植物組織培養(yǎng)的展望

4/4植物組織培養(yǎng)的展望植物組織培養(yǎng)的展望

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的封口材料，降低培養(yǎng)容器內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)濕度，減少有害氣體的積累；選擇適宜的外源激素的種類和濃度，并注意生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的配合，盡量兼顧繁殖系數(shù)；控制溫度，避免過(guò)高的培養(yǎng)溫度，進(jìn)行變溫處理，同時(shí)，提高光照強(qiáng)度，適當(dāng)延長(zhǎng)光照時(shí)間。3.植物組織培養(yǎng)新技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀3.1開(kāi)放組培技術(shù)

植物開(kāi)放式組織培養(yǎng)，簡(jiǎn)稱開(kāi)放組培。是在使用抗菌劑的條件下，使植物組織培養(yǎng)脫離嚴(yán)的操作環(huán)境,不需高壓滅菌和超凈工作臺(tái)，利用塑料杯代替組培瓶，在自然開(kāi)放的有菌環(huán)境進(jìn)行植物的組織培養(yǎng)，從根本上簡(jiǎn)化組培環(huán)節(jié)，降低組培成本開(kāi)放組培主要是改造培養(yǎng)基，決傳統(tǒng)組培過(guò)程中培養(yǎng)基的污染，而改造培養(yǎng)基的關(guān)鍵是要找到一種或幾種能夠添加到培養(yǎng)基的廣譜性抗菌劑。崔剛等采用中醫(yī)理論，遵循中藥藥性配伍的君、臣、佐、使原則，從種植物中提取具有殺菌、抗菌活性物質(zhì)，成功研制出了具有廣譜性殺菌能力的抗菌劑,并對(duì)其有效濃度和使用方法作了大量探索性試驗(yàn)，取得了理想的效果。何松林在培養(yǎng)基中添加殺菌劑(Naclo)并在有菌條件下進(jìn)行文心蘭試管苗的接種，研究表明在添加了適宜濃度Naclo的培養(yǎng)基中，文心蘭試管苗在培養(yǎng)過(guò)程中未有污染現(xiàn)象的發(fā)生，且多數(shù)試管苗可正常生長(zhǎng)。已有研究報(bào)道通過(guò)開(kāi)放組培方法成功建立了葡萄外植體的開(kāi)放性培養(yǎng)。

3.2無(wú)糖組培技術(shù)(光獨(dú)立培養(yǎng)法)

由于傳統(tǒng)的組培技術(shù)中使用的是含糖培養(yǎng)基，雜菌很容易侵入培養(yǎng)容器中繁殖，造成培養(yǎng)基的污染。為了防止雜菌侵入，通常將培養(yǎng)容器密閉，這樣則造成培養(yǎng)植物生長(zhǎng)緩慢，并且容易出現(xiàn)形態(tài)和生理異常，同時(shí)增加了費(fèi)用。為了解決這些問(wèn)題，20世紀(jì)80年代末，日本千葉大學(xué)古在豐樹教授發(fā)明了一種全新的植物組培技術(shù)-無(wú)糖組培技術(shù)，其特點(diǎn)在于將大田溫

