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植物组织培养的研究现状

植物组织培养的研究现状

【摘要】本文综述了植物组织培养的基本定义，在植物育种上、植物脱毒和

快速繁殖、植物代谢产物、植物种质资源保存和交换、遗传、生理、生化和病理

研究上的进展及存在的问题，并对植物组织培养的研究提出了展望。

【关键词】植物组织培养，研究现状，植物育种

引言

19世纪30年代，德国植物学家施莱登和德国动物学家施旺创立了细胞学说，

根据这一学说，如果给细胞提供和生物体内一样的条件，每个细胞都应该能够独

立生活。1902年，德国植物学家哈伯兰特在细胞全能性的理论是植物组织培养

的理论基础。1958年，一个振奋人心的消息从美国传向世界各地，美国植物学家

斯蒂瓦特等人，用胡萝卜韧皮部的细胞进行培养，终于得到了完整植株，并且这

一植株能够开花结果，证实了哈伯兰特在五十多年前关于细胞全能的预言。

根据植物细胞具有全能性这个理论，近几十年来发展起来的一项无性繁殖的

新技术——植物的组织培养技术

植物组织培养即植物无菌培养技术，是根据植物细胞具有全能性的理论，利

用植物体离体的器官如根、茎、叶、茎尖、花、果实等）组织（如形成层、表皮、

皮层、髓部细胞、胚乳等）或细胞（如大孢子、小孢子、体细胞等）以及原生质

体,在无菌和适宜的人工培养基及光照、温度等人工条件下，能诱导出愈伤组织、

不定芽、不定根，最后形成完整的植株的学科。

1植物组织培养的应用

1.1在植物育种上的应用

目前，国内外把植物组织培养已普遍应用于作物育种，并在以下几个方面取

得了较大进展：

(1)单倍体育种单倍体植株往往不能结实，在培养中用秋水仙素处理，可使

染色体加倍，成为纯合二倍体植株，这种培养技术在育种上的应用称为单倍体育

种。在单倍体育种方面，我国科学家做出了突出贡献。1974年就育成了世界上第

一个作物新品种--单育1号烟草品种。随后又育成了中花8号水稻和京花1号、

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京单92-20XX小麦等面积栽培的作物新品种，还获得了多种作物的大量花培新品

系。河南省在花培育种方面卓有成效，培育出了花培28、花配2321、峡麦1号、

豫麦1号、豫麦37号、花9、花特早、豫麦60号等优良品种(系)，已累计推广

700多万亩，在全国名列前茅。

(2)胚胎培养在植物种间杂交或远缘杂交中，杂交不孕给远缘杂交带来了许

多困难。而采用胚的早期离体培养可以使胚正常发育并成功地培养出杂交后代，

可以通过无性系繁殖获得数量较多、性状一致的群体，胚培养已在50多个科属

中获得成功。远缘杂交中，可把未受精的胚珠分离出来，在试管内用异种花粉在

胚珠上萌发受精，产生的杂种胚在试管中发育成完整植株，此法称为“试管受

精”。用胚乳培养可以获得三倍体植株，为诱导形成三倍体植物开辟了一条新途

径。三倍体加倍后可得到六倍体，可育成多倍体新品种。

(3)细胞融合通过原生质体融合，可部分克服有性杂交不亲和性，而获得体

细胞杂种，从而创造新种或育成优良品种，这是组织培养应用最诱人的一个方面，

目前已获得40余个种间、属间、甚至科间的体细胞杂种、愈伤组织，有些还进

而分化成苗。目前，采用原生质体融合技术已经能从不杂交的植物中如番茄和马

铃薯、烟草和龙葵、芥菜等获得属间杂种，但这些杂种尚无实际应用价值。随着

原生质体融合、选择、培养技术的不断成熟和发展，今后可望获得更多有一定应

用价值的经济作物体细胞杂种及新品种。

(4)基因工程用基因工程的方法，把目标基因切割下来并通过载体使外来基

因整合进植物的基因组是完全有可能的，这项研究如果获得成功，将克服作物育

种中的盲目性，而变成按人们的需要操纵作物的遗传变异，育成优良品种，目前

这项研究刚刚起步，加上植物的遗传背景比原核生物更为复杂，因此，要用基因

工程实现作物改良，以增加产量和改善品质，将是21世纪需要解决的一个问题。

(5)培养细胞突变体无论是愈伤组织培养还是细胞培养，培养细胞均处在不

断分生状态，容易受培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而产生诱

变，从中可以筛选出对人们有用的突变体，从而育成新品种。尤其对原来诱发突

变较为困难、突变率较低的一些性状，用细胞培养进行诱发、筛选和鉴定时，处

理细胞数远远多于处理个体数，因此一些突变率极低的性状有可能从中选择出来。

例如植物抗病虫性、抗寒、耐盐、抗除草剂毒性、生理