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植物组织培养的进步及其应用

   日期:2022-05-30     来源:www.unixiaoyuan.com    作者:未知    浏览:396    评论:0    
核心提示:德国的植物生理学家Haberlandt提出细胞全能性理论将来,在无数科学家的努力下,植物组织培养经过近百年的进步经历后,该技术日趋健全和成熟,得到了广泛的应用。伴随科技的不断进步,研究范围的不断拓展与深入,植物组织培养技术的应用也越发的广泛。
德国的植物生理学家Haberlandt提出细胞全能性理论将来,在无数科学家的努力下,植物组织培养经过近百年的进步经历后,该技术日趋健全和成熟,得到了广泛的应用。伴随科技的不断进步,研究范围的不断拓展与深入,植物组织培养技术的应用也越发的广泛。育种方面的应用很广泛,已经形成了一门理论和技术;在工厂化育苗方面,产生巨大的经济及社会价值;同时植物组织培养技术的进步也促进设施农业、食品、工业、医药业等范围进步,现就植物组织培养技术的进步和应用作容易概要。

1、植物组织培养的进步

1.1植物组织培养的进步历史

1838-1839年,德国的植物学家T. Schleidon和动物学家T. Schwann提出细胞学说。1902年德国的植物学家Haberlandt提出:高等植物的器官和组织,具备植物细胞全能性。1904年Harming在无机盐和蔗糖溶液中对萝卜和辣根菜的胚进行培养,发现离体胚可以发育成熟,并提前萌发成小苗。1937年White发现了B族维生素,打造了第一个由已知化合物组成的培养基,该培养基被定名为White培养基。同时法国的Gautherer和Nobecourt也发现了B族维生素的重要程度,三个人被誉为植物组织培养学科的奠基人。1952年Morel和Martin通过茎尖分生组织的离体培养,从已受病毒侵染的大丽花中初次获得脱毒植株。1953-1954年Muir借助震动培养和机械办法获得了万寿菊和烟草的单细胞,推行了看护培养,使单细胞培养获得了成功。1957年Skoog和Miller提出成长素和细胞分裂素控制器官形成。1958年英国学者Steward通过体细胞胚胎发生渠道获得了人工体细胞胚,这一实验证实了Haberlandt的细胞全能性理论。到20世纪60年代组织培养进入迅速进步阶段,在基础理论、实质操作方面不断获得进展,譬如在植物体细胞杂交、单倍体育种、种质资源保存、迅速育苗、人工种子制造、次生代谢物生产等方面获得了可喜的成就。

1.2植物组织培养进步近况

1.2.1国内的研究进步近况国内的组织培养与海外相比起步相对较晚,但进步却比较快。20世纪70年代国内掀起了单倍体育种的高潮,在作物育种上获得了一些实用性的成就。据不完全统计,现在国内用花药或花粉育出的植物已超越22科52属160种。现在国内组培已经进入了生产阶段,达成了花卉、果树、蔬菜等100多个品种的工厂化生产。花卉出口年创汇达800多万USD。

1.2.2海外植物组织培养的研究进步近况海外的组培进步的比较快,20世纪70年代在美国形成了兰花产业。80年代后,以产品为目的的组培苗生产量以20%-30%的速度递增,年产组培苗在10万株以上的植物微繁殖公司约占50%,年产量大于50万株的公司约占25%,整个西欧年产组培苗达2亿多株。

2、工厂化植物快繁及脱毒方面的应用

组织培养技术有几乎不受地理环境和季节的限制、遗传背景一致、成长周期短、本钱低等很多优点。同时,结合茎尖培养办法可以去除植物病毒、使植物复壮、提升水平和产量,所以,离体快繁和植物脱毒是现在植物组织培养应用最广泛的一个方面,特别在兰花、名贵树种、马铃薯、草毒等无性繁殖为主的植物显的更是非常重要。据估计,现在全球有关生物技术产业的年买卖额约为1 500亿USD,其中50%一60%与农业有关。植物组培苗的贸易额约占总额的10%,即150亿USD,并以每年15%速度递增。

在国内,离体快繁育苗技术的开发应用起步于20世纪80年代初。如华乐种苗公司,年生产能力在500万株以上兰花克隆苗,主要出口日本、美国、荷兰、德国等,北京杉友兰业生物科技公司,年生产能力为350万株兰花克隆苗,连云港振兴恒巨生物科技公司,年生产蝴蝶兰克隆苗3 000万株,商品远销欧洲、美洲、亚洲等十多个国家和区域。据不完全统计植物快繁涉及观赏植物、蔬菜、果树、药材等300种以上,其中观赏园艺植物约200种,约占60%。在脱毒方面,如通过脱毒的马铃薯、甘蔗、甘薯、大蒜、草毒、香蕉平均可以增产30%以上,兰花、水仙、康乃馨、大丽花通过脱毒后植株成长势强、花色艳丽、花朵大、产量高。

3、在植物育种上的应用

植物组织培养技术对培育优良作物品种开辟了全新的渠道。现在,国内外已把植物组织培养常见应用于作物育种,并在单倍体育种、胚胎育种、细胞融合育种、细胞突变育种、基因工程育种等方面获得了较大进展。

