陳紅

（西北民族大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州 730030）

植物組織培養(yǎng)指從植物體中分離出滿足需要的組織。植物體的任何一個(gè)細(xì)胞都有長成完整個(gè)體的潛在能力，人們利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)快速獲取優(yōu)良植物株系，為植物組織培養(yǎng)提供了新的思路和方法。近年來，生物技術(shù)學(xué)科發(fā)展較快，植物組織培養(yǎng)技術(shù)得到迅速發(fā)展和推廣，如何優(yōu)化植物組織培養(yǎng)技術(shù)是當(dāng)前植物組織培養(yǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，探索植物組織培養(yǎng)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。鑒于此，筆者對植物組織培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)思考。

1 植物組織培養(yǎng)技術(shù)的基本內(nèi)涵

1.1 植物組織培養(yǎng)技術(shù)的定義

組織培養(yǎng)技術(shù)是在人為創(chuàng)造的無菌條件下，將生活的離體器官（如根、莖、葉、莖段、原生質(zhì)體）、組織或細(xì)胞置于培養(yǎng)基內(nèi)，并放在適宜的環(huán)境中進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)，以獲得細(xì)胞、組織或個(gè)體的技術(shù)。這種技術(shù)在基礎(chǔ)理論研究和生產(chǎn)時(shí)間中的作用與日俱增，已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和生物、醫(yī)藥的研究[1]。

1.2 植物組織培養(yǎng)技術(shù)的原理

植物組織培養(yǎng)的原理是細(xì)胞全能性。細(xì)胞全能性是指高度分化的植物體細(xì)胞具有全能性，細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，均具有同樣的或基本相同的成套的遺傳物質(zhì)，只不過在特定條件下才會(huì)表達(dá)，如一定營養(yǎng)的物質(zhì)、激素和其他適宜條件。組織培養(yǎng)基于此原理誘導(dǎo)形成愈傷組織，幫助傷口愈合，在傷口表面新生的組織，再在愈傷組織上形成新的叢生芽[2]。

1.3 植物組織培養(yǎng)技術(shù)的要點(diǎn)

植物組織培養(yǎng)技術(shù)要把握好四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。（1）愈傷組織的培養(yǎng)條件必須無菌，避免微生物的侵入。（2）剛生長不久的莖尖、芽尖，從莖尖生長點(diǎn)出現(xiàn)新的葉原基后，還沒有受到病毒的侵染。（3）組織能培養(yǎng)成植株，細(xì)胞分化程度有高低之分，但植物細(xì)胞全能性不變。（4）組織培養(yǎng)中光照也是重要的條件之一，完成接種工作后，在培養(yǎng)室中培養(yǎng)時(shí)就需要光照條件，一般在光照（日光燈照射），溫度（30 ℃）中培養(yǎng)。

2 植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，植物組織培養(yǎng)技術(shù)得到較快發(fā)展，在轉(zhuǎn)基因育種、種質(zhì)資源離體保存、植物脫毒和快速繁殖、植物育種等方面得到了應(yīng)用。

2.1 轉(zhuǎn)基因育種

轉(zhuǎn)基因技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用最為廣泛，把從植物或微生物中分離獲得的目的基因片段轉(zhuǎn)入特定植物中，培育出更加高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗的新品種。植物轉(zhuǎn)基因育種有很強(qiáng)的目的性，通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)或基因槍法改變植物的基因，使植物細(xì)胞的基因重組，且轉(zhuǎn)化受體均為離體培養(yǎng)的植物細(xì)胞，通過繼代培養(yǎng)增殖，獲得細(xì)胞群體，需要注意的是，轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)應(yīng)建立高效穩(wěn)定的組織培養(yǎng)再生體系上，促進(jìn)產(chǎn)量和品質(zhì)遺傳改良。