室環(huán)境控制的原理引入到常規(guī)組織培養(yǎng)應(yīng)用中，用CO2氣體代替培養(yǎng)基中

的糖作為組培苗生長(zhǎng)的碳源，采用人工環(huán)境控制的手段，提供適宜不同種類組培苗生長(zhǎng)的光、溫、水、氣、營(yíng)養(yǎng)等條件，促進(jìn)植株的光合作用，從而促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，達(dá)到快速繁殖優(yōu)種苗的目的。無(wú)糖組培技術(shù)解決了培養(yǎng)容器中氣體環(huán)境(CO2和乙烯)差、易污染等問(wèn)題；與常規(guī)組織培養(yǎng)相比，無(wú)糖組培主要引進(jìn)了以下新技術(shù)：去除培養(yǎng)基中的糖，導(dǎo)入大型培養(yǎng)容器；調(diào)節(jié)培養(yǎng)容器內(nèi)的CO2濃度；調(diào)節(jié)培養(yǎng)容器內(nèi)的相對(duì)濕度；提高光照度。無(wú)糖培養(yǎng)法具有很多優(yōu)勢(shì)，如可大量生產(chǎn)遺傳一致、生理一致、發(fā)育正常、無(wú)病毒的組培苗，可縮短馴化時(shí)間，降低成本等。無(wú)糖培養(yǎng)法對(duì)環(huán)境要求較高，若無(wú)糖組培環(huán)境不能被控制并達(dá)到一定的精度，將會(huì)嚴(yán)重影響組培苗質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)無(wú)糖培養(yǎng)法培養(yǎng)出來(lái)的植株具有以下優(yōu)點(diǎn)：生長(zhǎng)速度快，生長(zhǎng)發(fā)育均勻；減少了因高溫、弱光等引起的生理及形態(tài)的異常；簡(jiǎn)化或省略了馴化過(guò)程；減少了因污染引起的植物損失；光合成和生根得以促進(jìn)，可減少生根植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的使用。吉林工學(xué)院李曉玲等對(duì)“蘋博一號(hào)”梨組培苗進(jìn)行了無(wú)糖組培試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)“蘋博一號(hào)”梨組培苗能在無(wú)糖培養(yǎng)基上存活并生長(zhǎng)。昆明環(huán)境科學(xué)研究所對(duì)非洲菊等多種植物進(jìn)行了無(wú)糖培養(yǎng)技術(shù)的研究，開(kāi)發(fā)了大型的培養(yǎng)容器和CO2強(qiáng)制性供氣系統(tǒng)應(yīng)用于生產(chǎn)，并取得了一定的效果。

3.3新型光源的應(yīng)用3.3.1LED光源的應(yīng)用

應(yīng)用新型光源‘如發(fā)光二極管(LED)’作為植物生長(zhǎng)的光源，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有一些學(xué)者開(kāi)始了這方面的研究。最新研究發(fā)現(xiàn)，光質(zhì)比例和光照強(qiáng)度可調(diào)的LED光源比通常使用的植物組織培養(yǎng)用的熒光燈能更有效地促進(jìn)試管苗的光合作用。LED被應(yīng)用與植物組織培養(yǎng)中其主要優(yōu)點(diǎn)有：體積

小，可以提高培養(yǎng)室單位面積的產(chǎn)量；壽命長(zhǎng)，可以減少燈管的維修和更換，因此可以節(jié)省勞力和財(cái)力；幾乎不發(fā)熱，可以減少培養(yǎng)室因制冷所消耗的能源耗電少，可使植物組織培養(yǎng)技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用更加有效。LED光源因具有以上諸多優(yōu)點(diǎn)，將成為組培光源的發(fā)展方向。

3.3.2CCFL光源

為了給植物組培苗提供更適宜的光照條件,，日本的田中道男等自行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)出了陰極熒光燈(CCFL)作為植物組培苗的光源。CCFL具有如下特點(diǎn)：直徑小，只有1.6～3.0mm;壽命長(zhǎng)，可達(dá)50000h；熱量低，接近植物自身溫度；可控紅藍(lán)光比例；耗電量低。CCFL光源還有直管形和U形等不同類型，可以滿足不同植物的生長(zhǎng)需求，田中道男運(yùn)用此光源為文心蘭試管苗提供光照條件，結(jié)果表明其地上部干、鮮重和試管苗的高度都有顯著提高。隨著進(jìn)一步改進(jìn)，CCFL照明系統(tǒng)將成為植物組織培養(yǎng)中的主要光源。

3.3.3SILHOS光源

日本的田中道男等自行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的另一種新型光源-SILHOS是一種間接照明系統(tǒng),其側(cè)部發(fā)出均勻一致的光線，光線進(jìn)入反射空間經(jīng)反射薄膜反射后均勻分布。具有如下特點(diǎn)：只需要1只熒光燈就能提供均勻的照明，它通過(guò)一個(gè)獨(dú)特的反射曲鏡使光線均勻分布；避免在照明過(guò)程中產(chǎn)生熱量，冷空氣從一側(cè)輸送管進(jìn)入后帶走燈管所產(chǎn)生的熱量，然后從另一側(cè)管道將熱量輸送出去，可調(diào)整和控制由照明設(shè)備引起的環(huán)境溫度變化；SILHOS光源通過(guò)直立輸送管道可以減少培養(yǎng)架不同培養(yǎng)層之間的溫度差異。田中道男等利用SILHOS作為生菜組培光源，獲得了高質(zhì)量的組培苗。

