畢業(yè)論文----植物組織培養(yǎng)在農業(yè)中的應用

1、<p>　　植物組織培養(yǎng)在農業(yè)中的應用</p><p>　?。壅?要］：通過有關植物組織培養(yǎng)方面的文獻綜述植物組織培養(yǎng)在農業(yè)上離體無性系的快速繁殖、培養(yǎng)無病毒種苗、新品種的選育和人工種子和種質的保存方面的應用，并對應用的前景作簡單的展望。</p><p>　　［關鍵詞］：植物組織培養(yǎng) 農業(yè)</p><p>　　植物組織培養(yǎng)（tissue culture）

2、是二十世紀初興起的一項高新生物技術，至今已經有一百多年的歷史，如今已成為了生物領域里面十分活躍的技術。植物組織培養(yǎng)開始走上工廠化和商業(yè)化始于20世紀六十年代，得利于花粉小孢子培養(yǎng)和原生質體培養(yǎng)的成功［1］。和植物組織培養(yǎng)的歷史相比，中國的在這方面的研究起步算是比較早的，在二十世紀四十年代在這方面就有所研究，但是大范圍的發(fā)展起來還是始于二十世紀七十年代的花藥培養(yǎng)。</p><p>　　農業(yè)對農作物和經濟植物的最終要

3、求是提高產量和改進質量。常規(guī)方法是以有性雜交為作為指導進行育種，這種方法局限性很大，而且周期長，效果還不理想。植物組織培養(yǎng)為農業(yè)的優(yōu)化提供了新的途徑，如今，植物組織培養(yǎng)已廣泛應用于植物育種，在單倍體育種、胚培養(yǎng)、體細胞雜交、細胞突變體篩選、遺傳轉化等方面均取得了顯著成就。</p><p><b>　　植物組織培養(yǎng)概述</b></p><p>　　植物組織培養(yǎng)，是指在人

4、工控制的條件下，將植物體的任何一部分，或器官、或組織，或細胞，進行離體培養(yǎng)，使之發(fā)育形成完整的植物體。所謂人工控制的條件，即營養(yǎng)條件和環(huán)境條件；植物體的任伺一部分是指根、莖、葉、花、果以及它們的組織切片和細胞［2］。它的優(yōu)越性在于：可以在不受其他部分干擾的情況下研究被培養(yǎng)部分的生長和分化規(guī)律。特點是：取材少，培養(yǎng)材料經濟；人為控制培養(yǎng)條件，不受自然條件影響；生長周期短，繁殖率高；管理方便，利于自動化控制［3］。</p>&

5、lt;p>　　植物組織培養(yǎng)的理論基礎是植物細胞的全能性（totipotency）。一個生活的植物細胞，只要有完整的膜系統(tǒng)和細胞核，它就會有一整套發(fā)育成一個完整植株的遺傳基礎，在一個適當的條件下可以通過分裂、分化再生成完整植株，這就是所謂的細胞全能性［4］。</p><p>　　植物組織培養(yǎng)的基本方法［5］是材料選擇、培養(yǎng)基配置、接種與培養(yǎng)和最后的小苗移栽。</p><p>　　植物組

6、織培養(yǎng)在農業(yè)上的應用</p><p>　　植物組織培養(yǎng)應用十分廣泛，特別是和植物密切相關一些領域。農業(yè)主要是以植物的栽培種植為主，因此植物組織培養(yǎng)在農業(yè)上的應用是其應用中十分重要的一個方面。目前植物組織培養(yǎng)在農業(yè)上的應用主要有以下四個方面：離體無性系的快速繁殖、培養(yǎng)無病毒種苗、新品種的選育和人工種子和種質的保存。</p><p>　　離體無性系的快速繁殖</p><p&

