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摘 要：本文综述植物组织培养的原理,并从苗木的快繁、培育无病毒植株、在育种上的应用、产生次生代谢产物,制造人工种子和种质保存这几个方面介绍植物组织培养技术的应用.最后对植物组织培养技术的应用前景做出展望.
关 键 词：植物组织培养；快繁；脱毒；育种；次生代谢产物；种质保存
1植物组织培养的原理
植物组织培养技术是20世纪之初,以植物生理学为基础发展起来的一门新兴技术,是指在无菌条件下,将离体的植物器官、组织、细胞、原生质体培养在人工配制的培养基上,给予适宜的条件进行培养,诱导产生愈伤组织或不定芽等,或者长成完整植株的过程[1].植物的组织在培养条件下,原来已经分化停止生长的细胞,又能重新分裂,形成没有组织结构的细胞团,即愈伤组织,这一过程称为“脱分化作用”；已经“脱分化”的愈伤组织,在一定条件下,又能重新分化形成输导系统以及根和芽等组织和器官,这一过程称“再分化作用”.
植物组织培养的基本原理是植物细胞具有全能性.植物细胞全能性（Totipotency）是指植物的每个细胞都包含该物种的全套遗传信息,从而具备发育成完整植株的潜在遗传能力.在适宜条件下,植物体的任何一个细胞都具备发育成一个新植株体的能力[2].1902年,德国著名植物学家G.Haberlandt根据细胞学理论,提出高等植物的器官和组织可以不断分割,直至单个细胞,即植物体细胞在适当的培养条件下能够不断的分裂和繁殖,并发育成完整植株的潜在能力的观点.1943年,美国人White进行烟草愈伤组织培养实验时,偶然发现形成的一个芽,便证实了（G.Haberlandt）的观点[3].植物组织培养选用的基础培养基有MT、MS、SH、White以及N6等[4,5],由于不同种类植物所需要的生长条件有所不同,有的培养基要作一些改良.一般草本植物选择MS等培养基比较多,而木本植物可以选择WPM等培养基.
2植物组织培养的应用
近40年来,植物组织培养技术得到了迅速发展,已经渗透到植物生理学、病理学、药学、遗传学、育种以及生物化学等各个研究领域,并广泛应用于农业、林业、园艺、工业、医药业等多种行业,产生巨大的经济效益和社会效益,被认为是一项很有潜力的高新技术.因此,植物组织培养的应用领域相当广阔,归纳起主要有以下几方面：
2.1苗木的离体快繁
快速繁殖是组织培养在生产上应用最广泛、最成功的一个领域.当前微繁最主要的用途是替代传统的营养繁殖方法以增加繁殖系数.学者在研究澳洲青苹果（Grannyith）离体培养时发现,1个茎尖在8个月内就可以繁殖60000个以上苹果枝条[6],任何传统的无性繁殖方法都不能达到如此快的繁殖速度.用1个百合花种球作为实验材料,利用离体微繁技术在6个星期内就能获得8000个小种球,年繁殖率可达几万甚至上百万倍,这样可以节省常规营养繁殖所需的大量母株及因栽培和保持这些母株所需的土地和人力资源.另外,植物离体快繁也适合于一些价值较高的植株的繁殖.
2.2培育无病毒植株
病毒能引起植物的严重病害,经过逐代传递和积累,危害日趋加重,可导致种性退化,严重时可使品种灭绝.茎尖分生组织不含病毒或浓度很低,通过茎尖的离体培养便可以得到无病毒再生植株.Moral在1952年发现采用茎尖培养的方法可以从严重感染病毒的植株得到无病毒苗,从此这方面的工作引起人们的高度重视,在许多植物上进行培育试验也相继获得成功,茎尖培养开始成为解决病毒病害问题的重要途径之一.目前国内外已通过茎尖培养的方法得到大量甘薯、苹果、月季、菊花、康乃馨等数百种经济植物的脱病毒苗,减少或者消除了由病毒引起的植物病害[7].
2.3在植物育种上的应用
植物组织培养在育种上的应用主要有单倍体育种、原生质体融合以及胚和胚乳的培养.我国在小麦、烟草、橡胶、柏树、辣椒等植物的单倍体育种的工作处于领先地位.原生质体融合技术在植物育种上有着较广阔的应用前景,通过原生质体融合可以克服远缘杂交不亲和,获得属间甚至种间的杂交体细胞,产生新的植株品种,在生产上可产生巨大的经济和社会效益.通过体细胞杂交技术已经得到柑橘的抗寒、抗高温和抗病的植株[8].采用胚和胚乳的组织培养方式可以获得3倍体新品种,缩短了育种周期,如柑橘、葡萄、西瓜、枸杞等,培育3倍体植株有非常重要的意义,可以打破种子休眠、克服远缘杂交不亲和、加快植株生长速度、增加生物产量等.
2.4生产次生代谢产物
许多植物有用化合物是高等植物的次生代谢产物,次生代谢产物的药用价值极高.但是,仅仅靠植物产生这些化合物产量非常限.利用组织培养方法培养植物的某些器官或愈伤组织,并筛选出高产、高合成能力、生长快的细胞株系,以进行工业化生产植物有用化合物,是一条行之有效的途径.我国一些宝贵的藏药材资源正濒临灭绝,采用植物组织培养的方法不仅提高了药材产量,同样使物种得到保存.利用培养的人参悬浮细胞,来生产人参皂苷,已在日本等国家初具规模.
2.5人工种子和种质保存
人工种子又称人造种子,是指将植物组织培养产生的胚体或芽等包裹在含有养分和保护功能的凝胶胶囊内,形成类似于天然种子并可直接播种于大田的颗粒[9].人工种子有繁殖速度快、不受气候影响等优点,具有较为显著的经济效益.
Henshaw和Moral等在1975年首次提出离体保持植物种质资源的方法[10].对植物组织（如茎尖分生组织）及器官等进行离体超低温保存,可以节省大量空间,避免受到病虫害侵袭,并且易于国际间的交流.在适宜的条件下可迅速繁殖,再生出新的植株,并保持原来的遗传特性,如在濒危藏药材的繁殖与保存中的应用.经低温贮藏的物种,能够保持稳定的遗传性和较高的存活率.据报导,经过冷冻保存的胡萝卜胚状体,在保存一年之后仍具有再生成植株的能力.
3展望
植物组织培养为林木育种、细胞生物学、生物工程等众多领域提供了一种有效、快速的方法.在当今快速高效发展的社会中,各个领域都在寻求发展的快车道,那么植物组织培养也早已成为生命科学领域不可忽视的一部分.众所周知,转基因产品已经成为当今社会的热议话题,而许多转基因植物产生的前体就是建立其高效完善的组织培养体系.植物组织培养技术仍然处于发展阶段,远远没有到达它的高峰期,它的潜力还没有得到充分的发挥.相信在今后的几十年,植物组织培养技术将会创造出更大的实用及经济价值.