3.1单倍体培养育种

通过对植物的花药、花粉、未受精的子房或胚珠进行组织培养获得单倍体,单倍体在培养过程中借助秋水仙素处置,可使染色体加倍,成为纯合二倍体植株,这种培养技术在育种上的应用称为单倍体育种。研究表明,常规育种通常需要8-10 天或更长的时间,而通过单倍体进行育种通常只需4-5 天的时间,单倍体育种具备程序容易、育种周期短、基因型一次纯合等优点,单倍体育种是常规育种程序和办法的重大改革,特别在林业等成长周期长的物种中成效更为显著。因此,单倍体育种在国际上引起了非常大的看重,各国纷纷拓展单倍体育种方面的研究工作。

3.2胚胎培养育种

植物的胚、胚珠、子房和胚乳的离体培养技术统称为胚胎培养,其应用范围主要包含胚胎发育机理、克服杂交不亲合、胚胎拯救、克服自交不亲和、克服珠心胚的干扰、打破种子体眠、获得体细胞胚和人工种子等方面,因此在农作物、园艺作物、林木和医用植物上有着广泛应用。

在克服杂交不亲合、克服自交不亲和方面主要通过植物离体受精来达成,在广义上通过离体柱头授粉、离体子房授粉、离体胚珠授粉、离体精细胞和卵细胞融合等均称做植物离体受精。但严格意义上的离体受精或试管受精是20世纪90年代精、卵离体融合成功。该技术不仅能够克服植物授粉不亲和问题,还可以进行胚胎、种子和果实发育机理等基础研究。人工离别的精细胞和卵细胞融合后进行合子胚培养,已在玉米、医用牡丹、婴粟、烟草等植物上获得成功。植物离体受精技术是植物细胞工程中的要紧实验技术,为研究植物胚胎发育机理提供了新的实验系统,为开发新的植物转基因渠道提供了可能。

胚培养在打破种子体眠应用较为广泛,种子体眠是什么原因不少,借助组织培养方法打破种子体眠通常有种胚发育不全或种子含抑制物抑制种胚发芽2种状况,如胚乳发育尚不完全的兰科种子可以通过组织培养的方法获得再生植棵,而莺尾属、蔷薇科、野麦等植物可以通过组织培养的方法打破抑制物对种子发芽的影响。另外,胚培养还可以应用于胚胎拯救。

胚乳培养的主要为了获得具备借助价值的三倍体植株,再经过染色体加倍获得六倍体,从而育出多倍体新产品种。现在有40多种植物的胚乳培养达到了不同程度的细胞分化或器官分化,不少植物已获得了再生植株。国内在马铃薯、小麦、水稻、苹果、桃、称猴桃等多种植物上得到了胚乳再生植株。同时,胚乳培养产生的混倍体,可用于染色体工程方面的研究。

3.3细胞融合培养育种

细胞融合所用的材料通常是指借助除去植物细胞壁的裸露细胞即原生质体,通过原生质体融合,可克服种、属以上植物有性杂交不亲和性障碍,为广泛重组遗传物质开辟了新渠道。同时,因去壁后的原生质体消除去核酶等对外源DN A的破坏,为携带外源遗传物质的大分子渗入细胞创造条伴。另外,在有的没有性生殖能力或其有性生殖能力非常低的植物作物改良中,体细胞杂交具备不可取代的重要程度。通过很多的研究觉得叶肉组织离别的原生质体较好,遗传性较为一致。在原生质体融合方面主要有物理、化学、生物等融合方法。

3.4细胞突变体育种

在研究中发现,通过愈伤组织获得的再生植株中常常出现基因型变异。这是由于无论是愈伤组织还是细胞培养,培养细胞均处在不断分生状况,容易受培养条件和外面环境的影响而产生诱变。借助这一特征结合人工诱变办法包含物理诱变、化学诱变和生物诱变获得了一大量植物新产品种和新材料。现在,这种办法已筛选出抗病、抗盐、高赖氨酸、高蛋白、矮秆高产的植物突变体。

3.5基因工程育种

通过基因枪或农杆菌进行植物基因工程育种的重要环节之一是打造一个高效的组织培养再生体系。植物遗传转化的理想受体系统应具备高效稳定的再生能力,研究觉得用于基因转化的受体系统,应具备80%-90%的再生频率,且每一个外植体需要具备能再生的丛生芽,其芽数目越多越好。现在,用于遗传转化的受体主要有二种渠道,一是外植体在激素的诱导下产生愈伤组织后再培培养体细胞胚即体细胞胚发生渠道,二是诱导外植体产生单极性不定芽后再培养生成完整的再生植株即器官发生渠道。现在,与组培技术结合的转基因的办法主要有农杆菌介导和基因枪两种办法。本文是中国学术论文网从互联网搜集转发,期望对大伙写作或者代写硕士论文有所帮助,祝福大伙猪年快乐,除夕快乐!

参考文献:

[1]郝玉华.国内植物组织培养的进步近况与前景展望[J].江苏农业科学,2008(4):20-23.

[2]盛玉婷.植物组织培养技术及应用进展[J].安徽农学通报.2008:45- 47.

[3]李永欣,工义强.植物组织培养的应用研究概述[J].江苏林业科技,2005,32:44-46.

[4]王家麟.植物组织培养及其应用研究概况[J].黑龙江农业科学,2006:86-89.

[5]陈长征.植物组织培养脱毒快繁实验技术综述[J].安徽农学通报,2010,16(14):56-58.

[6]梁一池,杨华.植物组织培养技术的研究进展[J]. 福建林学院学报. 2002:23-26.

 
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