2.2 種質(zhì)資源離體保存

種質(zhì)資源又稱遺傳資源，是植物育種的基礎(chǔ)，它往往存在于特定品種之中。目前，很多植物物種正逐年消失，種質(zhì)資源離體保存技術(shù)采用限制、延緩或者停止其生長的方法，傳遞給子代并決定固有生物性狀的遺傳物質(zhì)，需要時(shí)可重新恢復(fù)其生長，并再生植株，對于生物多樣性保護(hù)意義重大，取得了一定的成效，幫助了許多植物的延續(xù)，避免滅絕的可能[3]。但種質(zhì)資源離體保存時(shí)需要定期進(jìn)行繼代培養(yǎng)，連續(xù)數(shù)代的擴(kuò)繁培養(yǎng)過程將降低培養(yǎng)物的分化和再生能力，為解決這一問題，離體種質(zhì)資源冷凍保存技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，細(xì)胞培養(yǎng)中對細(xì)胞低溫冷凍貯存，使將來建立離體種質(zhì)資源庫成為可能。

2.3 植物脫毒和快速繁殖

植物脫毒技術(shù)是利用高溫處理、莖尖組織培養(yǎng)等方法，脫除植物所感染的病毒，在超凈無菌的條件下培養(yǎng)不帶病菌的植株，進(jìn)行營養(yǎng)繁殖。一些農(nóng)作物經(jīng)過長時(shí)間的種植往往會(huì)攜帶病毒，植物脫毒技術(shù)具有恢復(fù)原品種特征特性，通過脫毒苗進(jìn)行繁殖，作物就不會(huì)發(fā)生病毒，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效和低成本的目的。離體快速繁殖技術(shù)比常規(guī)方法快數(shù)萬倍，可以在短期內(nèi)獲得大量一致的遺傳性，有利于擴(kuò)大繁殖。植物脫毒和快速繁殖技術(shù)的應(yīng)用，為觀賞植物、園藝作物、經(jīng)濟(jì)林木、無性繁殖作物等提供苗木，并形成產(chǎn)業(yè)化。

2.4 植物育種

植物育種是培育優(yōu)良新品種的技術(shù)，我國植物組織培養(yǎng)現(xiàn)已在單倍體育種、胚胎培養(yǎng)、細(xì)胞融合和培養(yǎng)細(xì)胞突變體等方面開展應(yīng)用，力求達(dá)到高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的目標(biāo)。

單倍體育種是植物育種手段之一，在單倍體育種方面，利用花藥培養(yǎng)等方法誘導(dǎo)產(chǎn)生單倍體，單倍體植株經(jīng)染色體加倍后，使其單一的染色體各自加倍成對，育成大面積種植的作物新品種。單倍體能在植株上充分地顯現(xiàn)重組的配子類型，我國在單倍體育種方面取得了重大成果，可提供新的遺傳資源和選擇材料。從我國單倍體育種的成果上看，作物新品種單育1號(hào)煙草品種，以及中花8號(hào)水稻和京花1號(hào)、京單92-2097小麥等面積栽培的作物新品種[4-5]。

胚胎培養(yǎng)是植物育種的又一應(yīng)用。胚胎培養(yǎng)是植物組織培養(yǎng)的一個(gè)主要領(lǐng)域，植物的雜交不孕使遠(yuǎn)緣雜交不易成功，但采用胚的早期離體培養(yǎng)能夠使胚正常發(fā)育和培養(yǎng)出雜交后代，以無性系繁殖獲得數(shù)量較多、性狀一致的群體，胚培養(yǎng)已在多個(gè)科屬中成功。植物胚胎培養(yǎng)可以克服雜種胚的敗育，獲得稀有雜種，與此同時(shí)，還可以獲得單倍體和多倍體植株，育成多倍體新品種。

植物育種的手段還表現(xiàn)在細(xì)胞融合技術(shù)方面。植物細(xì)胞融合是植物細(xì)胞工程的一個(gè)重要分支，植物組織培養(yǎng)技術(shù)就是原生質(zhì)體融合，可部分克服有性雜交不親和性，獲得體細(xì)胞雜種，創(chuàng)造新種或育成優(yōu)良品種。當(dāng)前，已獲得幾十個(gè)種間、屬間、甚至科間的體細(xì)胞雜種、愈傷組織，分化成苗。采用原生質(zhì)體融合技術(shù)從不雜交的植物中如番茄和馬鈴薯、煙草等獲得屬間雜種[6]。

