植物組織培養技術(shù)的研究進(jìn)展論文

　　摘 要：植物組織培養技術(shù)作為一種科研手段，發(fā)展異常迅猛.從組織培養的原理、組織培養方法及培養過(guò)程中遇到的問(wèn)題這3方面綜述了近5 a國內植物組織培養的新研究。

　　關(guān)鍵詞：植物組織培養技術(shù)論文

　　引言

　　植物組織培養是20世紀之初，以植物細胞全能性為理論基礎發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，是指在無(wú)菌條件下，將離體的植物器官、組織、細胞以及原生質(zhì)體，在人工配制的環(huán)境里培養成完整的植株，也稱(chēng)離體培養或植物克隆。自1902年德國科學(xué)家Haberlandt提出植物細胞具有全能性理論, 到1934 年美國White 等用番茄根進(jìn)行離體培養證實(shí)這一觀(guān)點(diǎn)以來(lái),植物離體培養技術(shù)在基礎理論和應用研究，已廣泛應用到植物生理學(xué)、病理學(xué)、藥學(xué)、遺傳學(xué)、育種以及生物化學(xué)等各個(gè)研究領(lǐng)域, 成為生物學(xué)科中的重要研究技術(shù)和手段之一[1]。近年來(lái)，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，植物組織培養新方法和新技術(shù)不斷涌現，研究重點(diǎn)也由器官、細胞水平向分子、基因方向轉移。21世紀，生物技術(shù)是最有生命力的一門(mén)學(xué)科，而植物組織培養作為一種基本的試驗技術(shù)和基礎的研究手段，被認為具有巨大的潛力。

　　一、植物組織培養新技術(shù)的研究

　　隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和對植物組織培養技術(shù)的不斷深入研究，一些新的培養方法和技術(shù)不斷出現，為植物組織培養技術(shù)的不斷優(yōu)化和發(fā)展提供了新的途徑。

　　1.新型光源的應用。

　　光是植物生長(cháng)發(fā)育必不可少的重要因素之一，光照長(cháng)短、光質(zhì)、光周期對植物的生長(cháng)、形態(tài)建成、光合作用、新陳代謝以及基因表達均有調控作用。傳統的組織培養光源燈普遍存在壽命短、發(fā)熱量大且不均以及發(fā)光效率不理想等缺點(diǎn)。LED作為植物組織培養光源早在1991年就有栽培試驗。研究發(fā)現, 光質(zhì)比例和光照強度可調的LED 光源比通常植物組織培養使用的熒光燈更能有效地促進(jìn)試管苗的光合作用和生長(cháng)發(fā)育。蔣要衛利用LED作為大花蕙蘭組培苗光源的研究發(fā)現, LED光源可以顯著(zhù)改善大花惠蘭試管苗的生長(cháng)狀況和提高其品質(zhì)[2]。日本的田中道男等運用陰極熒光燈( CCFL)作為文心蘭試管苗光源, 結果表明其地上部干、鮮重和試管苗的高度都有顯著(zhù)提高。另外田中道男等利用SILHOS作為生菜組織培養光源, 獲得了高質(zhì)量的組織培養苗。目前LED是組織培養中最有效的人工照明光源，而CCFL等新型光源是未來(lái)發(fā)展的主要方向。

　　2.開(kāi)放組織培養技術(shù)。

　　傳統的植物組織培養屬于嚴格的封閉式培養，因而造成滅菌成本偏高、培養基易污染、外界環(huán)境調控難度大等缺點(diǎn)。而開(kāi)放組織培養新技術(shù)是在外加抗菌劑的條件下，使植物組織培養脫離嚴格無(wú)菌的操作環(huán)境，在自然開(kāi)放的有菌環(huán)境中進(jìn)行，恰好彌補了這些不足。趙青華等采用開(kāi)放式組培技術(shù)，在培養基中添加抑菌劑，克服了非滅菌條件下魔芋組織培養污染問(wèn)題，有效地簡(jiǎn)化了實(shí)驗步驟，降低了生產(chǎn)成本[3]。何松林的.研究表明在添加抗菌劑的開(kāi)放式組培中，文心蘭試管苗可正常生長(cháng)[4]。開(kāi)放式組織培養突破了封閉式培養的限制，從根本上簡(jiǎn)化了組織培養環(huán)節，使將來(lái)規�；�開(kāi)放式組織培養成為可能。

