浅谈植物组织培养的发展与应用5篇浅谈植物组织培养的发展与应用 黑龙江农业科学2006,(3):86～89 HeilongjiangAgriculturalSciences 下面是小编为大家整理的浅谈植物组织培养的发展与应用5篇,供大家参考。
篇一：浅谈植物组织培养的发展与应用
黑龙江农业科学 2006 ,(3) :86～89 Heilongjiang Agricultural Sciences 植物组织培养及其应用研究概况王家麟(东北农业大学农学院 , 哈尔滨 150030)摘要: 简述了组织培养的概念、 原理及方法 ,概述了植物组织培养在植物快速繁殖、 无病毒种苗生产、 花药培养、 单倍体育种、 胚胎培养、 细胞培养、 植物次生代谢产物生产、 植物细胞突变体筛选、 原生质体培养、 体细胞胚胎和人工种子、 组织细胞培养物超低温保存及种质库建立等方面取得的成就。关键词: 植物;组织培养;研究进展中图分类号: Q 943. 1 文献标识码: A 文章编号: 1002 - 2767(2006)03 - 0086 - 04Research Summary of Plant Tissue Culture and Its ApplicationWANGJia2lin(Agricultural College of Northeast Agricultural University , Harbin 150030)Abstract : The notion ,principle and method of tissue culture were ,descrbed Culrtly in dhis papd1the research achievement of plant tissue culture technology in micro - propagation plant , produc2tion of no - virus seedlings , anther culture , breeding of monoploid plant , embryo culture , cellculture ,production of secondary metabolites , selection of plant cell mutant , protoplast culture ,somatic embryogenesis and artificial seed , cryopreservation of plant cells and the foundation ofgerm plasm store were also summarized.Key words : plant ; tissue culture ; research advance 在世界各国科学家的不断努力下 ,近几十年来 ,植物组织培养技术迅速发展。利用组织培养 ,不仅可以大量生产优良无性系 ,获得人类需要的多种代 3 收稿日期: 2006 - 02 - 05 第一作者简介: 王家麟(1984 - ) ,男 ,哈尔滨人 ,就读于东北农业大学农学院生物技术系 ,本科大三学生。谢物质 ,还可获得单倍体、 三倍体、 多倍体及非整倍体。通过细胞融合可以打破种属间的界限 ,克服远缘杂交不亲合性 ,在植物新品种的培育和种性的改多能的复合型知识结构 ,特别是随着社会的进步和科学技术的飞速发展 ,咨询专业人员更需要掌握经济、 法律、 技术、 金融等多方面的知识 ,以适应工作的需要[1]。为培养和造就一支高素质的农业工程咨询队伍 ,就必须采取相应的措施。一是要下大力气 ,努力汇聚一批熟悉农业科技、 工程、 经济、 融资、 法律、项目管理等知识的优秀人才;二是要根据拓展咨询业务的需要 ,培养一批一专多能的青年人才;三是要建立和不断完善人才激励机制和重用创新人才的机制 ,增强对优秀人才的凝聚力。4. 3 不断扩大信息知识资源农业工程咨询单位必须把广泛采集、 整理、 加工、 储存、 传递、 利用信息资源作为重要工作来抓。要建立本单位的咨询专家库;要建立实用的软件;要善于把咨询人员的智慧和经验及时总结 ,形成咨询单位的专利技术和品牌 ,提高竞争实力 ;要与其它行业工程咨询单位广泛联系、 增进信息交流 ,及时学习、 掌握新知识、 新信息。参考文献 :[1] 注册咨询工程师(投资)1 考试教材编写委员会 ,工程咨询概论[M]. 北京:中国计划出版社 ,2003.[2] 贺雨青. 浅谈农业工程咨询[J ]. 黑龙江农业科学 ,2005 , (5) :62263.[3] 薛亮. 发挥工程咨询作用提高农业项目决策水平[N]. 农民日报 ,2002212210(003) .[4] 王保福 ,李红霞 ,陈文杰 ,等. 做好农业工程咨询工作 ,提高项目科学决策水平[J ]. 甘肃农业科技 ,2005 ,(2) :326.良中发挥了巨大作用。组织培养的植物细胞是在细胞水平上分析研究的理想材料 ,从植物快繁、 花药培养发展到细胞器培养、 原生质融合以及 DNA 重组技术等 ,植物组织培养技术广泛应用于植物科学的各个领域及农业、 林业、 工业、 医药等多种行业 ,已经成为当代生物科学中最有生命力的一门学科[1～3]。1 植物组织培养的基本概念、 原理和试验步骤111 概念植物组织培养是在无菌条件下 ,将离体的植物器官(根尖、 茎尖等) 、 组织(形成层、 花药组织等) 、 细胞(体细胞、 生殖细胞等) 、 胚胎 (成熟或未成熟的胚) 、 原生质体等在人工配制的培养基上培养 ,给予适宜的培养条件 ,诱发其产生愈伤组织或潜伏芽或长成完整的植株的技术[1]。112 原理植物组织培养的依据是植物细胞的 “ 全能性”及植物的 “ 再生作用” 。1902 年 ,德国著名植物学家G. Haberlandt 根据细胞学理论提出了一个观点 ,“ 高等植物的器官和组织可以不断分割 ,直至单个细胞 ,即植物体细胞 ,体细胞在适当的条件下具有不断分裂、 繁殖并发育成完整植株的潜力” 。1943 年 ,美国人 White 在烟草愈伤组织中偶然发现形成一个芽 ,证实了 G. Haberlandt 的论点[2]。不同植物所需要的生长条件不同 ,所用的培养基也有所不同。较常用的基础培养基有 MT、 MS、SH、 N6、 White 等。在组织培养中 ,愈伤组织和胚状体能否形成是培育出新植株的关键。通过在基础培养基里添加一定浓度的外源激素 ,可以诱导出愈伤组织、 胚状体、 不定芽、 根等器官 ,最终获得再生植株或次生物质[2]。用于植物组织培养的材料称为外植体 ,其主要形式有器官、 胚胎、 单细胞、 原生质体等。根据外植体的不同 ,所需要的培养基种类、 培养条件、 外源激素的种类及比例等均不同。植物组织培养中 ,影响培养力的因素是多方面的 ,诱导愈伤组织成败的关键在于培养条件 ,植物激素是诱导愈伤组织和绿苗分化的关键因素[2]。最常用的诱导愈伤组织的生长素是 IAA、 NAA和 2 ,4 - D ,所需浓度为 0. 01～10 mg/ L 。最常用的细胞分裂素是 KT 和 ABA ,使用浓度为 0. 1～10mg/ L 。KT 的主要作用是促进细胞分裂和愈伤组织分化。ABA 对植物体细胞胚的发生与发育具有重要作用[4～6]。各类植物激素的生理作用虽有相对专一性 ,但是植物的各种生理效应是不同种类激素之间相互作用的综合表现[7]。