舉例說出植物組織培養(yǎng)技術(shù)在生產(chǎn)中的意義

熱心網(wǎng)友：（一）增加遺傳變異性，改良作物 單倍體育種：通過花藥培養(yǎng)，從小孢子獲得單倍體植株，染色體加倍后獲得正常二倍體植株，這是一條育種的新途徑。單倍體育種可以縮短育種年限，節(jié)約人力物力，較快地獲得優(yōu)良品種，目前已有四十多種植物獲得了單倍體植株。我國在水稻、小麥、煙草、柏樹、橡膠、辣椒等植物的單倍體育種的工作上，處于領(lǐng)先地位。 胚培養(yǎng)、子房培養(yǎng)、胚珠培養(yǎng)：為了克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，可采用胚、子房、胚珠培養(yǎng)和試管受精等手段。最早成功的例子是兩個(gè)栽培種亞麻的雜交胚發(fā)生敗育，利有雜種胚培養(yǎng)克服了一些障礙，得到種子。現(xiàn)在在棉花、黃麻上也獲得成功。從玉米的離體子房培養(yǎng)，經(jīng)體外受粉可以得到種子。 突變體的選擇和應(yīng)用：由于植物的單細(xì)胞培養(yǎng)成功，可以用這個(gè)方法誘發(fā)單細(xì)胞進(jìn)行突變，通過篩選所需要的突變體，然后使細(xì)胞分化成植株，再通過有性世代使遺傳性穩(wěn)定下來，這是從細(xì)胞水平來改造植物的一種途徑。除細(xì)胞外，愈傷組織、花藥、原生質(zhì)體都可誘發(fā)突變。70年代以來，世界各國在這方面已有不少成功的例子，如：已選育出抗花葉病毒的甘蔗無性系，抗1-2%NaCl的野生煙草細(xì)胞株，抗除草劑的白三葉草細(xì)胞株等。 體細(xì)胞雜七雜八交和遺傳工程：自1960年以來用酶法獲得大量有活力的植物原生質(zhì)體，現(xiàn)已從四十多種植物的原生質(zhì)體產(chǎn)生出再生植株。通過異種原生質(zhì)體的相互融合（即體細(xì)胞雜交）為植物育種工作開闊新的途徑。原生質(zhì)體融合的工作自1972年Carlson在兩個(gè)煙草種間成功以來，現(xiàn)在除種內(nèi)與種間能獲得雜種植株外，在屬間甚至不同科的植物間亦做了許多工作，如煙草與大豆、煙草與天仙子、矮牽牛與小花矮牽牛、番茄與矮牽牛等都得到了雜種植株。 此外，通過原生質(zhì)體融合，并以選擇胞質(zhì)鏈霉素抗性做手段以轉(zhuǎn)移煙草的雄性不育性狀，或通過原生質(zhì)體融合轉(zhuǎn)移胞質(zhì)的抗林可霉素因子都得到成功。 原生質(zhì)體沒有胞壁，容易接受外來的引入物質(zhì)。由于致癌農(nóng)桿菌可以使多種植物形成腫瘤，以及已發(fā)現(xiàn)它所帶的Ti質(zhì)?？梢杂行У牟迦胫参锛?xì)胞的基因組中，所以一些研究者也設(shè)想能否以Ti質(zhì)粒作為載體，與固氮基因重組后轉(zhuǎn)入植物的細(xì)胞中，如能實(shí)現(xiàn)將固氮基因轉(zhuǎn)到非豆科植物如水稻、小麥、玉米等作物中，則遺傳工程在創(chuàng)新植物類型上的前景，無疑是非常廣闊的。 （二）繁殖植物 組織培養(yǎng)中從一個(gè)單細(xì)胞，一塊愈傷組織，一個(gè)芽（或其它器官）都可以獲得無性系。無性系就是用植物體細(xì)胞繁殖所獲得的后代。用植物組織培養(yǎng)技術(shù)繁殖的無性系可概括為五個(gè)類型： 原球莖：細(xì)胞或組織培養(yǎng)經(jīng)原球莖途徑分化成植株。大部分蘭花屬于這一類型，即蘭花的各個(gè)部分的離體組織都能誘導(dǎo)形成原球莖，再經(jīng)培養(yǎng)分化形成植株。 器官發(fā)生型：即從細(xì)胞或愈傷組織培養(yǎng)通過不定芽形成植株，如煙草愈傷組織培養(yǎng)分化所得的植株。 胚狀體發(fā)生型：從細(xì)胞或愈傷組織通過胚狀體途徑，即由球形期、魚雷期、心形期、子葉期經(jīng)成熟胚發(fā)育成植株，如胡蘿卜體細(xì)胞培養(yǎng)可通過胚狀體途徑形成植株。 器官型：從離休珠莖、花芽、葉、鱗片等，亦即從離體的母體組織直接產(chǎn)生小植株，如貝母、百合等。 無菌短枝扦插；選取已發(fā)育成熟的腋芽，連同短枝經(jīng)表面滅菌后在無菌條件下培養(yǎng)，使其生根。腋芽可用生長激素處理促使其萌發(fā)。這一方法在較短時(shí)間內(nèi)即可獲得一個(gè)植株。對保存珍貴的優(yōu)良樹種或花卉品種是簡易而有效的方法。 通過組織培養(yǎng)可以做到快速繁殖。1年中從一個(gè)芽得到103-106個(gè)芽，達(dá)到快速目的?，F(xiàn)在在國內(nèi)外已掀起"試管苗"熱，許多花卉、林木、果樹、蔬菜都可通過組織培養(yǎng)進(jìn)行大規(guī)模的無性繁殖。