組培應(yīng)用前景

  應(yīng)用前景

  1.快速繁殖某些稀有植物或有較大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的植物，依靠自然條件在較短時(shí)間內(nèi)繁殖稀有植物和經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的植物，受到地理環(huán)境和季節(jié)的限制，很難達(dá)到快速、高效的目的;特別對(duì)于在短時(shí)期內(nèi)需要達(dá)到一定數(shù)量，才能創(chuàng)造應(yīng)有價(jià)值的植物，時(shí)間就是效益，只有通過(guò)組織培養(yǎng)的方法才能滿足這一要求。

  用組織培養(yǎng)法繁殖植物，這是組織培養(yǎng)應(yīng)用于生產(chǎn)的主要的和成效很大的實(shí)例。首先是在蘭花上的成功應(yīng)用。自Morel在1960年得到蘭花組織培養(yǎng)苗后，很快應(yīng)用于生產(chǎn)，形成了組織培養(yǎng)法繁殖蘭花工業(yè)。

  由于組織培養(yǎng)法繁殖植物的明顯特點(diǎn)是快速，每年可以數(shù)以百萬(wàn)倍速度繁殖，因此對(duì)一些繁殖系數(shù)低，不能用種子繁殖的名特優(yōu)植物品種的繁殖，尤為意義重大。

  2、脫毒 植物中有很多都帶有病毒，嚴(yán)重影響植物的產(chǎn)量和品質(zhì)，給農(nóng)業(yè)帶來(lái)災(zāi)害。特別是無(wú)性繁殖植物，如馬鈴薯、草莓、大蒜、康乃馨等，由于病毒是通過(guò)維管束傳導(dǎo)的，因此利用這些植物營(yíng)養(yǎng)器官繁殖，就會(huì)把病毒帶到新的植物個(gè)體上而發(fā)生病害。但是也證明感病植株并不是每個(gè)部位都帶有病毒，如莖尖生長(zhǎng)點(diǎn)尚未分化成維管束的部分，可能不帶病毒。若利用組織培養(yǎng)法進(jìn)行莖尖培養(yǎng)，再生的植株有可能不帶病毒，從而獲得脫病毒的苗，再用這種苗進(jìn)行繁殖，則種植的植物就不會(huì)或極少發(fā)生病毒病。

  所獲得的脫毒苗一定要經(jīng)過(guò)鑒定，確認(rèn)不帶病毒才能使用。使用組織培養(yǎng)法獲得脫毒苗已經(jīng)在草莓、葡萄、康乃馨等獲得成功，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

  3、植物種質(zhì)資源的保存、挽救瀕于滅絕的植物 長(zhǎng)期以來(lái)人們想了很多方法來(lái)保存植物，如儲(chǔ)存果實(shí)，儲(chǔ)存種子，儲(chǔ)存塊根、塊莖、種球、鱗莖;用常溫、低溫、變溫、低氧、充惰性氣體等，這些方法在一定程度上收到了好的或比較好的效果，但仍存在許多問(wèn)題。主要問(wèn)題是付出的代價(jià)高，占的空間大，保存時(shí)間短，而且易受環(huán)境條件的限制。植物組織培養(yǎng)結(jié)合超低溫保存技術(shù)，可以給植物種質(zhì)保存帶來(lái)一次大的飛躍。因?yàn)楸４嬉粋€(gè)細(xì)胞就相當(dāng)與保存一粒種子，但所占的空間僅為原來(lái)的幾萬(wàn)分之一，而且在-193度的液氮中可以長(zhǎng)時(shí)間保存，不像種子那樣需要年年更新或經(jīng)常更新。

  環(huán)境的不斷變化使許多種類的植物面臨著滅絕的危險(xiǎn)，而且許多種植物已經(jīng)滅絕，留給人類的只是一種遺憾。如何挽救這些植物，還有許許多多的動(dòng)物，已成為世人關(guān)注的問(wèn)題。實(shí)踐證明，通過(guò)組織培養(yǎng)的方法可以使一部分瀕危的植物種類得到延續(xù)和保存;如果在結(jié)合超低溫保存技術(shù)，就可以使這些植物得到較為永久性的保存。其實(shí)，對(duì)大多數(shù)普通植物來(lái)說(shuō)，用組織培養(yǎng)的方法保存其種質(zhì)材料，也具有十分重要的意義。因?yàn)?，人們現(xiàn)在無(wú)法預(yù)知哪些植物會(huì)面臨滅頂之災(zāi)，或許今天看似繁茂的植物，明天就可能被沙漠、洪水、大火或戰(zhàn)爭(zhēng)吞沒(méi)。

  4、通過(guò)花藥和花粉培養(yǎng)獲得單倍體植株、縮短育種年限 通過(guò)花藥和花粉組織培養(yǎng)可以獲得單倍體植物，大大縮短了育種時(shí)間。使新品種的培育過(guò)程大大簡(jiǎn)化

