淺談植物組織培養(yǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

楊冉冉

濟(jì)寧市技師學(xué)院 山東濟(jì)寧 272000

植物組織培養(yǎng)指從植物體中分離出滿足需要的組織。植物體的任何一個(gè)細(xì)胞都有長成完整個(gè)體的潛在能力，人們利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)快速獲取優(yōu)良植物株系，為植物組織培養(yǎng)提供了新的思路和方法。近年來，生物技術(shù)學(xué)科發(fā)展較快，植物組織培養(yǎng)技術(shù)得到迅速發(fā)展和推廣，在農(nóng)業(yè)中廣泛應(yīng)用。如何優(yōu)化植物組織培養(yǎng)技術(shù)是當(dāng)前植物組織培養(yǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，探索植物組織培養(yǎng)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 植物組織培養(yǎng)技術(shù)原理

1902年，德國科學(xué)家Haberlandt預(yù)測(cè)植物細(xì)胞具有全能性：植物體的全部遺傳信息存在于每一個(gè)植物細(xì)胞中，因此任何一個(gè)植物細(xì)胞都有可能發(fā)育成為一棵新植株。此后，無數(shù)植物學(xué)家獻(xiàn)身研究，證實(shí)了此假說的正確性，并使植物組織培養(yǎng)技術(shù)誕生并迅速發(fā)展起來。植物組織培養(yǎng)是在指無菌環(huán)境中、適宜條件下，在培養(yǎng)基上培養(yǎng)植物的外植體并使其分化、發(fā)育成一個(gè)新植株。此技術(shù)有兩個(gè)重要的過程：脫分化和再分化。所謂脫分化是指已經(jīng)停止分化或分化程度高的細(xì)胞在適宜的培養(yǎng)條件下獲得再次分裂分化的能力，形成愈傷組織是脫分化成功的標(biāo)志。而后者是指愈傷組織在適宜的誘導(dǎo)條件下，發(fā)育成組織、器官、完整植株。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，植物組織培養(yǎng)技術(shù)現(xiàn)已成熟應(yīng)用于育種、遺傳學(xué)、植物生理學(xué)、植物病理學(xué)等多個(gè)生物學(xué)研究領(lǐng)域；除此之外，醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、園林、工業(yè)等行業(yè)的發(fā)展也離不開組織培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展。因此，組織培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)滲透于多個(gè)領(lǐng)域，現(xiàn)簡單綜述其應(yīng)用研究進(jìn)展。

2 植物組織培養(yǎng)技術(shù)的基本內(nèi)涵

2.1 植物組織培養(yǎng)技術(shù)的定義

組織培養(yǎng)技術(shù)是在人為創(chuàng)造的無菌條件下，將生活的離體器官（如根、莖、葉、莖段、原生質(zhì)體）、組織或細(xì)胞置于培養(yǎng)基內(nèi)，并放在適宜的環(huán)境中進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)，以獲得細(xì)胞、組織或個(gè)體的技術(shù)。這種技術(shù)在基礎(chǔ)理論研究和生產(chǎn)時(shí)間中的作用與日俱增，已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和生物、醫(yī)藥的研究。

2.2 植物組織培養(yǎng)技術(shù)的原理

植物組織培養(yǎng)的原理是細(xì)胞全能性。細(xì)胞全能性是指高度分化的植物體細(xì)胞具有全能性，細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，均具有同樣的或基本相同的成套的遺傳物質(zhì)，只不過在特定條件下才會(huì)表達(dá)，如一定營養(yǎng)的物質(zhì)、激素和其他適宜條件。組織培養(yǎng)基于此原理誘導(dǎo)形成愈傷組織，幫助傷口愈合，在傷口表面新生的組織，再在愈傷組織上形成新的叢生芽。

2.3 植物組織培養(yǎng)技術(shù)的要點(diǎn)

植物組織培養(yǎng)技術(shù)要把握好四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。（1）愈傷組織的培養(yǎng)條件必須無菌，避免微生物的侵入。（2）剛生長不久的莖尖、芽尖，從莖尖生長點(diǎn)出現(xiàn)新的葉原基后，還沒有受到病毒的浸染。（3）組織能培養(yǎng)成植株，細(xì)胞分化程度有高低之分，但植物細(xì)胞全能性不變。（4）組織培養(yǎng)中光照也是重要的條件之一，完成接種工作后，在培養(yǎng)室中培養(yǎng)時(shí)就需要光照條件，一般在光照（日光燈照射），溫度（30℃）中培養(yǎng)。