1. 3 试验步骤1. 3. 1 选择和配制培养基 培养基是植物组织培养中的 “ 血液” ,血液的成分及其供应状况直接关系到培养物的生长与分化 ,因此了解培养基的成分、 特点及其配制至关重要。1. 3. 2 灭菌 灭菌是组织培养中的重要工作之一 ,通常采用物理的或化学的灭菌方法。培养基用常压或高压蒸煮等湿热灭菌、 器械采用灼烧灭菌、 玻璃器皿及耐热用具采用干热灭菌、 不耐热的物质采用过滤灭菌、 植物材料表面用消毒剂灭菌、 物体表面用药剂喷雾灭菌、 接种室等空间采用紫外线或熏蒸灭菌。1. 3. 3 接种 将已消毒好的根、 茎、 叶等离体器官 ,经切割或剪裁成小段或小块放入培养基 ,整个接种过程要在无菌条件下进行。1. 3. 4 培养 把培养材料放在有一定光照和温度等条件的培养室里 ,使之生长、 分裂和分化 ,形成愈伤组织或进一步分化成再生植株。1. 3. 5 试管苗驯化移栽 试管苗是在特殊环境条件下生长的幼苗 ,与自然生长的幼苗有很大差异 ,只有通过驯化 ,使之适应自然环境后才能移栽。2 植物组织培养的应用2. 1 植物快速繁殖和无病毒种苗生产植物快速繁殖技术始于 20 世纪 60 年代 ,法国的 Morel 用茎尖培养的方法大量繁殖兰花获得成功 ,从此揭开了植物快速繁殖技术研究和应用的序幕。目前 ,通过离体培养获得小植株并且具有快速繁殖潜力的植物已有 100 多科 1 000 种以上 ,有的已经发展成为工业化生产的商品[3 ,8]。世界上 80 %～85 %的兰花是通过组织培养进行脱毒和快速繁殖的[9 ,10]。培养的植物种类也由观赏植物逐渐发展到园艺植物、 大田作物、 经济植物和药用植物等。在我国 ,同类的研究始于 20 世纪 70 年代。马铃薯无毒种薯和甘蔗种苗已在生产上大面积种植 ,30 余种植物已进行规模化生产或中间试验。利用组织培养进行植物快速繁殖及无病毒种苗生产 ,不仅能够挽救珍惜濒危物种 ,而且能够解决植物野生资源缺乏的问题[11 ,12]。2. 2 植物花药培养和单倍体育种将植物花药培养成单倍体植株 ,再经过染色体加倍 ,能很快得到纯合的二倍体 ,这样将大大缩短育种年限。到目前为止 ,世界上通过花粉和花药培养783 期 王家麟:植物组织培养及其应用研究概况
已获得了几百种植物的单倍体植株。印度科学家应用这种方法培育的水稻品系 ,比对照产量提高 15 %～49 %。韩国先后育成了 5 个优质、 抗病、 抗倒伏的水稻品种。我国自 20 世纪 70 年代开始该领域的研究 ,已经培育了 40 余种由花粉或花药发育成的单倍体植株 ,其中有 10 余种为我国首创。玉米获得了100 多个纯合的自交系;橡胶获得了二倍体和三倍体植株。仅 “ 九五”期间就育成高产、 优质、 抗逆、 抗病的农作物新品种 44 个 ,种植面积超过 660 万hm2 [13]。2. 3 植物胚胎培养杂交育种中 ,杂种胚常常败育 ,因此将早期生长的胚取出 ,应用组织培养方法 ,就有可能培育出杂交植物。已经有 100 篇以上幼胚培养成为植株的报道。国内外科学家应用植物胚胎培养技术获得了多种远缘杂交的重组体、 栽培种和杂交品种[14]。2. 4 植物愈伤组织或细胞悬浮培养利用植物愈伤组织或细胞悬浮培养可以生产用于预防和治疗疾病的植物次生代谢产物。近年来 ,这一领域的发展极为迅速 ,已经研究了 400 多种植物 ,从培养细胞中分离到 600 多种次级代谢产物 ,其中 60 多种在含量上超过或等于原植物 ,20 种以上干重超过原植物的 1 %。例如 ,从薯芋愈伤组织和悬浮细胞生产的 diosgenin 用于合成甾体药物。最近抗癌药物紫杉醇 - 红豆杉细胞培养物 ,可用 75t发酵罐培养 ,已达到商业化生产水平[15～19]。另外 ,达到商品化水平的还有紫草、 人参、 黄连、 老鹳草等;长春花、 毛地黄、 烟草等已实现工业化生产 ;牙签草、红花等 20 多种植物正在向商品化过渡[14]。2. 5 细胞融合与原生质体培养自 1960 年英国学者 Cocking 首次利用纤维素酶从番茄幼苗的根分离原生质体获得成功以来 ,到1990 年已有 100 种以上植物的原生质体能再生植株。我国获得了 30 余个品种的原生质体再生植株 ,其中包括难度较大的重要粮食作物和经济作物 ,如大豆、 水稻、 玉米、 小麦、 谷子、 高粱、 棉花等[20 ,21]。在木本植物、 药用植物、 蔬菜和真菌原生质体培养方面的进展也十分迅速。国外已先后获得了种内及种间的体细胞杂种植株。植物原生质体培养还可应用于外源基因转移、 无性系变异及突变体筛选等研究 ,因而越来越受到人们的重视。2. 6 植物细胞突变体筛选植物细胞突变体的筛选最早始于 1959 年 , G.Melchers 在金鱼草悬浮细胞培养中获得了温度突变体。1970 年 ,P. S. Carlson , H. Binding 和 Y. M.Heimer 等分别分离出烟草营养缺陷型细胞、 矮牵牛抗链霉素细胞系及烟草抗苏氨酸细胞系[14]。迄今为止 ,已经在不少于 15 个科 45 个种的植物细胞培养中筛选出 100 个以上的植物细胞突变体或变异体。其中包括抗病细胞突变体 ,如玉米抗小斑病突变体[22]和小麦抗赤霉病、 根腐病突变体[23～25];抗氨基酸及其类似物细胞突变体 ,如甘蓝型油菜抗 HYP突变体[26];抗逆境胁迫细胞突变体 ,如水稻耐盐突变体和小麦抗盐突变体[27 ,28];抗除草剂细胞突变体及营养缺陷型细胞突变体 ,如玉米抗除草剂变异体[29];株高突变体的筛选 ,如水稻矮秆变异体[30 ,31]。2. 7 植物体细胞胚胎和人工种子1958 年 ,Reinert 在胡萝卜的组织培养中最先发现了体细胞胚胎(胚状体) 。据不完全统计 ,能大量产生胚状体的植物有 43 科 92 属 100 多种。一些重要作物如水稻、 小麦、 玉米、 珍珠谷等 ,也能通过离体培养产生胚状体。这些胚状体用褐藻酸钠等包埋 ,再加上人工种皮 ,就形成了人工种子。人工种子的优点是 :繁殖快速 ,成苗率极高 ;不受气候影响 ,四季皆可工厂化生产。上世纪 80 年代初 ,美、 日、 法等国家相继开展了人工种子的研究 ,我国也于 “ 七五”期间开展了此项研究 ,并于 1987 年列入了国家“ 863”高技术研究发展计划[14]。2. 8 植物组织细胞培养物的超低温保存与种质库建立植物细胞全能性的发现和证实 ,为植物种质资源的长期保存开辟了一条新途径。采用液氮超低温保存技术 ,能保持很高的存活率 ,并且能再生出新植株和保持原来的遗传特性。如建立茎尖分生组织培养物的超低温保存种质库 ,不仅可以防止种质的遗传变异和退化 ,而且可以长期保存无病毒的原种[33]。2. 9 植物组织培养与转基因技术的应用我国第一个 T - DNA 插入突变体库的构建和研究为我国水稻功能基因组学研究奠定了良好的技术和材料基础 ,为确保我国拥有一批有自主知识产权的基因资源做出了积极贡献。由中国水稻研究所农业部水稻生物学重点开放实验室和中科院上海植物生理研究所合作 ,通过建立大规模、 高效的农杆菌介导的转基因技术体系 ,将玉米转座子 Ac - Ds 等外源基因导入水稻未成熟胚和种子诱导的愈伤组织 ,获得了 1. 2 万个独立的 T - DNA 插入株系 ,并构建了水稻突变体的数据库[33]。88 ...
