物利用用上也将将有很大大的发展展潜力。只要选选好优良良品种，合理布布局、节节约成本本，组培培产业将将

22、会有蓬蓬勃的发发展和广广阔的前前景。7.1花卉种苗苗产业化化生产 花卉卉业是221世纪纪的希望望产业，是社会会经济发发达与文文明程度度的重要要标志，我国目目前花卉卉需求量量以每年年35400的速速度递增增。在花花卉生产产方面，种苗质质量在栽栽培生产产中的重重要性日日益明显显，因此此花卉种种苗工厂厂化生产产是花卉卉种苗生生产的主主要途径径。7.2蔬菜种苗苗生产及及脱毒马马铃薯、食用百百合、大大蒜等是是人们餐餐桌上的的主要蔬蔬菜，消消费量和和种植面面积均很很大，也也是我国国出口创创汇的主主要品种种。这些些品种随随种植年年限的增增加，易易受病毒毒感染，产量、品质逐逐年下降降，运用用组培脱脱毒技术术可迅速速恢复品品种种性性，提高高生产力力。7.3瓜果组培培苗产业业化草莓莓果实中中所含的的鞣花酸酸具有抗抗癌效果果，且草草莓易栽栽培、产产量高、经济效效益好，因此在在江浙一一带发展展迅速。但草莓莓易感染染各种病病毒病，感病的