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、组织或细胞,如根、茎、叶、花、果实、种子、胚、胚珠、子房、花药、花粉以及贮藏器官的薄壁组织、维管束组织等,在无菌和适宜的人工培养基及光照、温度等条件下,能诱导出愈伤组织、不定芽、不定根,最后形成完整的植株。至今,世界各国在无性系繁殖、花卉育种、植株脱病毒和种质保存等方面,广泛应用组织培养技术。
(一)组织培养技求的应用
1.无性系繁殖无性系繁殖是植物组织培养应用的主流之一,用植物组织培养进行无性繁殖的优点是,用材少,速度快,不受气候、季节、基质等自然条件的影响,比传统的常规繁殖方法要快得多,人们又叫它"快速繁殖"或"微型繁殖"。其常见繁殖方式有短枝扦插、芽增殖、原球茎、器官分化和胚状体发生。其中芽增殖在盆栽花卉繁殖中应用最为普遍,如草本植物四季秋海棠、鸡冠花、万寿菊、长春花,观叶植物蟆叶秋海棠、网纹草、花叶芋、天鹅绒竹芋,木本植物三角花、比利时杜鹃、月季、八仙花等,在生产实践中,均已取得较好的经济效益。原球茎培养在大花蕙兰、蝴蝶兰、美丽兜兰、石斛、春兰等兰科植物和肾蕨、凤尾蕨、鹿角蕨等观赏蕨的规模性生产中得到广泛应用。胚状体培养,据报道目前已在30个科150种植物上观察到它们的愈伤组织可以分化出胚状体,而盆栽花卉中的花叶芋、山茶花都是成功的范例。器官分化主要是从外植体直接产生不定芽或不定根,一般不通过从愈伤组织进行器官分化形成植株,因为其性状有可能发生变化或经过多次继代培养后,会丧失再生植株的能力。
2.花卉育种当今盆栽花卉育种中,也广泛应用组培技术。
胚培养:在花卉种间杂交或远缘杂交中,有时虽然能正常受精,但胚往往发育不完全或胚与胚乳间不亲和,不能得到种子,可采用胚的早期离体培养促使胚正常发育,培养出杂交后代。如山茶花、百合和鸢尾杂交中均采用幼胚培养,成功地收到了杂交种子。同时,在杂交中受精困难,也可把未受精的胚珠分离出来,在试管内用花粉受精来解决,这在草本花卉花菱草中已取得成功。
单倍体育种:利用花药培养诱导花粉形成单倍体,在试管培养中通过秋水仙素处理,使染色体加倍,而成为纯合二倍体植物,从而缩短新品种育种的时间,还有利于突变中隐性突变的分离。这在花卉的株型、花色、花型的大小或重瓣,叶型、叶色等产生变异,往往有直接利用价值。这在矮牵牛的育种中已应用。
体细胞杂交和植物基因工程:利用原生质体遗传操作技术,可以从原来不大可能进行杂交的不同属植物间获得体细胞杂种或核质杂种。可以通过摄取外源目的基因,定向改造植物的某些重要性状。
3.植株脱病毒用无性繁殖方法来繁衍的花卉种类如菊花、香石竹、郁金香、百合、白鹤芋等,不能通过种子途径去除病毒,用化学方法防治和高温处理往往成效不稳定。作为组织培养的无性繁殖材料,最好是去病毒组织,否则易导致病毒积累,危害加重。而植物的茎尖部分无维管束,病毒难以侵入。所以,茎尖培养是获得无病毒植株的最好途径。至今,茎尖培养脱毒法已在菊花、百合、香石竹、郁金香等盆栽花卉上推广使用。
4.种质保存用无性繁殖的植物,因没有种子,只能在植物园内长期栽培保存,耗费大量的土地和劳力。种质材料还易受自然环境的变化和病虫危害而流失。若用组织培养方法,保存愈伤组织、胚状体、茎尖等组织,可节省大量人力和物力。
(二)组织培养的几个步骤
1.材料
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