植物组织培养技术在农业生产中的应用
植物组织培养是应用无菌培养的方法培养植物的一个离体部分, 即是一种将自然环境中分离出来的植物细胞或组织放入含有合成培养基的瓶中, 在无菌条件下使之生长或发育的方法。从而证明了植物每个体细胞都有形成整体植物的潜在能力, 也是植物细胞“全能性”的体现。因此, 运用组织培养方法可以在比较简单的条件下研究细胞、组织或器官的繁殖、生长和分化, 以及各种外界因素对它们的影响, 从而为解决农业生产和药物生产中的某些问题开辟了广阔的前景, 目前已有若干重要成果应用于生产实践中, 一为营养繁殖系的快速繁殖, 如以甘蔗为例,原来每亩要用蔗种 0.50～1 吨, 用组织培养的幼苗进行栽培可节省大量蔗种。
1 培养基的组成和配制法
近年来用的化学合成培养基大致由 6 种成分组成: ①糖类; ②多种无机盐类; ③微量元素; ④氨基酸、酰胺、嘌呤;⑤维生素; ⑥生长素。此外, 有些培养基还可添加天然的汁液, 如椰子汁、酵母提取液、水解酪蛋白、麦芽浸出液等, 培养基中如加入 0.50%～1%的琼脂即为静止培养的固体培养基, 否则为悬浮培养的液体培养基。不同植物材料常需要改变配方, 如维持生长和诱导细胞分裂和分化的培养基配方就不同, 因此配方的种类很多, 目前以 MS培养基配方为最常用的一种基本培养基, 它利于一般植物组织和细胞的快速生长。总之, 在进行组织培养研究时应根据研究目的和培养植物的种类来确定培养基的组成, 除营养、诱导作用外还应当注意离子平衡和毒性问题, 如水一般都采用重蒸馏水, 无机盐类一般都需用化学纯的药品, pH 值可用 1N KOH( 或NaOH) 溶液和 2N HCl 调整。有时可以用普通药品代替, 但须注意这些药品不仅应有营养价值, 还须无毒。
2 培养条件
温度
对大多数植物组织 20～28 ℃即可满足生长所需, 其中 26～27 ℃最适合。
光
组织培养通常在散射光线下进行。光的影响可导致不同的结果。有些植物组织在暗处生长较好, 而另一些植物组织在光亮处生长较好, 但由愈伤组织分化成器官时, 则每日必须要有一定时间的光照才能形成芽和根。有些次生物质的形成, 光是决定三因素。
酸碱度
一般植物组织生长的最适宜 pH 为 5～6.50。在培养过程中 pH 可发生变化, 加进磷酸氢盐或二氢盐, 可起稳定作用。
通气
悬浮培养中细胞的旺盛生长必须有良好的通气条件。小量悬浮培养时经常转动或振荡, 可起通气和搅拌作用。大量培养中可采用专门的通气和搅拌装置。
3 材料和方法
从低等的藻类到苔藓、蕨类、种子植物等高等植物的各类、各部分都可采用作为组织培养的材料, 一般裸子植物多采用幼苗、芽、韧皮部细胞, 被子植物采用胚、胚乳、子叶、幼苗、茎尖、根、茎、叶、花药、花粉、子房和胚珠等各个部分。由于植物在自然条件下, 表面常被霉菌和细菌污染, 故材料必须进行灭菌处理。一般用漂白粉溶液( 1%～10%) 、次氯酸钠溶液( 0.50%～10%) 、升汞溶液( 0.01%) 、乙醇( 70%) 或过氧化氢( 3%～10%) 等处理后, 再用无菌水反复冲洗干净,然后在无菌室内, 将所取的组织迅速培养在固体培养基上。在适宜的条件下, 受伤组织切口表面不久即能长出一种脱分化的细胞团, 称为愈伤组织( Callus) , 此种愈伤组织在适当的培养基上经一定时间即能诱导生长成整株植物, 因此愈伤组织既可是某种植物代谢产物的来源, 又是诱导成株的主要途径之一。在适宜的培养条件下, 还可使愈伤组织长期传代生存下去, 这种培养称为继代培养。但在继代培养中, 不少植物培养的组织或细胞随着再培养代数的增加, 分化能力就逐渐降低甚至丧失, 其原因可能是由于在培养过程中原有母体中存在的、与器官形成有关的特殊物质被逐渐消耗所致, 因此可以用激素或改善营养条件使之恢复, 也有认为是组织和细胞在长期培养中遗传性的改变, 主要是染色体的变化, 出现大量多倍性或非整倍性细胞, 这种改变恢复的可能住较小。在培养药用植物选材时, 还应考虑到所需要的次生物质在植物体中的合成部位, 如果选材和培养方法适当, 可使原植物内所产主的代谢物通过细胞或组织培养发生生化转变而获得。通过组织培养可获得有效成分, 但实际上只有大量培养成功才有经济价值。
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