4.植物組織培養(yǎng)的發(fā)展方向及工業(yè)化的展望

4.1保護(hù)生態(tài)環(huán)境挽救瀕危植物

我國(guó)幅員遼闊，植物種類眾多，約有3.1萬(wàn)種高等植物，約占世界總數(shù)的10%，其中瀕滅絕的稀少物種有4000—5000種，占總種數(shù)的15%一20%。近幾十年來(lái)，約有20種植物繼滅絕。物種面臨退化和滅絕的威脅，這對(duì)于我們?nèi)祟悂?lái)講是不可估量的損失,最有效的挽救方法之一就是收集珍稀瀕危植物的種質(zhì)和基因資源，并用組織培養(yǎng)的方法速進(jìn)行繁殖和人工栽培。在保護(hù)瀕危植物的同時(shí)，也能帶動(dòng)一方的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

4.2加速名優(yōu)花卉、苗木品種的推廣應(yīng)用

我國(guó)觀賞植物資源十分豐富，享有“世界園林之母”的美譽(yù)，原產(chǎn)我國(guó)的觀賞植物達(dá)113523屬、1一2萬(wàn)種。善于發(fā)現(xiàn)、利用現(xiàn)有資源培育出世人矚目的新品種是很有希望的。結(jié)合組培快繁技術(shù)，我國(guó)花卉、苗木業(yè)的前景非?？捎^。

4.3生產(chǎn)“人工種子”

所謂“人工種子”，是指以胚狀體為材料，經(jīng)過(guò)人工薄膜包裝的種子，在適宜條件下能萌發(fā)成幼苗。據(jù)美國(guó)遺傳公司報(bào)道，美國(guó)科學(xué)家已成功地把芹菜、首蓓、花椰菜的胚狀體包裝成工種子，并得到較高的萌發(fā)率。這些人工種子已生產(chǎn)并投放市場(chǎng)。我國(guó)科學(xué)工成功地研成水稻人工種子。可見(jiàn)，組織培養(yǎng)將在遺傳育種、作物改良和改革作物栽培中獲得更大的成效。

4.4種質(zhì)資源貯藏和植物引種

在液氮(一196℃)條件下，加入冷凍保護(hù)劑，可使組織培養(yǎng)物的代謝水平降低，有利于細(xì)胞、胚狀體、試管苗、愈傷組織等的長(zhǎng)期保存。據(jù)報(bào)導(dǎo)，冷凍保存的胡蘿卜胚狀體，在保存la后仍有再生成植株的能力，有些國(guó)家已利用此方法建立了種質(zhì)庫(kù)，但我國(guó)在這方面仍是空白，急需發(fā)展。將植物材料以組培形式保存在培養(yǎng)容器內(nèi)運(yùn)輸，開(kāi)展國(guó)際間或地區(qū)間的種質(zhì)交換，既能節(jié)省時(shí)間、空間、降低運(yùn)輸成本，又能減少因從田間采集種

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子或從無(wú)性繁殖材料上攜帶的有害生物。4.5有用化合物的工業(yè)化生產(chǎn)

組織培養(yǎng)也可以應(yīng)用于有用化合物的工業(yè)化生產(chǎn)。有用化合物包括藥物橡膠、香精油、色素等。這些化合物許多都是高等植物的次生代謝物，有些還不能大規(guī)模地人工合成，而靠植物生產(chǎn)其來(lái)源有限。因此，利用組織培養(yǎng)植物的某些器官或愈傷組織，并篩選出高產(chǎn)、高合成能力、生長(zhǎng)快的細(xì)胞株系，以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，將是一條行之有效的途徑?？傊M管我國(guó)在植物組織培養(yǎng)方面還存在一些問(wèn)題，但隨著科技的進(jìn)步、社會(huì)的發(fā)展，問(wèn)題不難解決。

植物組織培養(yǎng)技術(shù)必將在我國(guó)開(kāi)發(fā)西部、建設(shè)森林城市、綠化山川、防風(fēng)固沙、退耕還林、以及調(diào)整農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中發(fā)揮巨大作用，同時(shí)也會(huì)給企業(yè)帶來(lái)巨大商機(jī)、高額的利潤(rùn)和廣闊的市場(chǎng)。因此,組培車間應(yīng)象種子供應(yīng)站一樣遍布全國(guó)各地，服務(wù)于當(dāng)?shù)厣a(chǎn)滿足于當(dāng)?shù)厣a(chǎn)，使我國(guó)各地區(qū)的特色新產(chǎn)品盡快大面積發(fā)展起來(lái)，形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模。開(kāi)拓國(guó)際大市場(chǎng)。