  5、胚胎培養(yǎng)的應(yīng)用 在遠(yuǎn)源雜交中，雜交后形成的胚珠往往在未成熟狀態(tài)時(shí)，就停止生長(zhǎng)，不能形成有生活力的種子，因而雜交不孕，這給遠(yuǎn)緣雜交造成極大困難。十九世紀(jì)二十年代末，Laibach用胚培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)亞麻種間雜種胚，第一個(gè)獲得了雜種植物，這一成功為在遠(yuǎn)緣時(shí)克服雜交不親和的障礙提供了一項(xiàng)有用的技術(shù)。

  這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)相當(dāng)成熟，可以說(shuō)多數(shù)植物的成熟或未成熟胚通過(guò)培養(yǎng)都可獲得成功。幼胚培養(yǎng)已經(jīng)可使5個(gè)細(xì)胞大小的極幼齡的胚狀結(jié)構(gòu)培養(yǎng)成植株。但胚珠培養(yǎng)的研究不多，單個(gè)胚珠培養(yǎng)尚存在許多問(wèn)題，需作深化研究。

  遠(yuǎn)緣雜交中，由于生理上和遺傳上的障礙而不能雜交成功，可采用試管受精加以克服，即將母本胚珠離體培養(yǎng)，使異種花粉在胚珠上萌發(fā)受精，產(chǎn)生的雜種胚在試管中發(fā)育成完整植株。

  用胚乳培養(yǎng)可獲得三倍體植株，為誘導(dǎo)形成三倍體植物開(kāi)辟了一條新途徑。三倍體加倍后得到六倍體，可育成多倍體品種。

  6、細(xì)胞融合通過(guò)原生質(zhì)體融合，可部分克服有性雜交不親和性，而獲得體細(xì)胞雜種，從而創(chuàng)造新種或育成優(yōu)良品種。

  7、培養(yǎng)細(xì)胞突變體的應(yīng)用 培養(yǎng)細(xì)胞處在不斷分生狀態(tài)，它就容易受培養(yǎng)條件和外加壓力(如射線、化學(xué)物質(zhì))的影響而產(chǎn)生突變，從中可以篩選出有用的突變體，從而育成新品種。目前用這種方法已經(jīng)篩選到抗病、抗鹽、高蛋白、高產(chǎn)等突變體，有些已經(jīng)用于生產(chǎn)。

  8、用于遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、組織學(xué)、胚胎學(xué)、基因工程、生物工程等地研究要揭開(kāi)生命活動(dòng)的秘密，需要多科學(xué)、多技術(shù)的相互配合，其中植物組織培養(yǎng)技術(shù)是不可缺少的，它為遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、生物工程等提供了一種有效、快速的方法。因?yàn)橐沂旧膴W秘，首先要研究單個(gè)基因的作用，研究它在細(xì)胞內(nèi)是如何組裝的，如何與其它基因發(fā)生聯(lián)系，如何表達(dá)和調(diào)控等。分離單個(gè)基因，對(duì)它DNA進(jìn)行測(cè)序，再對(duì)其中的某些堿基實(shí)行突變，然后還需要將基因送到受體細(xì)胞當(dāng)中，看表達(dá)情況，以確定其功能。接受基因的受體細(xì)胞要產(chǎn)生再生植株，就需要通過(guò)組織培養(yǎng)的方法才能實(shí)現(xiàn)。

  9、利用組織培養(yǎng)的材料作為植物生物反應(yīng)器中國(guó)的中草藥是一份人類寶貴的財(cái)富，但很多種中草藥資源匱乏，產(chǎn)量不足，甚至瀕于滅絕。如果能利用組織和細(xì)胞培養(yǎng)的方法在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)生產(chǎn)，不再依附于自然環(huán)境，不僅可以解決現(xiàn)有困難，而且可以通過(guò)篩選高產(chǎn)有效成分的細(xì)胞系，來(lái)提高其藥用價(jià)值。比如用培養(yǎng)的人參懸浮細(xì)胞，來(lái)生產(chǎn)人參皂苷，已在日本等國(guó)家形成規(guī)模。利用培養(yǎng)的植物細(xì)胞和組織細(xì)胞作為生物反應(yīng)器，也可以生產(chǎn)某些蛋白質(zhì)、氨基酸、抗生素、疫苗等，如用生食蔬菜生產(chǎn)乙肝疫苗正在實(shí)驗(yàn)中。

  10、用于其它未知科學(xué)的研究 現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展非常迅速，很多現(xiàn)在預(yù)想不到的事情都有可能發(fā)生，新發(fā)明、新發(fā)現(xiàn)、新創(chuàng)造層出不窮，今天認(rèn)為不可能的東西明天就可能變成現(xiàn)實(shí)。植物組織培養(yǎng)也同樣具有許多尚未發(fā)掘出的潛力，說(shuō)不定有一天人們會(huì)在三角瓶?jī)?nèi)種出大南瓜。

  總之，現(xiàn)在的植物組織培養(yǎng)仍然處于發(fā)展階段，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到它的高峰期，很多機(jī)理人們還沒(méi)有搞清楚，它的潛力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有發(fā)揮出來(lái)。相信在今后的幾十年內(nèi)，組織培養(yǎng)將會(huì)有更大的發(fā)展，在農(nóng)業(yè)、制藥業(yè)、加工業(yè)等方面將會(huì)發(fā)揮更大的作用，創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益。