7、gt;　　離體無性系的快速繁殖是組織培養(yǎng)在生產上應用最廣泛、最成功的一個方面。無性系繁殖植物的主要特點是繁殖速度快，通常一年內可以繁殖數以萬計的種苗，特別對于名貴品種、稀優(yōu)種質、優(yōu)良單株或新育成的品種的繁殖推廣具有重要的意義。</p><p>　　離體繁殖良種種苗最早在蘭花工業(yè)上獲得成功。蘭花成熟的種子中大多數的胚不能成活，種子不能發(fā)芽，通過球莖組織培養(yǎng)，使蘭花的繁殖系數大為提高，從而形成了20世紀60年代風靡全

8、球的“蘭花工業(yè)”。甘蔗繁殖用種量大，1hm2地需要7.5-15t的種蔗。采用莖尖、嫩葉組織培養(yǎng)繁殖種苗，節(jié)省了大量的種蔗，加速了優(yōu)良品種的推廣。其他如牡丹、香石竹、唐菖蒲和菊花等難以扦插的名貴品種以及無籽西瓜、草莓、獼猴桃、葡萄、菠蘿、櫻桃、桉樹、杉木等的無性快速繁殖都取得了進展，有力地推動了農業(yè)生產。</p><p>　　目前世界上80%~85%蘭花是通過組織培養(yǎng)進行脫毒和快繁的。我國第一個將優(yōu)質杉木組培苗進行

9、人工造林并取得了良好的經濟效益；選用“雷林1號”優(yōu)良桉樹進行商業(yè)化生產的桉樹組培苗，結合常規(guī)營養(yǎng)繁殖方法營造大面積人工林也獲得了成功。目前我國為其他國家代加工生產或直接出口的組培苗品種有甘蔗、香蕉、百合、玉簪、大花萱草、唐菖蒲、絲石竹等近30種。另外，植物離體快繁也適合于一些價值較高的F1雜種植株的繁殖。如美國每年種植火炬松F1實生苗20億株，采用試管繁殖的約占10億株[6]。</p><p><b>

10、　　培養(yǎng)無病毒種苗</b></p><p>　　許多植物都遭受到病毒病不同程度的危害。有的種類甚至同時受到數種病毒病的危害，嚴重地影響了產品的商品價值。對于無性繁殖的作物如絕大部分的果樹、部分蔬菜（洋蔥、大蒜、石刁柏、菊芋、馬鈴薯）和花卉（菊花、唐菖蒲、風信子、秋海棠、月季）等，如遭受病毒侵染后，代代相傳，則體內可以積累相當高濃度的病毒，影響生長和成活，嚴重危害生產的發(fā)展。而病毒病又不同于真菌和細菌病

11、害，采用殺菌劑和抗生素等化學藥劑防止很難湊效。自從Morel(1952)發(fā)現(xiàn)采用莖尖培養(yǎng)的方法可以從嚴重感染病毒的植株得到無病毒苗后，這方面的工作引起了人們的重視。在許多園藝植物上進行培育試驗也相繼得到成功，從此莖尖培養(yǎng)就成為解決病毒病害的一個重要途徑。也可以采用莖尖培養(yǎng)與熱處理相結合的方法來提高莖尖培養(yǎng)的脫毒效果。對于一些木本果樹植物，如果莖尖培養(yǎng)得到的植株難以發(fā)根生長，且結果晚，則可采用莖尖微體嫁接的方法來培養(yǎng)無病毒苗。［8］<

12、;/p><p>　　利用組織培養(yǎng)生產無病毒苗的方法，已在許多果樹（柑橘、蘋果、草莓、葡萄）、蔬菜（馬鈴薯、大蒜）、花卉（蘭花、菊花、康乃馨、水仙、唐菖蒲）等作物的常規(guī)生產上得到應用。目前中國已建成葡萄、蘋果、香蕉、馬鈴薯、甘蔗等作物脫毒快繁生產線多條。</p><p><b>　　新品種的選育</b></p><p>　　1964年，印度的Guha

