植物組織培養(yǎng)技術(shù)的研究進(jìn)展論文
摘 要：植物組織培養(yǎng)技術(shù)作為一種科研手段，發(fā)展異常迅猛.從組織培養(yǎng)的原理、組織培養(yǎng)方法及培養(yǎng)過(guò)程中遇到的問(wèn)題這3方面綜述了近5 a國(guó)內(nèi)植物組織培養(yǎng)的新研究。
關(guān)鍵詞：植物組織培養(yǎng)技術(shù)論文
引言
植物組織培養(yǎng)是20世紀(jì)之初，以植物細(xì)胞全能性為理論基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的一門新興技術(shù)，是指在無(wú)菌條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞以及原生質(zhì)體，在人工配制的環(huán)境里培養(yǎng)成完整的植株，也稱離體培養(yǎng)或植物克隆。自1902年德國(guó)科學(xué)家Haberlandt提出植物細(xì)胞具有全能性理論, 到1934 年美國(guó)White 等用番茄根進(jìn)行離體培養(yǎng)證實(shí)這一觀點(diǎn)以來(lái),植物離體培養(yǎng)技術(shù)在基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究，已廣泛應(yīng)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)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，植物組織培養(yǎng)新方法和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，研究重點(diǎn)也由器官、細(xì)胞水平向分子、基因方向轉(zhuǎn)移。21世紀(jì)，生物技術(shù)是最有生命力的一門學(xué)科，而植物組織培養(yǎng)作為一種基本的試驗(yàn)技術(shù)和基礎(chǔ)的研究手段，被認(rèn)為具有巨大的潛力。
一、植物組織培養(yǎng)新技術(shù)的研究
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和對(duì)植物組織培養(yǎng)技術(shù)的不斷深入研究，一些新的培養(yǎng)方法和技術(shù)不斷出現(xiàn)，為植物組織培養(yǎng)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(yīng)用。
光是植物生長(zhǎng)發(fā)育必不可少的重要因素之一，光照長(zhǎng)短、光質(zhì)、光周期對(duì)植物的生長(zhǎng)、形態(tài)建成、光合作用、新陳代謝以及基因表達(dá)均有調(diào)控作用。傳統(tǒng)的組織培養(yǎng)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(yǎng)光源早在1991年就有栽培試驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn), 光質(zhì)比例和光照強(qiáng)度可調(diào)的LED 光源比通常植物組織培養(yǎng)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(zhǎng)發(fā)育。蔣要衛(wèi)利用LED作為大花蕙蘭組培苗光源的研究發(fā)現(xiàn), LED光源可以顯著改善大花惠蘭試管苗的生長(zhǎng)狀況和提高其品質(zhì)[2]。日本的田中道男等運(yùn)用陰極熒光燈( CCFL)作為文心蘭試管苗光源, 結(jié)果表明其地上部干、鮮重和試管苗的高度都有顯著提高。另外田中道男等利用SILHOS作為生菜組織培養(yǎng)光源, 獲得了高質(zhì)量的組織培養(yǎng)苗。目前LED是組織培養(yǎng)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.開放組織培養(yǎng)技術(shù)。
傳統(tǒng)的植物組織培養(yǎng)屬于嚴(yán)格的封閉式培養(yǎng)，因而造成滅菌成本偏高、培養(yǎng)基易污染、外界環(huán)境調(diào)控難度大等缺點(diǎn)。而開放組織培養(yǎng)新技術(shù)是在外加抗菌劑的條件下，使植物組織培養(yǎng)脫離嚴(yán)格無(wú)菌的操作環(huán)境，在自然開放的有菌環(huán)境中進(jìn)行，恰好彌補(bǔ)了這些不足。趙青華等采用開放式組培技術(shù)，在培養(yǎng)基中添加抑菌劑，克服了非滅菌條件下魔芋組織培養(yǎng)污染問(wèn)題，有效地簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)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放式組培中，文心蘭試管苗可正常生長(zhǎng)[4]。開放式組織培養(yǎng)突破了封閉式培養(yǎng)的限制，從根本上簡(jiǎn)化了組織培養(yǎng)環(huán)節(jié)，使將來(lái)規(guī)�；_放式組織培養(yǎng)成為可能。
3.光獨(dú)立培養(yǎng)技術(shù)。