培養(yǎng)細(xì)胞突變體也是植物組織培養(yǎng)技術(shù)在植物育種的應(yīng)用。在植物組織培養(yǎng)技術(shù)中，愈傷組織培養(yǎng)通過細(xì)胞培養(yǎng)，培養(yǎng)的細(xì)胞一直處于不斷的分生狀態(tài)，篩選出對人們有用的突變體，從而育成新品種。目前，植物組織培養(yǎng)技術(shù)在培養(yǎng)細(xì)胞突變體上的應(yīng)用，已應(yīng)用到篩選抗病、抗鹽、高賴氨酸、高蛋白、矮稈高產(chǎn)的突變體。

3 植物組織培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢

植物組織培養(yǎng)技術(shù)現(xiàn)已得到了推廣和應(yīng)用，但其良好的發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景不容忽視。從植物組織培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢上看，揭開生命活動(dòng)的秘密、作為植物生物反應(yīng)器以及其他未知科學(xué)的研究，將成為植物組織培養(yǎng)技術(shù)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容。

3.1 揭開生命活動(dòng)的秘密

揭開生命活動(dòng)的秘密是植物組織培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢之一。植物組織培養(yǎng)技術(shù)在未來的發(fā)展中，多科學(xué)、多技術(shù)的相互配合將是大勢所趨，植物組織培養(yǎng)技術(shù)與遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、基因工程、生物工程等領(lǐng)域深度融合[7]，揭開生命活動(dòng)的秘密。在揭開生命活動(dòng)的秘密的過程中，了解單個(gè)基因的作用，接受基因的受體細(xì)胞要產(chǎn)生再生植株，就需要通過組織培養(yǎng)的方法才能實(shí)現(xiàn)。

3.2 作為植物生物反應(yīng)器

作為植物生物反應(yīng)器是植物組織培養(yǎng)技術(shù)的又一發(fā)展趨勢。植物生物反應(yīng)器是近年來生物技術(shù)領(lǐng)域新的研究方向，隨著新功能基因的分離、克隆等技術(shù)的發(fā)展，在今后15～20年內(nèi)，利用組織培養(yǎng)的材料作為植物生物反應(yīng)器產(chǎn)生的高新生物技術(shù)產(chǎn)品將不斷涌現(xiàn)。在植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用方面，利用培養(yǎng)的植物細(xì)胞和組織細(xì)胞作為生物反應(yīng)器，也可以生產(chǎn)某些蛋白質(zhì)、氨基酸、抗生素、疫苗等，進(jìn)而造福于人類[8]。

3.3 其他未知科學(xué)的研究

植物組織培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢還表現(xiàn)在其他未知科學(xué)的研究方面?，F(xiàn)代科學(xué)發(fā)展非常迅速，為了認(rèn)識(shí)客觀事物的內(nèi)在本質(zhì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，新發(fā)明、新發(fā)現(xiàn)、新創(chuàng)造層出不窮，植物組織培養(yǎng)技術(shù)現(xiàn)在仍然處于發(fā)展階段，科學(xué)研究是面向未知世界的認(rèn)識(shí)活動(dòng)，很多機(jī)理人們還沒有搞清楚，植物組織培養(yǎng)技術(shù)具有很大的發(fā)展?jié)摿?，能夠適用的領(lǐng)域也越來越大，植物組織培養(yǎng)新技術(shù)不斷被運(yùn)用到科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域中。相信在今后的幾十年內(nèi)，組織培養(yǎng)將會(huì)有更大的發(fā)展，在農(nóng)業(yè)、制藥業(yè)、加工業(yè)等方面將會(huì)發(fā)揮更大的作用，創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

植物組織培養(yǎng)技術(shù)的研究任重道遠(yuǎn)?，F(xiàn)階段，雖然在轉(zhuǎn)基因育種、種質(zhì)資源離體保存、植物脫毒和快速繁殖、植物育種等方面得到了應(yīng)用，取得了一定成效，植物組織培養(yǎng)技術(shù)得到了提升，但植物組織培養(yǎng)仍然處于發(fā)展階段。從植物組織培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢上看，相信在今后的幾十年內(nèi)，將植物組織培養(yǎng)技術(shù)滲透到科研、生產(chǎn)和生活各個(gè)領(lǐng)域，最大化發(fā)揮植物組織培養(yǎng)技術(shù)的作用，必將為社會(huì)創(chuàng)造更大的價(jià)值和效益。