13、和Maheshwari在毛葉曼陀羅花藥培養(yǎng)中，成功地由花粉誘導得到了單倍體植株，從而促進了花藥和花粉培養(yǎng)的研究，以后在煙草、水稻、小麥、玉米、番茄、甜椒、草莓、蘋果等多種植物上獲得成功。利用花藥和花粉培養(yǎng)誘導花粉發(fā)育成單倍體植株，單倍體植株經過秋水仙素等藥劑處理后，染色體加倍可以獲得同源二倍體的純合系，其后代不會分離，可以直接用于選育雜種一代的親本或性狀純合的常規(guī)品種。前者如甜辣椒“海豐12號”的親本，后者如甜椒“海花3號”。與常規(guī)育種

14、方法相比，通過花藥花粉培養(yǎng)獲得單倍體的單倍體育種方法，可以在短時間內得到作物的純系，從而加快了育種進程。</p><p>　　我國在利用花藥和花粉培養(yǎng)進行單倍體育種方面處于世界先進水平，取得了很大成就。我國科學家設計的N6培養(yǎng)基和馬鈴薯培養(yǎng)基，不僅在國內得到推廣，在國外也被采用。我國利用花藥和花粉培養(yǎng)已培育出許多優(yōu)良品種，僅在“七五”期間，我國通過花藥和花粉培養(yǎng)培育出的新品種和新品系就已超過20個。其中著名的如小

15、麥“京花1號”、“京花3號”，水稻“中花8號”、“中花9號”等，其累積推廣面積均超過了66.7萬hm2（1000萬畝）；已審定的品種如水稻中花10號、中花11號累計推廣面積約250萬畝、南抗2號約15萬畝，還有花培528、贛早秈11號；小麥京花3號推廣約100萬畝等。在生產上已應用的新品種如花培28、花535、花86-5，前兩個品種已推廣約100萬畝以上。新品系有水稻花8504；小麥京單84-1685、中8701、中8606、花57、花

16、95-2、花12、851373、852163、86912；煙草單育1號和單育3號等。</p><p>　　近幾年來，通過組織培養(yǎng)和有關技術又培育出了很多新品種，這些新品種都有高產、優(yōu)質、抗病或早熟等優(yōu)良性狀，有的仍在擴大種植和推廣中。</p><p>　　人工種子和種質的保存</p><p>　　生命物質的保存，已引起許多科研工作者的興趣，其中包括原核生物、植物及動

17、物材料的保存，種質保存的目的是為了確保有用的種質能在任何時候都具有生命力。組織培養(yǎng)能安全地保存植物的細胞、愈傷組織或分生組織，且在儲藏幾年后，仍能穩(wěn)定地產生再生過程。通過無性系繁殖保存作物已成為迫切要求，尤其對于熱帶作物。另外，由于自然和人為的破壞，許多具有或可能具有育種價值的能成為基因庫的品系在消失，作物栽培品種、親本植物品系以及突變種也通常需要保存。種質資源的保存和基因庫的建立在育種工作中是十分重要的。</p><

18、;p>　　由于許多植物的組織和細胞培養(yǎng)物在液氮超低溫條件下貯藏后，仍然能夠保持很高的存活率并能重新再生出植株，保持原來的遺傳特性，因此可以利用植物組織培養(yǎng)技術保存植物種質資源，從而節(jié)省了大量的人力和土地資源。如建立莖尖分生組織培養(yǎng)物的超低溫保存種質庫時, 不僅可以防止種質的遺傳變異和退化, 而且可以長期保存無病毒的原種。我國對水稻、小麥、玉米、甘蔗、馬鈴薯、紅豆、草莓、唐菖蒲、三分三、長春花等植物的莖尖分生組織、愈傷組織、胚狀體和

