植物组织培养的相关研究.doc

植物组织培养 作者 摘要 关键字 植物组织培养既是一种基础性研究，又是一种极具普及意义的生物技术。它具有 耗费母株材料少，繁殖速度快，繁殖率较高，用嫩茎组织培养法可以得到无病毒植株， 减轻病毒对花卉的影响，以及定向培养植物优良品种等方面的优势。植物组织培养的 基础是植物细胞的全能性理论，它从诞生到现在经历了4个时期，即理论准备和实验 开创期;研究发展时期;生产应用时期;“克隆”生物时期(肖杰，2004)。如今植 物组织培养技术已经成为农林业中极具普及意义的生物技术之一，而芍药组织培养目 前处于理论准备和实验开创期。但是对芍药进行组织培养，应用植物激素控制分化过 程及分化数量可达到繁殖目的，并节省人力物力，是芍药批量生产的最佳方法(胡映 泉，2003)。 近年来中外学者对芍药的组织培养进行了大量的研究工作，主要集中在以种子为 外植体的组织培养方面 (BrukhinvB，一 994;KimYS， 1995年 ;BuchheimJAT， 1994)， 也利用花药(LeeB， 1992)培养诱导形成单倍体植株或胚状体。众所周知，常规方法育种周期长、见效慢，极大地限制了新品种的研制与开发。 而利用植物组织培养中的花粉、花药进行单倍体育种结合温室育苗技术，可以大大缩 短育种年限，实现早期选择、提高选择效率。利用体细胞来培育新品种已成为当今育 种领域的趋势之一，对于无法结实的多倍体花卉来说，采用组织培养技术则能为其提 供一条具体的繁殖途径。对于那些产生芽变的种类来说，由于变异部位太小，难以进 行传统的扦插或嫁接繁殖，无法使这些新出现的宝贵种质保留下来;如果将发生变异 的细胞进行分离，并培养成苗则可以选育出许多新的品种，这无疑为花卉新品种的培 育提供了广阔的空间。 影响外植体污染的因素较多，除要求操作人员严格按照无菌操作程序操作外，还 与外植体的种类、取材季节、预处理方法、消毒方法、杀菌剂的使用等因素有关。在 植物组织培养中，造成污染的病原主要是霉菌、细菌和酵母菌三大类，霉菌和酵母菌 引起的污染很容易观察到，初代培养就能在外植体周围或培养基表面形成明显的菌 落，而细菌污染则存在一定的潜伏期。如果外植体培养3一5d内未表现污染症状，而 以后不断出现污染现象，表明污染主要由内生菌引起(Leifert，1990;柴向华，周俊 辉，2003)。抗生素抑菌在动物细胞培养中早己被广泛应用，在植物组织培养中尚处于开始阶 段。近年随着植物基因工程的开展，转基因过程中的除菌和抑菌越来越离不开抗菌素 所以使用抗菌素逐渐成为植物组织培养中的灭菌技术之一。在抗菌素的使用上， Falkiner(1990年)提出3个条件，即必须弄清楚要抑制菌的种类，使用的抗生素是否 对培养的植物组织有不良影响，还要确立抗生素的使用浓度、处理时间的长短。因 没有一种抗生素能对所有引起污染的微生物都有效，所以抗生素也不能完全代替灭菌 技术，最好加在培养基中，作为一种辅助防止污染的措施。 植物组织培养中外植体种类的选择以污染少、易启动为原则。带芽的外植体，如 茎尖、侧芽、带芽茎段，培养成功率高，变异率小，容易保持材料的优良特性。其中， 顶芽芽体饱满，营养丰富，侧芽较瘦弱，所以顶芽启动快，分化率高;继代培养中由 于顶端优势的作用，腋芽的生长受到抑制，生长势弱于带芽茎段。因此，用顶芽作为 外植体时，培养基中常加入细胞分裂素打破顶端优势作用，促进腋芽大量萌发，提高 繁殖系数(裘文达，1986)。据分析，外植体取材的季节以材料积累了较丰富的营养 和内源激素为佳，大多在材料休眠末期或萌动前期取材污染率低，因为此时病菌还没活跃起来，材料抵抗病菌能力也比较强(邓小梅，2004);但是大多数生长末期或休眠期取材的外植体，在培养中反应迟钝，不能培养成功，所以就萌发情况而言，在其生长开始的季节取材较好(谭文澄，2001)。如叶子花腋芽培养，在11月至次年2月间采样，侧芽萌发极为迟缓，而在3月至8月间取材，萌发数及速度均得到满意结果;马铃薯组织培养中的器官形成也受到季节的影响，在12月和4月取材的外植体具有强烈的再生能力，而在2一3月或5一n月取材，则很少能够再生 愈伤组织培养 利用组织培养技术繁殖植物，除了以芽作为外植体产生大量丛生芽的方式外，还 可以通过愈伤组织培养，诱导产生不定芽的途径进行。对于芍药而言，以芽为外植体的快速繁殖途径不仅严重损伤亲本植株，造成母株生活力和观赏价值的下降，而且由于受芍药自身生长发育特点的影响，材料来源有限，取材时间也受到限制，再者地下芽污染严重，造成材料的巨大浪费。通过愈伤组织培养途径形成新植株的过程需要经过分生组织脱分化和愈伤组织再分化，所以培养难度相对较大，但是它可以克服芍药组织培养快繁中以芽为外植体污染严重，难于建立无菌培养体系等问题，同时为芍药的遗传转化及新品种培育等方