　　3.光獨立培養技術(shù)。

　　光獨立培養法又稱(chēng)無(wú)糖培養法，是指利用CO2代替葡萄糖作為植物組織培養的碳源，人工控制組織培養苗生長(cháng)所需的光、溫、水、氣、營(yíng)養等條件，促使組織培養苗快速轉變?yōu)樽责B型的培養方式。一方面避免了由葡萄糖引起的雜菌污染；另一方面，增強了組織培養微環(huán)境的人工調控能力。屈云慧等以虎眼萬(wàn)年青為對象的無(wú)糖培養研究表明萬(wàn)年青再生芽的生根率高, 種苗質(zhì)量也優(yōu)于常規培養[5]。肖玉蘭、丁永前等設計的全套無(wú)糖組織培養設備培育出的苗具有抽葉多、植株健壯、節間距短、根系發(fā)達、干物重積累多、光合自養能力強等更優(yōu)良的生物學(xué)性狀。目前，無(wú)糖培養法還處于理論研究和應用的開(kāi)始階段，隨著(zhù)理論研究的不斷深入及相關(guān)配套技術(shù)的不斷完善， 必將成為組織培養技術(shù)的一種重要手段。

　　4.多因子綜合控制技術(shù)。

　　近年來(lái)，隨著(zhù)對植物組織培養機理的深入研究和交叉學(xué)科間的相互促進(jìn)作用，多因子綜合控制的環(huán)境調控設施越來(lái)越多的應用到實(shí)際生產(chǎn)中，大大降低了組織培養成本, 促進(jìn)了組織培養苗商品化的進(jìn)程。崔謹等運用CO2 監控系統對甘薯組培苗進(jìn)行調控的結果表明, 在CO2監控系統方式下培養的甘薯組培苗, 具有生長(cháng)迅速、光合產(chǎn)物積累明顯、葉色深綠、根系發(fā)達等特點(diǎn)[6]。劉文科等設計了一種新型密閉式組培室, 并研制出一套用于該組培室的綜合環(huán)境控制系統[7]。李傳業(yè)等設計的一套能對組培箱內CO2濃度、相對濕度進(jìn)行調控的組織培養微環(huán)境控制系統試驗結果表明, 組織培養箱內CO2摩爾分數和相對濕度達到了預期目標。

　　二、植物組織培養的應用研究

　　植物組織培養技術(shù)的應用主要理論基礎有兩方面。一是細胞全能性，植物修復與完善、快繁脫毒苗、育種、種子和種質(zhì)資源保存、植物檢疫等都是其發(fā)展和應用的成果。二是懸浮培養液，主要應用于植物次生代謝產(chǎn)物的提取。

　　1.“全能性”的應用。

　　植物修復與完善是模擬植物組織培養過(guò)程中器官形成和細胞增殖形成的一套全新理論， 植物脫毒和離體快速繁殖是目前植物組織培養應用最多、最有效的一個(gè)方面，因其快速、無(wú)毒的特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應用于觀(guān)賞植物、園藝作物、經(jīng)濟林木、無(wú)性繁殖作物，并已形成產(chǎn)業(yè)化、商品化。植物組織培養技術(shù)為培育優(yōu)良作物品種開(kāi)辟了新的途徑，利用該技術(shù)，通過(guò)花藥和花粉培養、胚胎培養與細胞融合、細胞無(wú)性系變異、基因工程及突變體篩選等手段，已經(jīng)培育出一大批具有優(yōu)良性狀的植株。借助植物組織培養技術(shù)保存種子和種質(zhì)資源，因其優(yōu)于常規方法的特殊性越來(lái)越受到重視，已在1000多種植物種和品種上得到應用, 并取得很好的效果。

　　2.愈傷組織或懸浮培養液的應用。

　　植物次生代謝物如蛋白質(zhì)、脂肪、糖類(lèi)、藥物、香料、生物堿及其他活性化合物是許多醫藥、食品、香料、色素、農藥和化工產(chǎn)品的重要原料, 其需求量逐年增加。目前，利用組織培養技術(shù)提取植物次生代謝產(chǎn)物因其高效率、高產(chǎn)量的優(yōu)勢已成為主流。用組織培養方法生產(chǎn)微生物以及人工不能合成的藥物或有效成分的研究, 正在不斷深入, 有些已投入工業(yè)化生產(chǎn),預計今后將有更大發(fā)展。

　　三、展望

　　植物組織培養技術(shù)不僅是植物生物學(xué)和生物化學(xué)領(lǐng)域研究的一個(gè)重要的工具，在分子生物學(xué)和農業(yè)生物技術(shù)的研究中也具有重要意義。未來(lái)，一方面植物組織培養會(huì )借助更多的高新新技術(shù)向高效化、智能化、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。另一方面，在生產(chǎn)應用上會(huì )不斷開(kāi)辟新的領(lǐng)域。但是, 長(cháng)期以來(lái), 組織培養幾乎停留在試驗研究上, 在應用生產(chǎn)方面仍有許多局限性。因此, 今后對植物組織培養技術(shù)的應用方面需要進(jìn)一步研究, 以充分發(fā)揮它的應用潛力。

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