篇二：浅谈植物组织培养的发展与应用
物组织培养研究进展与应用概况梁称福(湖南环境生物职业技术学院,湖南 衡阳 421005)[摘 要 ] 介绍了国内外植物组织培养技术应用的概况 ,并详细阐述了该技术的国内外的研究进展 ,主要包括污染、褐变、玻璃化原因、机理与防治对策的研究,培养条件的研究 ,外植体选择的研究及利用组织培养技术进行植物物种基因改造或转基因的研究。提出了解决影响植物组培苗发展的障碍因素 ,全力推进组培苗的产业化;扩展植物组培次生代谢产物生产范围与规模 ,加强生物制品的研制与开发;加强植物组培方式与培养水平的研究 ,探索新的培养途径等建议。为从事植物组织培养研究与生产应用的科技工作者提供了参考与借鉴。[关键词 ] 植物;组织培养;进展[中图分类号 ] S 604 + . 3 [文献标识码 ] A [文章编号 ] 1003- 8981( 2005) 04- 0099- 07Literature Review of Research and Application onPlant Tissue CultureLIANG Cheng-Fu( Hunan Environment-biological Polytechnic, Hengyang 421005, Hunan, China)Abstract : Application situation of plant tissue culture technique was surveyed in the world , and literatures about thetechnology were reviewed in detail, which mainly included origin, mechanism, prevention and cure of contamination,browning and vitreous , culture conditions , explants choice , altering gene of some plants by the technology . Somesuggestions were brought forward, for example, dealing with factors influencing tissue culture, and so on. Some con-sultations and experiences could be provided for researchers who are being engaged in plant tissue culture .Key words: plant; tissue culture; development植物组织培养又称植物克隆 ,是指通过无菌操作把植物体的各类结构材料—— 外植体 (根尖、茎段、茎尖、幼叶、幼胚、花药等 )接种于人工配制的培养基上 ,在人工控制的环境条件 (温度、湿度、光照等 )下进行离体培养的一套技术与方法。植物组织培养包括器官培养、组织培养、胚培养、茎尖培养、花药培养、细胞培养等类型。已在快速繁殖、脱毒、单倍体育种、种质资源保存、细胞突变体筛选等方面得到广泛运用 ,其应用领域还在不断拓宽、延伸。
本文中就植物组织培养研究进展与应用概况进行了综述。1 应用概况1. 1 国内外农作物、花卉组培苗产业化开发 ,已成雏形并初具规模依靠自然条件在繁殖珍稀植物和经济价值较高的植物 ,受地理环境和季节的限制 ,很难达到快速、高效繁殖的目的。
通过组织培养这一技术手段和方法则能满足这一要求。
由于组织培养法繁殖植物的突出特点是快速 ,每年可以数以万倍甚至百万倍速度繁殖 ,因此 ,对一些繁殖系数低且不能用种子繁殖的名特优植物品种而言 ,意义尤为重大。自 1960年法国莫瑞尔 ( Morel)用兰花茎尖离体培养获得脱毒植株后 ,建立了世界第 1家兰花组培苗工厂 ,经济林研究 2005, 23 ( 4): 99-105Nonwood Forest Research [收稿日期 ] 2005-08-16[基金项目 ] 湖南环境生物职业技术学院院长科研基金资助项目的部分内容。[作者简介 ] 梁称福 ( 1969- ) ,男 ,硕士研究生,主要从事有机农业、设施农业、农业生物技术等方向的研究。DOI: 10.14067 /j.cnki . 1003 -8981.2005.04.027
花卉组培苗实现规模化生产。
国内外相继建立了兰花工业 ,目前世界上 80% ～ 85%的兰花是通过组织培养进行脱毒和快繁的。利用试管繁殖建立的兰花工厂使新加坡、泰国每年出口创汇数百万美元。在兰花工业高效地驱动和刺激下 ,花卉组培苗产业化生产发展很快 ,尤其是进入 20世纪 80年代以来 ,能用试管繁殖的花卉近200种 ,通过组培能再生植物种类已有 130科 1 500种以上 ,世界各国看准花卉组培苗市场 ,竞相投资 ,展开激烈角逐。据资料估计 ,美国已建立起 200多个生物工程公司 ,高薪聘请专家教授从事植物组培研究;英国有 100多家生物工程研究机构 ,其中都有组培工作的开展;日本把组培技术纳入国家三大全新产业之一;以色列的本译 ( Benzur)苗圃可提供 100多种盆栽观赏植物组培苗;花卉王国—— 荷兰 , 80% 以上无性繁殖花卉种苗是通过组培繁育的。总之 ,世界工业进行规模生产的观赏花卉种类有 60余科 ,近千种[1] ,组培苗的生产量从 1985年的1. 3亿株猛增到 2002年的 10. 0亿株[ 2] 。我国从 20世纪 70年代初开始组培技术的研究与推广 ,目前处于国际领先水平。
全国各地的农业、林业科研机构、大专院校以及大型的生物技术公司都设有组培室 ,部分省 (市 )或地区在花卉组培苗产业化方面已成规模: 广州花卉研究中心工厂化生产观叶植物组培苗产量在 1 000万株以上;云南农科院园艺所花卉研究中心建设有年生产能力 5 000万株的组培室;云南玉溪高新技术开发区实现了热带兰花组培苗规模化生产;湖南省森林植物园生物技术中心已实现专业化、规模化、商品化生产桉树试管苗 ,年生产能力数百万株 ,在国内率先探索出桉树试管苗产业化开发之路。据统计 ,现在已有 600多种植物能借助组织培养手段进行快速繁殖[3],但真正应用于大规模产业化组培生产的主要是具有重要经济价值的农作物、花卉、果木等。
全国已建成葡萄、苹果、香蕉、马铃薯、甘蔗、兰花、桉树等快繁生产线 10余条 ,年供应试管苗上亿株 ,其中生产的香蕉试管苗已进入国际市场。1. 2 利用植物组织培养结合超低温技术保存植物种质资源 ,取得明显成效长期以来 ,人们想了许多方法来保存植物 ,如利用常温、低温、变温、低氧、充惰性气体等来储存果实、种子、块根、块茎、种球、鳞茎。这些方法在一定程度上收到了较好的效果 ,但仍存在许多问题。主要问题是成本过高 ,占据空间偏大 ,保存时间过短 ,而且容易受环境条件的限制。植物组织培养结合超低温保存技术 ,可以给植物种质保存带来一次大的飞跃。