光獨(dú)立培養(yǎng)法又稱無(wú)糖培養(yǎng)法，是指利用CO2代替葡萄糖作為植物組織培養(yǎng)的碳源，人工控制組織培養(yǎng)苗生長(zhǎng)所需的光、溫、水、氣、營(yíng)養(yǎng)等條件，促使組織培養(yǎng)苗快速轉(zhuǎn)變?yōu)樽责B(yǎng)型的培養(yǎng)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(qiáng)了組織培養(yǎng)微環(huán)境的人工調(diào)控能力。屈云慧等以虎眼萬(wàn)年青為對(duì)象的無(wú)糖培養(yǎng)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(guī)培養(yǎng)[5]。肖玉蘭、丁永前等設(shè)計(jì)的全套無(wú)糖組織培養(yǎng)設(shè)備培育出的苗具有抽葉多、植株健壯、節(jié)間距短、根系發(fā)達(dá)、干物重積累多、光合自養(yǎng)能力強(qiáng)等更優(yōu)良的生物學(xué)性狀。目前，無(wú)糖培養(yǎng)法還處于理論研究和應(yīng)用的開始階段，隨著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(yǎng)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)，隨著對(duì)植物組織培養(yǎng)機(jī)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(diào)控設(shè)施越來(lái)越多的應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，大大降低了組織培養(yǎng)成本, 促進(jìn)了組織培養(yǎng)苗商品化的進(jìn)程。崔謹(jǐn)?shù)冗\(yùn)用CO2 監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)甘薯組培苗進(jìn)行調(diào)控的結(jié)果表明, 在CO2監(jiān)控系統(tǒng)方式下培養(yǎng)的甘薯組培苗, 具有生長(zhǎng)迅速、光合產(chǎn)物積累明顯、葉色深綠、根系發(fā)達(dá)等特點(diǎn)[6]。劉文科等設(shè)計(jì)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(tǒng)[7]。李傳業(yè)等設(shè)計(jì)的一套能對(duì)組培箱內(nèi)CO2濃度、相對(duì)濕度進(jìn)行調(diào)控的組織培養(yǎng)微環(huán)境控制系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果表明, 組織培養(yǎng)箱內(nèi)CO2摩爾分?jǐn)?shù)和相對(duì)濕度達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
二、植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用研究
植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用主要理論基礎(chǔ)有兩方面。一是細(xì)胞全能性，植物修復(fù)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(yīng)用的成果。二是懸浮培養(yǎng)液，主要應(yīng)用于植物次生代謝產(chǎn)物的提取。
1.“全能性”的應(yīng)用。
植物修復(fù)與完善是模擬植物組織培養(yǎng)過(guò)程中器官形成和細(xì)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(yǎng)應(yīng)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(yīng)用于觀賞植物、園藝作物、經(jīng)濟(jì)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(yǎng)技術(shù)為培育優(yōu)良作物品種開辟了新的途徑，利用該技術(shù)，通過(guò)花藥和花粉培養(yǎng)、胚胎培養(yǎng)與細(xì)胞融合、細(xì)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(yǎng)技術(shù)保存種子和種質(zhì)資源，因其優(yōu)于常規(guī)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(yīng)用, 并取得很好的效果。
2.愈傷組織或懸浮培養(yǎng)液的應(yīng)用。
植物次生代謝物如蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿及其他活性化合物是許多醫(yī)藥、食品、香料、色素、農(nóng)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(yǎng)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(shì)已成為主流。用組織培養(yǎng)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(yù)計(jì)今后將有更大發(fā)展。
三、展望
植物組織培養(yǎng)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(nóng)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(yǎng)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(yīng)用上會(huì)不斷開辟新的領(lǐng)域。但是, 長(zhǎng)期以來(lái), 組織培養(yǎng)幾乎停留在試驗(yàn)研究上, 在應(yīng)用生產(chǎn)方面仍有許多局限性。因此, 今后對(duì)植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用方面需要進(jìn)一步研究, 以充分發(fā)揮它的應(yīng)用潛力。
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