3 植物組織培養(yǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

3.1 無病毒苗培育

植物在生長過程中都會(huì)受到病毒的危害，其病毒種類可達(dá)到500種以上，有些植物可能會(huì)受到不止一種病毒的危害，這些病毒給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了極大的危害。但由于病毒在植物體內(nèi)分布不均勻，人們可通過取無毒、或病毒含量較少的幼嫩組織或器官進(jìn)行培養(yǎng)，從而有可能得到無病毒苗。目前，應(yīng)用植物組織脫毒技術(shù)已在無性繁殖的農(nóng)作物、果樹、蔬菜等許多植物的常規(guī)生產(chǎn)中得到應(yīng)用，提高了產(chǎn)量或恢復(fù)了原品種的優(yōu)良性狀。

3.2 快速繁殖育苗

快速繁殖技術(shù)是植物組織培養(yǎng)在生產(chǎn)上應(yīng)用最廣泛也最有效的一項(xiàng)技術(shù)。植物組織培養(yǎng)尤其具有生長繁殖快，繁殖周期短，同時(shí)又不受環(huán)境、季節(jié)、氣候的影響，為快速得到農(nóng)作物提供了一條新的途徑。不僅如此，快速繁殖育種技術(shù)還可用于瀕危植物的保護(hù)，新品種的培育等諸多方面。目前，我國已有少數(shù)植物實(shí)現(xiàn)快速繁殖育種技術(shù)的應(yīng)用，試管苗已形成產(chǎn)業(yè)化并大量涌現(xiàn)國際市場(chǎng)。

3.3 花粉、花藥及單倍體育種

花粉培養(yǎng)可以獲得單倍體植株，經(jīng)染色體加倍后可得到純合植物，可縮短育種年限，加快育種進(jìn)程，這使得單倍體育種成為一種新興的育種方式。其培育獲得的純合植株不僅縮短了育種進(jìn)度，同時(shí)還可以通過選擇突變株，使植物獲得更多的優(yōu)良性狀，具有更多的抗逆品質(zhì)，也可擴(kuò)大植物的生長范圍。目前，我國在煙草、小麥、水稻等作物育成新品種上處于領(lǐng)先地位。

3.4 遠(yuǎn)緣雜交育種

在植物種間雜交或種以上的遠(yuǎn)緣雜交中，受精后障礙導(dǎo)致雜交不育給遠(yuǎn)緣雜交帶來了許多困難。采用胚、子房、胚珠培養(yǎng)和試管授精等手段，可以使雜交胚正常發(fā)育并成功培養(yǎng)出雜交后代，通過無性系繁殖獲得數(shù)量多、性狀一致的群體。這種方法在育種實(shí)踐中早已被采用。

3.5 次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)

植物中存在許多人工難以合成但具有顯著藥用或經(jīng)濟(jì)價(jià)值的特殊物質(zhì)。由于環(huán)境惡化和人類需求量的日益增大，許多植物資源正面臨著枯竭的危險(xiǎn)。利用植物組織培養(yǎng)或細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)來生產(chǎn)人們所需要植物所特有的產(chǎn)物，受到了世界許多國家和科學(xué)工作者的極大重視，并取得了不俗的成績。

3.6 植株去毒

植物組織培養(yǎng)技術(shù)的另一個(gè)重要應(yīng)用是植株去毒、快速繁殖。眾所周知，微生物無處不在，在大自然中生長的植物不可避免地會(huì)遭受到病毒的侵害，自然災(zāi)害或人為原因都有可能造成植物死亡，導(dǎo)致農(nóng)作物、經(jīng)濟(jì)作物欠收，損失嚴(yán)重。傳統(tǒng)的農(nóng)藥、殺菌劑等化學(xué)藥物雖能達(dá)到一定的殺菌效果，但由于有機(jī)化合物含有有毒物質(zhì)，對(duì)環(huán)境不友好，甚至?xí)斐赏寥?、水體污染，植物體內(nèi)農(nóng)藥殘留的結(jié)果。而利用組織培養(yǎng)技術(shù)就能及時(shí)解決病毒帶給植物的傷害，并且避免了污染。

4 結(jié)語

植物組織培養(yǎng)技術(shù)的研究任重道遠(yuǎn)?，F(xiàn)階段，雖然在轉(zhuǎn)基因育種、種質(zhì)資源離體保存、植物脫毒和快速繁殖、植物育種等方面得到了應(yīng)用，取得了一定成效，植物組織培養(yǎng)技術(shù)得到了提升，在農(nóng)業(yè)應(yīng)用上取得極大進(jìn)步。但植物組織培養(yǎng)仍然處于發(fā)展階段。