植物細胞工程的研究內容及其應用前景

植物細胞工程的研究內容及其應用前景摘要:植物細胞工程是一門以植物組織培養(yǎng)為基礎,具有廣泛應用前景和實用價值的生物技術。目前根據人們的需要已經相繼完善和發(fā)展了一些具有特色的實用技術,這些技術的發(fā)展和應用,使植物細胞工程在人類現代生活中地位更加突出,并發(fā)揮著越來越重要的作用。本文介紹了植物細胞工程基礎研的發(fā)展現狀，總結了胚胎培養(yǎng)、加倍單倍體技術、原生質體培養(yǎng)與體細胞雜交、體細胞無性系變異、快繁技術、植物來源生物產品生產技術的應用，展望了植物細胞工程的發(fā)展方向以及植物細胞工程的一些重要的應用前景。關鍵詞:植物細胞工程應用發(fā)展前景引言：植物細胞工程是建立在現代生物科學和工程技術基礎上的科學技術。它的發(fā)展有賴于植物學、植物生理學、遺傳學、分子生物學、植物營養(yǎng)學、環(huán)境工程學等學科的發(fā)展與進步，可為生物科學的基礎研究提供重要的技術手段。植物細胞工程以植物細胞全能性為理論基礎，以植物組織與細胞培養(yǎng)為技術支持，在細胞和亞細胞水平對植物進行遺傳操作，實現植物改良和利用，或獲得植物來源的生物產品的科學技術。植物細胞工程具有科學和技術雙重特征，經過多年的探索和發(fā)展，已成為當代生物科學中一個重要學科和現代生物技術的重要組成部分。1.植物細胞工程技術及其應用胚胎培養(yǎng)技術及其應用植物胚胎培養(yǎng)是胚、胚珠、子房和胚乳的離體培養(yǎng)技術，其應用領域包括胚胎的發(fā)育機理克服雜交不親合性和胚拯救、克服珠心胚的干擾、打破種子休眠，縮短育種周期，獲得體細胞胚和人工種子，建立植物高效再生體系等，并在農作物、園藝作物、林木和藥用植物上廣泛應用植物快繁技術及其應用植物快繁技術應用于高附加值經濟植物、珍稀瀕危植物、轉基因植物、育種原種以及植物脫毒苗的快繁，是植物細胞工程中應用最為廣泛的技術，取得了顯著的經濟效益。利用超低溫保存種質法結合快繁技術可以實現植物種質資源的中長期保存和利用。植物快繁技術在發(fā)達國家和發(fā)展中國家均有商業(yè)化應用，FAO將植物快繁技術作為成本效益高效型技術向發(fā)展中國家推廣。通過莖尖培養(yǎng)或利用組織培養(yǎng)技術結合物理、化學方法獲得無毒苗，已成為植物細胞工程技術的重要方面。我國開展植物快繁研究較早，20世紀70年代中期開始規(guī)?；参锟旆泵摱狙芯亢蛻?，植物種類包括果樹、蔬菜、花卉、林木、藥用植物等，其中以脫毒馬鈴薯、蘭花、甘蔗、香蕉、葡萄、草莓、蘋果、柑橘、楊樹等規(guī)模較大。原生質體培養(yǎng)和體細胞雜交原生質體培養(yǎng)和體細胞雜交是植物細胞工程的核心技術之一，為克服植物遠緣雜交不親和性，創(chuàng)造新的種質資源，實現植物遺傳轉化和進行細胞學的基礎研究提供了重要的技術支撐。自1971年Takebe等首次報道獲得煙草葉肉原生質體再生植株以來，原生質體培養(yǎng)和體細胞雜交技術一直是植物細胞工程的重要研究領域，在分離原生質體的材料選擇、培養(yǎng)基與培養(yǎng)環(huán)子、組織、器官等進行處理，能夠增加體細胞無性系變異，獲得有益性狀突變，結合離體誘變篩選技術，能夠提高選擇和育種的效率。1.4單倍體育種高等植物的孢子體一般都是二倍體,而高等植物的配子體,如被子植物的花粉和胚囊,其細胞中只含有一套染色體,為單倍體。在特定情況下,被子植物的花粉或卵細胞未經受精作用也可以發(fā)育為植株,是單倍體植株。單倍體植株經過染色體加倍后就成為加倍單倍體（DH系）或者純合二倍體,不僅可育,而且在遺傳上是純合的2植物細胞工程展望2．1加強植物細胞工程基礎研究植物細胞工程的發(fā)展有賴于基礎科學的進步與發(fā)展。應用現代分子生物學理論和技術研究植物細胞全能性表達、細胞脫分化、器官發(fā)生和形態(tài)建成相關基因的功能和表達調控，將揭示植物再生的分子基礎，有利于實現植物再生的人工調控。同時，加強植物代謝工程的基礎研究，加快植物細胞工程與植物基因工程的整合，結合分子標記輔助育種技術，將大大推進轉基因植物、植物生物反應器的研究和應用。2.2開拓新的研究和應用領域植物細胞工程技術是現代生物技術中發(fā)展比較成熟的技術，是植物改良的有效途徑和方法。隨著現代農業(yè)的不斷拓展，植物細胞工程技術應不斷開拓新的應用領域，如推動植物細胞工程技術與空間技術的結合，發(fā)展空間細胞融合技術，加強海洋生物技術的應用，利用植物細胞工程技術培育海藻新品種，生產海洋來源的植物功能產品，開拓植物細胞工程在環(huán)境保護中的應用等。結論：植物細胞工程的研究與應用，推動了現代生物技術的發(fā)展。作為一個相對獨立的學科和技術體系，植物細胞工程為高效、優(yōu)質、可持續(xù)的現代農業(yè)做出了重大貢獻。植物細胞工程的發(fā)展，有賴于生命科學技術和工程技術的進步，同時也促進了現代生命科學技術的進步和發(fā)展。重視植物細胞工程的基礎研究，加強學科交叉融合，突出技術集成創(chuàng)新，將為植物細胞工程的發(fā)展提供更為廣闊的空間，為現代農業(yè)和生命科學技術的發(fā)展做出更大的貢獻參考文獻[1].吳偉剛;劉桂茹;楊學舉誘變和組織培養(yǎng)相結合在植物育種中的應用2007(11)[2].孫振元;韓蕾;李銀風植物體細胞無性系變異的研究與應用[期刊論文]-核農學報2005(06)[3]謝從華，柳俊．植物細胞工程．北京：高等教育出版社，2004，4—11王蒂.植物組織培養(yǎng).北京：中國農業(yè)出版社，2004,64?65BuiVanLe，MariaH，CruzdeCarvalbo，YashineZuiy．Fodil，eta1．Directwholeplantregenerationofcowpea[V／gnaunguiculata(L)Walp]fromcotyledonarynodethincelllayersexplants.JPlantPhysi01.2002，159：1255?1258龐俊蘭細胞工程北京:高等教育出版社,2007朱至清植物細胞工程北京:化學工業(yè)出版社,2003LiuSM，SykesSR，ClingelefferPR.Improvedinovuloembryocultureforstenospermocarpicgrapes(VitisviniferaL.).AustraliaJoumalofAgriculturalRe