因为保存 1个细胞就相当于保存 1粒种子 ,但所占据空间仅为原来的几万分之一 ,而且在 - 193℃的液氮中可以长时间保存 ,不像种子那样需要经常更新。环境的不断变化使许多植物种类面临着灭绝的危险 ,如何挽救这些植物 ,已成为世人关注的问题。
实践证明 ,通过组织培养的方法可以使一部分濒危的植物种类得到延续和保存。
如果再结合超低温保存技术 ,就可以使这些植物得到较为永久性地保存。
对大多数普通植物来说 ,用组织培养的方法保存其种质材料 ,也具有十分重要的意义。
用组织培养技术保存植物种质资源不受气候、土壤、病虫害影响 ,节省土地和人力资源 ,该技术尤其适用于无性繁殖植物和珍稀植物种质资源的保存。据统计 , 1个 0. 28 m3的普通冰箱可存放 2 000支试管 ,而容纳相同数量的苹果植株则需要 60 000 m 2 土地。1. 3 利用组织培养技术产生人工种子 ,已从实验室阶段走向推广应用阶段80年代初 ,在组织培养技术方面产生了 1项新技术 ,即人工种子。
人工种子又称为人造种子 ( man-madeseeds)、合成种子 ( synthetic seeds)或无性种子 ( somutic seeds) ,就是将组织培养所产生的体细胞胚、不定芽、顶芽、腋芽或子鳞茎等繁殖体 ,包裹在能够提供养分的胶囊 (人工胚乳 )里 ,再在胶囊外表加上一层具有保护功能的外膜 (人工种皮 ) ,造成一种类似于种子的结构。
人工种子在一定条件下萌发生长 ,形成完整植株。
可采用人工种子生产的作物主要有两类: 一类是容易产生大量同步化胚状体的作物;另一类是具有巨大商业价值的作物。其中包括珍贵的观赏植物 ,以及孕性差、结籽难或种子生产成本高、价格昂贵的作物。目前已试验成功的植物有葡萄、北美杨、柑桔、橡胶树、桑树、水稻等[4] 。目前已进行了人工种子试验的植物中 ,多数是利用海藻酸盐制作凝胶包裹胚状体的。利用体细胞胚制作人工种子的突出优点是操作方便 ,而且体细胞胚可以利用发酵罐进行大批量生产 ,繁殖速度快。相比之下 ,如利用顶芽、腋芽或子鳞茎等繁殖体来制作人工种子 ,繁殖速度慢得多 ,操作亦不便。
据美国遗传公司报道 ,美国科学家已成功地把芹菜、苜蓿、花椰菜的胚状体包装成人工种子 ,并得到较高的萌发率 ,这些人工种子已投入生产并打入市场。1. 4 利用组织培养材料作为植物生物反应器研制与生产次生代谢产物 ,已达相当规模与水平植物中含有数量极为可观的次生代谢物质。
据保守估计 ,目前已发现的植物天然代谢产物已超过 2万种 ,100 经 济 林 研 究 第 23卷
而且还以每年新发现 1 600余种的速度递增。李时珍 ( 1593)编撰的巨著《本草纲目》中所列的 1 892种药物中绝大多数为植物。
然而天然植物与人工栽培植物生长迟缓 ,且易受到自然灾害的影响 ,靠从天然植物与人工栽培植物中提取代谢物质难以满足日益增长的市场需求。
Kaul等 ( 1969)、 Furuya等 ( 1972)和 Teuscher等 ( 1973)培养植物细胞提取其中的薯蓣皂苷、人参皂角苷和维斯纳精 (visnagin)等天然产物相继获得成功。中国的中草药是人类的一份宝贵财富 ,但很多种中草药资源匮乏 , 产量有限。如果能利用组织和细胞培养的方法在实验室内生产 ,不仅可以解决现有困难 ,而且可以通过筛选高产有效成分的细胞系来提高其药用价值。比如用培养的人参悬浮细胞来生产人参皂苷 ,已在日本等国形成规模。目前世界上最大批量工业化培养烟草细胞已达 2万 L。我国在“八五”、“九五”和“ 863”计划中连续拨款资助“工业化培养红豆杉细胞生产抗肿瘤药物紫杉醇”的研究 ,目前得率已达到 60 mg /L的水平。利用培养的植物细胞作为生物反应器 ,也可以生产某些蛋白质、氨基酸、抗生素、疫苗等 ,如用生食蔬菜生产乙肝疫苗正在实验阶段。
戚树源等采用自行研制的 10L气环流式生物反应器培养紫草细胞 ,培养周期为 34d。
前 14 d为细胞生长培养 ,细胞增长到原细胞接入量的 4倍;后 20 d为紫草色素生产培养 ,细胞增长到 3. 2倍。
整个周期每升培养液可生产紫草色素 0. 6 g[5] 。迄今为止 ,人类通过植物细胞培养获得的生物碱、维生素、色素、抗生素以及抗肿瘤药物不少于 50大类 ,其中有 30多种次生代谢物的含量在人工培养时已达到或超过亲本植物的水平。在研究过的 200多种植物细胞培养物中 ,已发现可产生 300余种对人类有用的成分 ,其中大部分为临床上广为应用的重要药物。1. 5 利用组织培养技术手段 ,培育与筛选出一大批作物新品种或新种质1. 5. 1 人工诱导单倍体植株 人工诱导单倍植株的主要方法包括花粉培养、花药培养、未授粉子房或胚珠培养等。通过花药和花粉培养获得单倍体植物 ,可大大缩短育种时间 ,简化培育过程 ,提高育种效率。以花药为外植体 ,无论花粉为纯合体还是杂合体 ,经加倍后均能得到纯化 ,比常规杂交育种可加快 2～ 3 a。
据统计 ,已有200多种植物通过人工诱导单倍植株获得成功 ,其中约 1/5是由我国科学工作者诱导的 ,重要作物种类有水稻、小麦、大麦、甜椒等。
1976年 ,首先从大麦的未授粉子房培养获得单倍体植株。1. 5. 2 通过胚胎培养克服远源杂交不亲和性 由于生理上和遗传上的障碍 ,远缘杂交难以成功。
在远源杂交中 ,杂交后形成的胚珠往往在未成熟状态时 ,就停止生长 ,不能形成有生活力的种子 ,因而杂交不孕给远缘杂交造成极大困难。
19世纪 20年代末 , Laibach利用胚培养技术培养亚麻种间杂种胚 ,首次获得了杂种植物。为克服远源杂交不亲和性提供了范例。
该项技术现已相当成熟 ,多数植物的成熟或未成熟胚通过培养都可获得成功。
幼胚培养已经可将 5个细胞大小的极幼龄胚状结构培养成植株。
也可采用试管受精克服远缘杂交不亲和性 ,即将母本胚珠离体培养 ,使异种花粉在胚珠上萌发受精 ,为诱导形成 3倍体植物开辟了一条新途径。
3倍体加倍后得到 6倍体 ,可育成多倍体品种。
但胚珠培养的研究不多 ,单个胚珠培养尚存在许多问题 ,需作深化研究。1. 5. 3 开展原生质体培养 原生质体培养就是以去细胞壁、裸露、有生活力的原生质团为外植体所进行的离体培养。其主要目的是实现远源物种的体细胞杂交和外源染色体、 DNA或细胞器的导入 ,对植物进行改良。在植物育种中应用最多且期望值最高的是体细胞杂交。通过原生质体融合 ,可部分克服有性杂交不亲和性而获得体细胞杂种 ,从而创造新种质或培育优良品种;此外可作为良好的受体 ,用于外源基因的导入。
据报道 ,已有250多种植物通过原生质体培养获得再生植株 ,其中我国首次培养成功 30多种 ,主要包括小白菜、矮牵牛、金鱼草、百合、石刁柏、莲花掌等。1. 5. 4 诱发与筛选细胞突变体 从 20世纪 50年代 Cranhall和 Zwintzscher等育种学家开始探索突变育种技术以来 ,该技术发展迅速 ,至今已形成了一套包括诱变剂的利用、诱变手段、分离筛选技术在内的较为完善的诱变体系。
组织培养细胞处在不断分生状态 ,容易受培养条件的影响以及物理诱变剂 (如 X射线、 R射线、中子、离子束、电子...