19、幼胚、花粉等材料, 展開了材料特性、預處理、光照、冰凍保護劑、降溫冰凍方法對恢復生長的影響以及種質保存后遺傳性狀分析等研究。</p><p>　　將植物材料以組培形式保存在容器內運輸，開展國家、地區(qū)間的種質資源交換和植物商品交流，不僅能夠節(jié)省時間和空間，降低運輸成本，而且能夠減少種子和非試管植株材料所攜帶的有害生物的危險。設在秘魯首都利馬的國際馬鈴薯中心已對14個國家以組培形式運輸，以后，甘蔗、姜、甘薯及多種花卉

20、在國家間也采用了組培形式進行商品交流。</p><p>　　植物組織培養(yǎng)在農業(yè)上的應用前景</p><p>　　組織培養(yǎng)是分離和誘導產生突變體的有效途徑，在作物改良上的作用已隨著通過花藥培育的新品種的產生而得到證明。其應用于作物改良的優(yōu)點是：(1)加速雜交后代遺傳特性的穩(wěn)定，使雜種從雜合子迅速達到純合，從而縮短了育種周期，提高選擇效率；(2)誘變處理群體大，誘變率高，篩選方便時間短，可以在

21、人力控制條件下篩選出特定的細胞群體，便于進行遺傳分析。</p><p>　　但應用過程中也存在一定的問題：其一，不同基因型材料的花粉植株生產率差異很大，許多組合H2代優(yōu)良基因型不能完全表達，尤其是秈型材料的花粉植株生產率距離育種的要求還很遠。其二，誘變這一領域處于嘗試階段，我們還未建立能有選擇地增強所期望的植株變異頻率，對于誘變劑量、篩選方法和時機以及白化苗的控制等問題的解決都有待于探明。</p>

22、<p>　　植物組織培養(yǎng)快速繁殖能快速繁衍瀕危植物，使物種得以保存?？焖俜敝车闹仓昴鼙３帜副镜纳飳W特性和遺傳性狀，并可在短期內種植于田間，是當前植物細胞工程中最有效、應用最廣泛的方法之一。</p><p>　　組織保存的方法和技術近年來逐漸增多，但實際應用過程還存在許多空白。因為天然種子保存具有優(yōu)越性，組織保存必須人工處理才能儲存，所以有時種子保存顯得簡便有利。但在特殊情況下，組織和細胞不能被種子取代

23、時，組織保存法就為其提供了一種新的可能途徑。將來建立一個植物組織培養(yǎng)種質儲藏所是有可能的。</p><p>　?。蹍⒖嘉墨I］：［1］崔德才，徐培文. 植物組織培養(yǎng)與工廠化育苗.第一版.北京：化學工業(yè)出版社，2003.5</p><p>　　［2］吳殿星，胡繁榮.植物組織培養(yǎng).第一版.上海：上海交通大學出版社，2004.1</p><p>　　［3］謝麗霞. 植物組織

24、培養(yǎng)在農業(yè)上的應用. 墾殖與稻作[J], 2006,(03) </p><p>　?。?］崔德才，徐培文. 植物組織培養(yǎng)與工廠化育苗.第一版.北京：化學工業(yè)出版社，2003.8</p><p>　?。?］王忠. 植物生物學.第一版.北京：中國農業(yè)出版社，2002.325~328</p><p>　　［6］王學利，孫世海，王震星，馮峰. 植物組織培養(yǎng)及其在農業(yè)上的應用

25、. 天津農林科技[J]，2005.(04)：25~27</p><p>　?。?］夏鎮(zhèn)澳.植物組織培養(yǎng)與農業(yè).植物生理學通訊[ J ].1995, 31 (1) : 62 - 641</p><p>　?。?］李松. 果蔗脫毒苗快繁栽培技術.南方科技報[M].2006，05，10：B02</p><p>　　Application of Plant Tissue C

26、ulture at Agriculture</p><p>　　Shi Hongming</p><p>　　[Abstract]:The paper shows that the tissue culture plays an important role in the application of agriculture by analyzing the documents of ti