4.6解決影響植株組培苗發(fā)展的障礙因素，全力推進(jìn)組培苗的產(chǎn)業(yè)化。4.6.1降低生產(chǎn)成本

目前組培成本偏高，可從各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)入手，盡量降低成本。首先，降低培養(yǎng)基成本。目前采用的硬質(zhì)玻璃蒸餾器制備的蒸餾水，在無(wú)有毒物質(zhì)的前提下，完全可用泉水、井水、河水、自來(lái)水取代；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一般采用化學(xué)藥品，價(jià)格昂貴，但有可能用土豆汁、番茄汁或普通藥水來(lái)取代；可用普通白糖來(lái)代替蔗糖。其次，降低培養(yǎng)成本。培養(yǎng)可在玻璃溫室進(jìn)行，充分利用自然光照，溫度也可調(diào)控，這樣可節(jié)約能源，大大降低成本。4.6.2提高繁殖系數(shù)

有些植物快繁不能推廣的一個(gè)重要原因是繁殖系數(shù)偏低，間接地提高

了生產(chǎn)成本。要下大力氣摸索提高組培苗繁殖系數(shù)的最佳培養(yǎng)基配方，以

簡(jiǎn)化愈傷組織誘導(dǎo)、芽分化、生根等繁瑣的技術(shù)程序。要善于發(fā)拙能產(chǎn)生不定芽或通過(guò)篩選合適培養(yǎng)基可產(chǎn)生不定芽的植物種類品種。4.6.3保持種性優(yōu)良

植物組培苗快繁主要包括胚狀體誘導(dǎo)、不定芽誘導(dǎo)、愈傷組織誘導(dǎo)、促生腋芽法等。其中以促生腋芽法生產(chǎn)的組培苗遺傳性最為穩(wěn)定，能保持親本植物優(yōu)良種性，而且繁殖速度快，應(yīng)大力推廣。4.6.4推行薄層細(xì)胞培養(yǎng)

薄層細(xì)胞培養(yǎng)是一種正在推廣的采用莖表皮層細(xì)胞作為外植體的組織培養(yǎng)技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)有：取材便利；表面消毒方便；激素種類和用量少；可直接從外植體分離出芽、根，不經(jīng)合傷口階段。陳永寧等開(kāi)展大花天竺葵薄層細(xì)胞培養(yǎng)快繁成功，僅用70d就完成了從接種到移栽的全過(guò)程。該方法值得在組培苗的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)上加以推廣應(yīng)用。但不是所有的植物都可以通過(guò)該方法進(jìn)行快繁，許多植物只能再生植株。4.6.5引入先進(jìn)技術(shù)

要有計(jì)劃、有步驟地引進(jìn)植物組培苗生產(chǎn)配套設(shè)施，建立健全培養(yǎng)室組培快繁與溫室栽培相配套的組培苗生產(chǎn)體系。有條件的生物技術(shù)公司可購(gòu)買配有計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的溫室大棚，做到組培苗組培溫度管理自動(dòng)化、灌溉自動(dòng)化、施肥自動(dòng)化，確保培育出高質(zhì)量的商品化組培苗。4.6.6開(kāi)拓銷售

要善于了解市場(chǎng)行情，疏通銷售渠道，建立產(chǎn)、供、銷一體化的植物組培苗營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)。鼓勵(lì)花農(nóng)以“公司+基地+農(nóng)戶”、“農(nóng)戶+公司”等多種形式建立不同的經(jīng)濟(jì)實(shí)體，確保鮮、活、嫩的組培苗產(chǎn)品暢銷國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。

4.7加強(qiáng)植物組培方式與培養(yǎng)水平的研究，探索新的培養(yǎng)途徑

目前，植物組培方式以固體培養(yǎng)基培養(yǎng)為主。液體培養(yǎng)基培養(yǎng)具有物質(zhì)交換快，生長(zhǎng)速度快，產(chǎn)生的代謝物質(zhì)不會(huì)在組織周圍積累等優(yōu)點(diǎn)，值得大力研究與推廣。近幾年來(lái)，隨