篇三：浅谈植物组织培养的发展与应用
农业 2014 年 3 月下旬刊14生物技术1 脱毒及快速繁殖1.1 脱毒 在植物的培育过程中，所谓的脱毒技术主要包括以下几种内容：茎尖培养、花药培养、愈伤组织脱毒、珠心胚培养脱毒等。这些技术在应用的过程中，能够起到较好效果的就是茎尖培养脱毒技术。这种技术具有比较稳定的遗传性，是当前植物脱毒育苗中应用范围较广的一种。茎尖技术培养去除病毒的主要原因就是病毒在植物体内分布的地方并不是特别均衡。随着植物组织培养技术不断发展，逐渐实现了植物的商业化脱毒试管育苗。通过实践总结得出，这种技术一般在果树、蔬菜、花卉领域应用较多。比如，马铃薯、甘蔗、大蒜、香蕉、柑桔、苹果、葡萄、百合、草莓等在中国应用非常广泛，然而这些经过脱毒处理的作物产量能够大大增加。在实践中总结得出，大蒜在经过组织培养技术脱毒之后，蒜头能够增产25.5%～98.9%，而蒜菱能够增产78.9%～87%；这样草莓在长时间的生长中，当经过了脱毒处理之后便能够有效提高果实的产量23.5%～48.8%，并且果实的可溶性固形物的含量却增加到了4.8%～18.7%。1.2 快繁 在种植的生产的实践中，组织培养快繁技术的应用具有非常重要的作用。其中应用范围较广的就是花卉领域，其次应用快繁技术的还有花卉，蔬菜和果树。特别是一些生长较少，并且具有较高价值的花种。其中应用快繁技术具有非常重要的价值，其中包括以下几点。其一，有利于节省种子。例如，应用试管培育甘蔗，能够有效节省甘蔗的种子；其二是在短时间快速繁殖出新的品种，能够促使种子品种更新。快速繁殖技术在应用的过程中有利于节约成本。这种技术主要应用于花卉、苗木等种类的繁殖；其三是一些对生态环境起到良好保护作用的植物。我国地域面积较广，植物种类较多。但是，面临消灭的稀有物种将近3 500～4 500种，这样则占有总数的16.0%～19.0%。在进行实验的过程中，通过收集珍惜濒危植物等资源，并且采用科学合理的培养方法来进行人工栽培。通过长时间采用这种技术，便能够较大限度的拯救即将消灭的物种。当前，很多较为稀有的植物通过采用组织培养进行大量繁殖，在近几年的社会范围内，发起了试管育苗的热潮。我国采用组织培养已经成功对月季、甘蔗、菊花等品种进行了较为深入的研究。2 育种研究2.1 单倍体育种 随着各项技术快速发展，当前在现代社会中主要采用组织培养手段来增加遗传的变异性，从而起到改良作植物组织培养技术在生产上的应用与进展李云水（天津市静海县成人职业教育中心，天津 301600）摘 要 在培育植物的过程中，组织培育主要是根据植物细胞所具有的“全能性”和“再生性”。植物组织培养技术就是通常在无菌的的条件下，将离体的植物的各个细胞、胚胎、原生质体取出放置在人工配置的营养土质上，为其创造一个良好的生长条件。这样才能够促使植物生长出愈伤组织或者潜伏芽，最后经过一段时间而发展成为植株。这种植物组织培养技术被广泛应用于生活中，并且发挥着非常重要的作用，逐渐成为了现代农业发展中一种非常重要的技术手段。基于此，主要论述脱毒及快速繁殖、育种研究、组织培养技术的发展空间和问题。关键词 培养技术；植物组织；脱毒技术中图分类号 S 188文献标识码 B作者简介：李云水（1964-），高级讲师，主要从事食用菌和植物组织培养教学及管理方面的工作。收稿日期：2014-03-18物的作用。其中利用植物植物培养获得单倍体植株的研究得到了较好的发展。自从取得了曼陀罗的花药单倍体植株，单倍体育种在国际上引起了广大人们的重视，从而促使各个国家也不断展开对这方面的研究。先后研究植物共有430多种，甚至很多育种研究获得了专利。在20世纪的中期，便在单倍体育种上取得了很多实用性的育种成果。至少有45种以上的花粉植株是我国学者首先培养成功的，使用这一种培养农作物新品种的技术处于世界上领先水平，尤其是采用新技术培育禾本科粮食作物，现在已经培育出了多个水稻新品种。2.2 胚培养 植物培育主要是将植物的种子选择出来，然后放置在无菌的条件下。在经过一段时间之后，便将成熟的胚和未成熟的胚分离开，再放置在人工配置好的营养液上进行培养，促使植物能够生产发育成正常的植株。通过采用以上这种技术能够较好的避免一些杂质不实的障碍，从而获得杂种植株。在长时间的发展中，胚培养逐渐取得了一定的成绩，比如说在亚麻、棉花、黄麻等植物的培育。其中较为特别的是玉米的离体子房培育，这种技术主要是在经过了体外授之后便能够获得种子。在一些其他边缘的杂交中，便能够将一些未受精的胚珠分离出来，然后再放置在试管内采用不同种类的花粉在胚珠上进行受精。但是当产生的杂种胚在试管中能够形成完整的植株，便称之为试管受精。在当前社会的发展过程中，一些通过植物培育成功的案例主要包括：怀地黄、矮牵牛、普通小麦、黑麦草等多种植物。2.3 单细胞培养突变体的选择与应用 单细胞培养突变体培育主要是采取诱导性的单细胞突变，然后再通过科学的措施来选择植株的突变体，这样便能够将植株的遗传性状较好的稳定下来。这种培育方法是当前植株细胞培育的一种较好的途径，在实际中应用成功的有抗花叶病毒甘蔗无性系；抗除草剂的白三叶草细胞株等。3 总结植物组织培养技术当前应用的范围较为广泛，它成功为植物生长发育、抗性生理、激素及器官发生与胚胎发生提供了良好的试材途径。同时由于组织培养在人工控制的条件下进行试管人工受精，有利于获得杂种或者自交种。但是这些技术也存在着很多缺点，组织培养大多数停留在人工操作的水平上，缺乏实际操作行为，浪费了大量的时间，更重要的是在操作期间酒精味较浓，不利于人们的身心健康。参考文献[1] 樊宪伟. 植物组织培养技术的创新型研究[J]. 中国科技信息，2013（19）：
73-74.[2] 张爱华. 植物组织培养技术在花卉领域中的应用[J]. 大江周刊：论坛，2013（3）：
90.
