植物組織培養技術的研究進展論文

植物組織培養技術的研究進展論文

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

　　關鍵詞：植物組織培養技術論文

　　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展起來的一門新興技術，是指在無菌條件下，將離體的植物器官、組織、細胞以及原生質體，在人工配製的環境裡培養成完整的植株，也稱離體培養或植物克隆。自1902年德國科學家Haberlandt提出植物細胞具有全能性理論, 到1934 年美國White 等用番茄根進行離體培養證實這一觀點以來,植物離體培養技術在基礎理論和應用研究，已廣泛應用到植物生理學、病理學、藥學、遺傳學、育種以及生物化學等各個研究領域, 成為生物學科中的重要研究技術和手段之一[1]。近年來，隨著科學技術的不斷髮展，植物組織培養新方法和新技術不斷湧現，研究重點也由器官、細胞水平向分子、基因方向轉移。21世紀，生物技術是最有生命力的一門學科，而植物組織培養作為一種基本的試驗技術和基礎的研究手段，被認為具有巨大的潛力。

　　一、植物組織培養新技術的研究

　　隨著科學技術的發展和對植物組織培養技術的不斷深入研究，一些新的培養方法和技術不斷出現，為植物組織培養技術的不斷最佳化和發展提供了新的途徑。

　　1.新型光源的應用。

　　光是植物生長髮育必不可少的重要因素之一，光照長短、光質、光週期對植物的生長、形態建成、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、發熱量大且不均以及發光效率不理想等缺點。LED作為植物組織培養光源早在1991年就有栽培試驗。研究發現, 光質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試管苗的光合作用和生長髮育。蔣要衛利用LED作為大花蕙蘭組培苗光源的研究發現, LED光源可以顯著改善大花惠蘭試管苗的生長狀況和提高其品質[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, 結果表明其地上部幹、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作為生菜組織培養光源, 獲得了高質量的組織培養苗。目前LED是組織培養中最有效的人工照明光源，而CCFL等新型光源是未來發展的主要方向。

　　2.開放組織培養技術。

　　傳統的植物組織培養屬於嚴格的封閉式培養，因而造成滅菌成本偏高、培養基易汙染、外界環境調控難度大等缺點。而開放組織培養新技術是在外加抗菌劑的條件下，使植物組織培養脫離嚴格無菌的操作環境，在自然開放的有菌環境中進行，恰好彌補了這些不足。趙青華等採用開放式組培技術，在培養基中新增抑菌劑，克服了非滅菌條件下魔芋組織培養汙染問題，有效地簡化了實驗步驟，降低了生產成本[3]。何松林的.研究表明在新增抗菌劑的開放式組培中，文心蘭試管苗可正常生長[4]。開放式組織培養突破了封閉式培養的限制，從根本上簡化了組織培養環節，使將來規模化開放式組織培養成為可能。

　　3.光獨立培養技術。

　　光獨立培養法又稱無糖培養法，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所需的光、溫、水、氣、營養等條件，促使組織培養苗快速轉變為自養型的培養方式。一方面避免了由葡萄糖引起的雜菌汙染；另一方面，增強了組織培養微環境的人工調控能力。屈雲慧等以虎眼萬年青為物件的無糖培養研究表明萬年青再生芽的生根率高, 種苗質量也優於常規培養[5]。肖玉蘭、丁永前等設計的全套無糖組織培養裝置培育出的苗具有抽葉多、植株健壯、節間距短、根系發達、幹物重積累多、光合自養能力強等更優良的生物學性狀。目前，無糖培養法還處於理論研究和應用的開始階段，隨著理論研究的不斷深入及相關配套技術的不斷完善， 必將成為組織培養技術的一種重要手段。

　　4.多因子綜合控制技術。

　　近年來，隨著對植物組織培養機理的深入研究和交叉學科間的相互促進作用，多因子綜合控制的環境調控設施越來越多的應用到實際生產中，大大降低了組織培養成本, 促進了組織培養苗商品化的程序。崔謹等運用CO2 監控系統對甘薯組培苗進行調控的結果表明, 在CO2監控系統方式下培養的甘薯組培苗, 具有生長迅速、光合產物積累明顯、葉色深綠、根系發達等特點[6]。劉文科等設計了一種新型密閉式組培室, 並研製出一套用於該組培室的綜合環境控制系統[7]。李傳業等設計的一套能對組培箱內CO2濃度、相對溼度進行調控的組織培養微環境控制系統試驗結果表明, 組織培養箱內CO2摩爾分數和相對溼度達到了預期目標。

　　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、種子和種質資源儲存、植物檢疫等都是其發展和應用的成果。二是懸浮培養液，主要應用於植物次生代謝產物的提取。

　　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、最有效的一個方面，因其快速、無毒的特點，已經廣泛應用於觀賞植物、園藝作物、經濟林木、無性繁殖作物，並已形成產業化、商品化。植物組織培養技術為培育優良作物品種開闢了新的途徑，利用該技術，透過花葯和花粉培養、胚胎培養與細胞融合、細胞無性系變異、基因工程及突變體篩選等手段，已經培育出一大批具有優良性狀的植株。藉助植物組織培養技術儲存種子和種質資源，因其優於常規方法的特殊性越來越受到重視，已在1000多種植物種和品種上得到應用, 並取得很好的效果。

　　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、脂肪、糖類、藥物、香料、生物鹼及其他活性化合物是許多醫藥、食品、香料、色素、農藥和化工產品的重要原料, 其需求量逐年增加。目前，利用組織培養技術提取植物次生代謝產物因其高效率、高產量的優勢已成為主流。用組織培養方法生產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, 有些已投入工業化生產,預計今後將有更大發展。

　　三、展望

　　植物組織培養技術不僅是植物生物學和生物化學領域研究的一個重要的工具，在分子生物學和農業生物技術的研究中也具有重要意義。未來，一方面植物組織培養會藉助更多的高新新技術向高效化、智慧化、產業化方向發展。另一方面，在生產應用上會不斷開闢新的領域。但是, 長期以來, 組織培養幾乎停留在試驗研究上, 在應用生產方面仍有許多侷限性。因此, 今後對植物組織培養技術的應用方面需要進一步研究, 以充分發揮它的應用潛力。