國外在草莓、蘋果、柑桔、蘭花、石竹、鐵線蓮、杜鵑、月季、桉樹等進(jìn)行快速繁殖已達(dá)到商品化。我國近年來已獲成功的有甘蔗、月季、菊花、無籽西瓜、櫟樹、山楂、獼猴桃、雪松等。 通過組織培養(yǎng)可以進(jìn)行無病毒植株的培育。病毒是植物的嚴(yán)重病害，病毒病的種類不下五百多種。受害的糧食作物有水稻、小麥、馬鈴薯、甘薯，蔬菜作物有：油菜、大蒜，果樹有：柑桔、蘋果、棗，花卉有：唐菖蒲、石竹、蘭花等。防治無方，只好拔除病株，因而造成很大經(jīng)濟(jì)損失。病毒在植株上的分布是不均一的，老葉、老的組織和器官病毒含量高，幼嫩的未成熟組織和器官病毒含量較低，生長點(diǎn)幾乎不含病毒或病毒較少。1952年法國Morel用生長點(diǎn)培養(yǎng)法獲得無病毒植株成功，以后許多國家開展了這方面的工作。目前已在馬鈴薯、甘薯、大蒜、石竹、百合、蘭花、草霉等植物上得到成功。如果采用0.1毫米以下的生長點(diǎn)，則培養(yǎng)時(shí)間長（1-1.5年），成活率低，故目前已多用0.1-0.5毫米大小生長點(diǎn)，結(jié)合熱處理培育無病毒苗。在我國已獲得馬鈴薯無病毒苗，并進(jìn)行了推廣種植，在廣東省進(jìn)行了柑桔無病毒苗的培育。 （三）有用化合物的工業(yè)化生產(chǎn) 組織培養(yǎng)除了在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用外，目前世界各國都在重視另一個(gè)方面，即有用化合物的工業(yè)化生產(chǎn)。有用化合物包括藥物、橡膠、香精油、色素……等。這些化合物許多都是高等植物的次生代謝物，有些化合物還不能大規(guī)模地人工合成，而靠植物產(chǎn)生這些化合物來源有限。因此，利用組織培養(yǎng)方法，培養(yǎng)植物的某些器官或愈傷組織，并篩選出高產(chǎn)、高合成能力、生長快的細(xì)胞株系，以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，是一條行之有效的途徑。 次生代謝物的研究和組織培養(yǎng)方面，進(jìn)行工作最多的是聯(lián)邦德國和日本。用組織培養(yǎng)可以生產(chǎn)的化合物有強(qiáng)心苷、吲哚生物堿、黃連素、輔酶Q10等，現(xiàn)已選出高產(chǎn)的細(xì)胞系，大規(guī)模生產(chǎn)亦有成效。人參為我國名貴藥材，現(xiàn)今因野生資源缺少，多用人工栽培，但人參生長慢，6年才有10克左右的人參根（干重），采用組織培養(yǎng)方法可比天然生長速度提高上百倍左右。我國科學(xué)家羅士韋早在1963年就成功地培育了人參的組織，但此工作后被迫中斷。近年來，南京藥學(xué)院丁家宜利用組織培養(yǎng)生產(chǎn)出人參干粉。在組織培養(yǎng)中生長速度為0.5克o升-1o日-1(干重)，比栽培人參0.004.5克o日-1o根-1約高100倍以上，并可在20天左右周期內(nèi)有10-20升大瓶中進(jìn)行小批量生產(chǎn)，每升得13.9克，其藥用成分和藥理活性與商品人參相似或更優(yōu)，現(xiàn)已投入中試生產(chǎn)。這是我國第一個(gè)用組織培養(yǎng)進(jìn)行藥的工業(yè)化生產(chǎn)的例子（見南京藥學(xué)院學(xué)報(bào)，2期，61-76頁，1981年）。 在這方面尚待解決的問題是：（1）選出的細(xì)胞系中次生物質(zhì)的產(chǎn)量是否高于起源植物；（2）繼代培養(yǎng)后生物合成能力是否能保持；（3）生長是否快速；（4）成材一核算問題。 （四）培養(yǎng)物質(zhì)溫貯藏和種質(zhì)庫的建立 在液氮（-196℃）條件下，加入冷凍保護(hù)劑，可使組織培養(yǎng)物的代謝水平降低，有利于細(xì)胞、胚狀體、試管苗、愈傷組織等的長期保存。據(jù)報(bào)導(dǎo)，冷凍保存的胡蘿卜胚狀體，在保存1年后仍有再生成植株的能力，有些國家已利用此方法建立了種質(zhì)庫，但我國在這方面仍是空白。 在國際上一個(gè)新的動向是"人工種子"的試驗(yàn)。所謂"人工種子"，是指以胚狀體為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝的種子。在適宜條件下它萌發(fā)長成幼苗。據(jù)美國遺傳公司報(bào)道，美國科學(xué)家已成功地把芹菜，苜蓿，花椰菜的胚狀體包裝成人工種子，并得到較高的萌發(fā)率，這些人工種子已生產(chǎn)并投放市場。我國科學(xué)工作者成功地研制成水稻人工種子。可見，組織培養(yǎng)將在遺傳育種、作物改良和改革作物栽培中獲得更大的成效。