植物组织培养技术在生产上的应用与进展植物组织培养技术在生产上的应用与进展作者：李云水作者单位：天津市静海县成人职业教育中心,天津,301600刊名：北京农业英文刊名：Beijing Agriculture年，卷(期)：
引用本文格式：李云水 植物组织培养技术在生产上的应用与进展[期刊论文]-北京农业 2014(9)2014(9)
篇四：浅谈植物组织培养的发展与应用
组织培养有什么应用 一、 农业上的应用 1 .快速繁殖种苗(rapid propagation)
用组织培养的方法进行快速繁殖是生产上最有潜力的应用， 包括花卉观赏植物、 蔬菜、果树、 大田作物及其他经济作物。
快繁技术不受季节等条件的限制， 生长周期短， 而且能使不能或很难繁殖的植物进行增殖。
快速繁殖可用下列手段进行：
⑴通过茎尖、 茎段、 鳞茎盘等产生大量腋芽；
⑵通过根、 叶等器官直接诱导产生不定芽；
⑶通过愈伤组织培养诱导产生不定芽。
试管快速繁殖应用在下列生产或研究中：
(1 )繁殖杂交育种中得到的少量杂交种， 以及保存自交系、 不育系等。
(2)繁殖脱毒培养得到的少量无病毒苗。
(3)繁殖生产上急需的或种源较少的种苗。
由于组织培养周期短， 增殖率高及能全年生产等特点， 加上培养材料和试管苗的小型化，这就可使有限的空间培养出大量的植物， 在短期内培养出大量的幼苗。
2.无病毒苗(virus free)的培养
植物在生长过程中几乎都要遭受到病毒病不同程度的危害， 有的种类甚至同时受到数种病毒病的危害， 尤其是很多园艺植物靠无性方法来增殖， 若蒙受病毒病， 代代相传， 越染越重， 甚至会造成极严重的后果。
自从 Morel l952年发现采用微茎尖培养方法可得到无病毒苗后， 微茎尖培养就成为解决病毒病危害的重要途径之一。
若再与热处理相结合， 则可提高脱毒培养的效果。
对于木本植物， 茎尖培养得到的植株难以发根生长， 则可采用茎尖微体嫁接的方法来培育无病毒苗。
组织培养无病毒苗的方法已在很多作物的常规生产上得到应用。
如马铃薯， 甘薯， 草莓，苹果， 香石竹， 菊花等。
而且已有不少地区建立了无病毒苗的生产中心， 这对于无病毒苗的培养、 鉴定、 繁殖、 保存、 利用和研究， 形成了一个规范的系统程序， 从而达到了保持园艺植物的优良种性和经济性状的目的。
3.
在育种上的应用(breeding) 植物组培技术为育种提供了许多手段和方法， 使育种工作在新的条件下更有效的进行。
⑴倍性育种， 缩短育种年限， 杂种优势明显。
⑵克服远缘杂交的不亲合性和不孕性（胚培养）
⑶保存种质 例如：
用花药培养单倍体植株；
用原生质体进行个体细胞杂交和基因转移；
用子房、 胚和胚珠完成胚的试管发育和试管受精， 以及种质资源的保存等等。
胚培养技术很早就有利用， 在种属间远缘杂交的情况下， 由于生理代谢等方面的原因，杂种胚常常停止发育， 因此不能得到杂种植物， 所以通过胚培养就可保证远缘杂交的顺利进行。
到50年代在实践上的应用就更多了。
如在桃、 柑橘、 菜豆、 南瓜、 百合、 鸢尾等等许多园艺植物远缘杂交育种上都得到了应用。
大白菜 X 甘蓝的远缘杂交种"白兰"， 就是通过杂种胚的培养而得到的。
对早期发育幼胚因太小 难以培养的种类， 还可采用胚珠和子房培养来获得成功。
利用胚珠和子房培养也可进行试管受精 ， 以克服柱头或花柱对受精的障碍， 使花粉管直接进入胚珠而受精。
花药、 花粉的培养在苹果、 柑橘、 葡萄、 草莓、 石刁柏、 甜椒、 甘蓝、 天竺葵等约20 种园艺植物得到了单倍体植株。
在常规育种中为得到纯系材料要经过多代自交， 而单倍体育种， 经染色体加倍后可以迅速获得纯合的二倍体， 大大缩短了育种的世代和年限。
利用组织培养可以进行突变体的筛选。
突变的产生因部位而异， 茎尖遗传性比较稳定，根、 茎、 叶乃至愈伤组织和细胞的培养则变异率就较大。
培养基的激素也会诱导变异， 因浓度而不同。
此外还可采用紫外线、 x 射线、 Y 射线对材料进行照射， 来诱发突变的产生。
在组织培养中产生多倍体、 混倍体现象的比较多， 产生的变异为育种提供的材料， 可以根据需要进行筛选。
利用组织培养， 采用与微生物筛选相似的技术， 在细胞水平上进行突变体的筛选更加富有成效。
原生质体培养和体细胞杂交技术的开发， 在育种上展现了一幅崭新的前景。
已有多种植物经原生质体培养得到再生植物， 有些植物得到体细胞杂种， 无论在理论和实践上都有重要价值。
随着这方面工作的深入和水平的提高， 原生质体培养一定会在育种上产生深远的影响。
4. 工厂化育苗(industrializing propagation) 近年来， 组织培养育苗工厂化生产已作为一种新兴技术和生产手段， 在园艺植物的生产领域蓬勃发展。
⑴含义：
是指以植物组织培养为基础， 将外植体接种在人工配制的培养基上， 通过控制环境条件， 使细胞脱分化、 再分化成新的组织、 器官， 进而培育出与母株一样的批量幼苗的方法。
例如：
非洲紫罗兰组织培养育苗的工厂化生产。
⑵特点：
繁殖快， 整齐、 一致， 无病虫害， 周期短， 周年生产， 性状稳定。
⑶作用：
有利于繁殖系数低、 杂合材料的快速繁殖 有利于有性繁殖优良性状易分离材料的繁殖 有利于保持从杂合的遗传群体中筛选出的表现型优异植株的优良遗传性。
组织培养育苗的无毒化生产， 还可减少病害传播。
可以减少气候条件对幼苗繁殖的影响， 缓和淡、 旺季的供需矛盾。
⑷现状：
世界上一些先进国家园艺植物组织培养技术的迅速发展从60年代就已经开始，并随着生长、 分化规律性探索的逐步深化， 到了 70年代仅花卉业就已在兰花、 百合、 非洲菊、 大岩桐、 菊花、 香石竹、 矮牵牛等二十几种花卉幼苗生产上建立起大规模试管苗商品化生产。
到1 984年世界花卉幼苗产业的生产总值已达20亿美元， 其中美国花卉幼苗市场总值为6亿多美元， 日本三友种苗公司有60％的幼苗靠组织培养技术繁殖。
1985年仅兰花一项， 在美国注册的公司就有1 00余家， 年销售额在1 亿美元以上。
由于组织培养技术的应用， 加快了花卉新品种的推广。
以前靠常规方法推广一个新品种要几年甚至十多年， 而现在快的只要1 ～2年就可在世界范围内达到普及和应用。
