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植物组织培养技术在我国农业生产中的应用

归于菊燎 2016-06-22
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爱躲在树后的猫
植物组织培养成为生物科学的一个广阔领域,除了在基础理论的研究上占有重要地位,在农业生产也得到越来越广泛的应用。

一、快速繁殖优良种苗

用组织培养的方法进行快速繁殖是生产上Z有潜力的应用,包括花卉和观赏植物,其次是蔬菜、果树、大田作物及其它经济作物。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:通过茎尖、茎段、鳞茎盘等产生大量腋芽;通过根、叶等器官直接诱导产生不定芽;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。

组织培养突出的优点是“快”,通过这一方法在较短时期内迅速扩大植物的数量,以一个茎尖或一小块叶片为基数,经组织培养一年内可增殖到10,000~100,000株。

二、无病毒苗(Virus free)的培养

  几乎所有植物都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。自从Morel(1952)发现采用微茎尖培养的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。已有不少地区建立了无病毒苗的生产ZX,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。

三、在育种上的应用

植物组织培养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。如用花药培养单倍体植株;用原生质体进行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等 ;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,通过胚培养就可保证远缘杂交的顺利进行。到五十年代在实践上的应用就更多了,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×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。此外还有采用紫外线、X射线、?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、混倍体现象比较多,产生的变异为育种提供了材料,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。已有多种植物的经原生质体培养得到再生植物,有些植物得到体细胞杂种,这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,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。

四、工厂化育苗

  近年来,组培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。

  组培苗工厂化生产,是以植物组织培养为基础,在含有植物生长发育必需物质的人工合成培养基上,并附加一定量的生长调节物质,把脱离于完整植株的本来已经分化的植物器官或细胞,接种在不同的培养基上,在一定的温度、光照、湿度及pH、值条件下,利用细胞的全能性以及原有的遗传基础,促使细胞重新分裂、分化长成新的组织、器官或不定芽。Z后长成和母株同样的小植物体。例如非洲紫罗兰组培苗的工厂化生产,就是取样品株一定部位的叶片为材料,消毒后切成一定大小的块,接种在适宜的培养基上,在培养室内培养,两个月左右在切口处产生不定芽,这些不定芽再切割后又形成新的不定芽,如此继续,即可获得批量的幼小植株,按需要量生产与样品株完全相同的苗子。

工厂化生产组培苗,是按一定工艺流程规范化程序化生产的,具有繁殖速度快、整齐、一致、无虫少病、生长周期短、遗传性稳定的特点,可以加速产品的发展,尽快获得繁殖无性系。特别是对一些繁殖系数低、杂合的材料有性繁殖优良性状易分离、或从杂合的遗传群体中筛选出表现型优异的植株,需要保持其优良遗传性,有更重要的作用。组培苗的无毒生产,可减少病害传播,更符合国际植物检疫标准的要求,扩大产品的流通渠道,增加产品市场的销售能力,同时减少了气候条件对幼苗繁殖的影响,缓和了淡、旺季供需矛盾。

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年代就巳经开始,并随着生长、分化规律性探索逐步深化,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1984年世界花卉幼苗产业的生产总值已达二十亿美元,其中美国花卉幼苗市场总值为六亿多美元,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100余家,年销售额在一亿美元以上。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l~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,使三十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。

植物组织培养也存有一定的困难,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。
10 0 2016-06-23 0条评论 回复
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