我国采用快速繁殖技术， 也使优良品种达到迅速的推广和应用。
如广东切花菊"黄秀风"的应用， 使菊花变大， 长势加强， 花色鲜艳， 抗病力增强， 打开了进入香港市场的渠道， 使30多种观叶植物的推广很快遍及全国， 丰富了人们的生活， 并将自然界的几百个野生金钱莲品种繁种驯化， 培养了一批园林垂直绿化的材料， 促进了园林业的发展。
⑸制约：
植物组织培养也存在一定的困难。
首先是繁殖效率与商品需 要量的矛盾， 有些作物由于繁殖方法尚未解决， 因而无法满足生产的需要。
其次是在培养过程中如何减少变异株的发生。
更重要的是应降低组培苗工厂化生产的成本， 只有降低成本， 才能更好的投产应用。
总之， 随着组织培养这一技术的发展及各种培养方法的广泛应用， 使这一技术在遗传育种、 品种繁育等方面表现出了巨大的潜力， 特别是生物工程和工厂化育苗实施以后， 它将以新兴产业的面目在技术革命中发挥重大作用。
二、 在遗传学、 分子生物学、 细胞生物学、 组织学、
胚胎学、 基因工、 生物工程等方面的应用
要揭开生命活动的秘密， 需要多科学、 多技术的相互配合， 其中植物组织培养技术是不可缺少的， 它为遗传学、 分子生物学、 细胞生物学、 生物工程等提供了一种有效、 快速的方法。
因为要揭示生命的奥秘， 首先要研究单个基因的作用， 研究它在细胞内是如何组装的，如何与其它基因发生联系， 如何表达和调控等。
分离单个基因， 对它 DNA 进行测序， 再对其中的某些碱基实行突变， 然后还需要将基因送到受体细胞当中， 看表达情况， 以确定其功能。
接受基因的受体细胞要产生再生植株， 就需要通过组织培养的方法才能实现。
三、
利用组织培养的材料作为植物生物反应器 中国的中草药是一份人类宝贵的财富， 但很多种中草药资源匮乏， 产量不足， 甚至濒于灭绝。
如果能利用组织和细胞培养的方法在实验室内生产， 不再依附于自然环境， 不仅可以解决现有困难， 而且可以通过筛选高产有效成分的细胞系， 来提高其药用价值。
比如用培养的人参悬浮细胞， 来生产人参皂苷， 已在日本等国家形成规模。
利用培养的植物细胞和组织细胞作为生物反应器， 也可以生产某些蛋白质、 氨基酸、 抗生素、 疫苗等，如用生食蔬菜生产乙肝疫苗正在实验中。
四、 用于其它未知科学的研究 现代科学发展非常迅速， 很多现在预想不到的事情都有可能发生， 新发明、 新发现、 新创造层出不穷， 今天认为不可能的东西明天就可能变成现实。
植物组织培养也同样具有许多尚未发掘出的潜力， 说不定有一天人们会在三角瓶内种出大南瓜。
总之， 现在的植物组织培养仍然处于发展阶段， 远远没有达到它的高峰期， 很多机理人们还没有搞清楚， 它的潜力还远远没有发挥出来。
相信在今后的几十年内， 组织培养在我国将会有更大的发展， 在农业、 制药业、 加工业等方面将会发挥更大的作用， 创造出更大的经济效益。
篇五：浅谈植物组织培养的发展与应用
物组织培养的研究进展及新技术应用 班级：生物技术103
姓名：
杨潇
学号：
2010013460 摘要：
植物组织培养是以细胞全能性为理论基础建立的一种离体培养技术,它作为一种基本的试验技术和基础的研究手段,已经显示出了巨大的应用价值。
综述了植物组织培养技术的原理及发展现状,对植物组织培养过程中所采用的新技术进行了 介绍,并提出了 植物组培技术发展的新方向。
关键词：
植物组织培养; 新技术; 应用; 正文：
植物组织培养技术自 20 世纪初建立以来， 在理论研究和应用技术上不断发展， 广泛应用于植物的快速繁殖、 品种改良、 基因工程育种、 种质资源保存、 次生代谢产物生产等方面， 产生了巨大的经济效益和社会效益， 对现代农业和医 药等领域产生了深刻影响。
随着对植物组织培养技术的不断深入研究， 一些新的培养方法和技术不断出现， 为植物组织培养技术的不断优化和发展提供了很大的帮助。
1 组织培养的应用领域及研究概况
植物组织培养可以进行植物离体快繁、 无病毒苗木培育、 培育新品种或创造新物种、次生代谢产物的生产、 植物种质资源的离体保存等方面的应用。
1. 1 脱毒及快速繁殖
随着组培技术的不断发展， 培养的植物种类也由观赏植物逐渐发展到园艺植物、 大田作物、 经济植物和药用植物等。
利用组织培养进行植物快速繁殖及无病毒种苗生产， 不仅能够挽救珍稀濒危物种， 而且能够解决植物野生资源缺乏的问题。
植物脱毒和离体快速繁殖是目 前应用最多、 最有效的一项组培技术。
植物病毒不仅对作物产量、 品质等具有严重影响， 同时也会影响植物材料的国际交流。
通过组织培养可以培育无病毒植株。
离体快速繁殖是组织培养在林木生产上应用最广泛、 最成功的一项技术。
可以解决在较短时间内繁殖稀有植物和经济价值较高的植物的难题， 达到快速、 高效的目的。
尤其对一些繁殖系数低、 不能用种子繁殖的“名、 优、 特、 新、 奇” 品种意义更大。
1. 2 育种研究
基因工程育种是将一种生物中决定某一性状的基因转移到另一生物中， 并使其表达的技术。
通过组织培养手段增加遗传变异性来改良作物品种， 开发新的种质资源， 选育新品
种已成为一条育种新途径。
在农业上， 利用基因工程技术已创造出一些具有重大应用价值的品种， 如抗虫棉、 抗除草剂大豆、 玉米等[5]。
通过秋水仙素处理， 使单倍体植株染色体加倍， 成为纯合二倍体植株的技术称为单倍体育种。
单倍体育种可以缩短育种年限， 节约人力物力， 较快地获得优良品种。
目前已有40 多种植物获得了单倍体植株。
原生质体融合技术在木本植物育种上有着较好的应用前景， 如通过原生质体融合获得的多抗的速生杨树品系， 已产生巨大的经济效益和社会效益。
另外原生质体融合技术也可为克服远缘杂交时有性生殖上的障碍并产生新类型杂种提供一种新的技术。
美国科学家采用细胞融合技术将番茄和马铃薯的细胞融合在一起， 培育出称之为“番茄薯” 或“薯番茄”的新型植物。
1. 3 低温储存及种质库的建立 近些年来， 植物组织培养技术在植物材料保存及其种质库的建立方面也取得了重要进展。
超低温种质保存就是将植物材料保存在液氮(-196℃) 条件下， 降低其代谢水平， 但仍保持生长和形态建成的潜力。
具有节省人力物力， 保持较高的增殖率， 保存空间小， 有利于国际间的种质交流及濒危物种的抢救和快繁， 因此是一种经济有效的种质保存方法。
一些国家已利用这种方法建立了种质库， 而我国在这方面还有待发展。
1. 4 药物及其它生物制剂的工业化生产 目 前植物细胞的大量培养主要用来生产药物和次生代目 前植物细胞的大量培养主要用来生产药物和次生代谢物质， 如抗癌药物、 生物碱、 调味品、 香料、 色素等。
近年来，这一领域的发展极为迅速， 已经研究了400 多种植物， 从培养细胞中分离到600 多种次级代谢产物。
另外， 还可以借助植物基因工程技术通过农杆菌介导的方法获得转基因药用植物。
药用植物的细胞培养， 克服了药用植物生长缓慢、 有效成分积累有限的缺陷， 其发展前景十分诱人。
2 植物组织培养新技术的应用 2. 1 开放组培技术 植物开放式组织培养， 简称开放组培， 是在使用抗菌剂的条件下， 使植物组织培养脱离严格无菌的操作环境， 不需高压灭菌和超净工作台， 利用塑料杯代替组培瓶， 在自然开放的有菌环境中进行的植物组织培养。
崔刚等采用中医理 论， 从多种植物中提取具有杀菌、 抗菌活性物质， 成功研制出了具有广谱性杀菌能力的抗菌剂。
已有研究报道， 通过开放组培方法成功建立了葡萄外植体的开放式培养。
赵青华等
采用开放式组培技术， 在培养基中添加抑菌剂， 克服了非灭菌条件下魔芋组织培养污染问题， 有效地简化了实验步骤， 降低了生产成本。
开放组培技术突破了人工光源培养的限制，实现了大规模利用自然光进行植物培养的目标。
2. 2 无糖组培技术（光独立培养法）
植物组织培养过程中， 小植株生长方式是以植物体靠培养基中的糖以人工光照进行异养和自养生长。
由于传统的组培技术中使用的是含糖培养基， 杂菌很容易侵入培养容器中繁殖， 造成培养基的污染。
为了防止杂菌侵入， 通常将培养容器密闭， 这样既造成植物生长缓慢， 又容易出现形态和生理异常， 同时增加了费用。
20 世纪80 年代末， 日本千叶大学古在丰树教授发明了一种全新的植物组培技术———无糖组培技术， 又叫光自养微繁技术。
随着理论研究的不断深入及相关配套技术的不断完善， 无糖组培技术必将成为今后组培生产的一种重要手段。
2. 3 新型光源的应用
光是影响植物生长发育的重要因素之一， 光质对植物的生长、 形态建成、 光合作用、物质代谢以及基因表达均有调控作用。
因此， 作为第四代新型照明光源的发光二极管（light emitting diode， LED）
应运而生， 其波长正好与植物光合成和光形态建成的光谱范围吻合， 光能有效利用率可达80%～90%， 并能对不同光质和发光强度实现单独控制。在植物组织培养中， 目前使用最广泛的光源有高压钠灯、 金属卤化物灯和荧光灯， 这些灯具普遍存在寿命短、 发热量大以及发光效率不理想等缺点。
最新研究发现,
光质比例和光照强度可调的LED 光源比通常植物组织培养使用的荧光灯更能有效地促进试管苗的光合作用和生长发育。
因此在植物组织培养中采用LED 提供照明， 调控光质和光合光量子通量密度， 不仅能够调控组培植物的生长发育和形态建成， 缩短培养周期， 还能节约能耗， 降低生产成本。
除此之外， LED 还具有体积小、 寿命长、 耗能低、 波长固定、 发热低等优点，而且还能根据植物的生长需要进行发光光谱的精确配置， 实现传统光源无法替代的节能、环保和空间高效利用等功能。
有关研究表明， 在常用的植物光照光源中， LED 是最佳的人工照明光源。
目前， LED 在植物组织培养上的应用研究主要集中在光质和光强对组培苗生长的影响方面， 而对光周期的研究较少。
将LED 应用于植物设施栽培中具有很多优势：
可提供多种纯正单色光和复合光谱， 可根据不同作物及不同生长发育时期提供相应的谱组合等。
LED 在农业和生物领域的应用已经显示出旺盛的活力和巨大的应用潜力。
随着半导体光源工程的启动、 LED 技术的不断成熟、 制造成本的逐渐降低以及国家对节能工程的进一步重视， 相信不久的将来LED 会在农业与生物的众多领域得到更广泛应用。
除了LED 光源
外， 冷阴极荧光灯（CCLF）
也开始受到人们的关注， 其在植物组织培养方面的应用研究正在进行中。
3 研究展望
为了 加快组培苗的生长速度， 提高其质量， 改善其品质， 并降低生产成本， 国内外的学者将环境控制技术和植物组织培养技术有机结合起来做了大量研究， 发明了一些植物组织培养的新技术和新方法。
开放组培技术使组织培养突破了传统组培必须无菌的概念， 使带菌组培成为现实， 具有很好的发展潜力。
无糖培养改革了传统组培以糖作为碳源的培养模式， 通过增加CO2 浓度， 创造更接近于自然状态的植物生长环境， 从而提高了组培苗的成活率和生长发育速度， 不仅降低了组培苗的生产成本， 更有利于实施组培微生态环境的自动化监控和自动化生产管理， 用此项技术构建的组培快繁技术新体系， 将使植物组培形成规模化和产业化格局。
新型光源LED 的应用为组培苗的生长提供了 更加适宜的光照条件， 有利于提高组培苗的成活率和促进其生长发育， 还能延长光源的使用寿命， 大大降低了生产成本， 且收入不减反增。
土地流转使部分劳动力不再依附于土地， 年轻的有经验懂技术的农民或外出打工、 或外出经商、 或从事其他产业， 大大拓展了农村劳动力的发展空间。
随着研究工作的不断深入， 植物组织培养技术的发展和应用正朝着植物生产的规模化、 工厂化方向迈进。
参考文献：
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
徐忠东. 植物组织培养生产药物研究进展[J]. 生物学杂志
邢建民， 赵修德， 李茂寅. 植物细胞培养生产黄铜类化合物研究进展
生物工程进展
张彦妮. 影响植物组织培养成功的因素[J]. 北方园艺
王秀丽， 杨煜. 植物组织培养的应用及进展[J]. 山东农业科学
曾斌. 植物无糖组织培养技术[J]. 经济林研究
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