植物組織培養有什麽應用？

1.農業應用1。通過組織培養進行快速繁殖是生產中最有潛力的應用，包括花卉觀賞植物、蔬菜、果樹、大田作物和其他經濟作物。快繁技術不受季節等條件限制，生長周期短，可以增殖不能或難以繁殖的植物。快速繁殖可通過以下途徑進行:(1)通過莖尖、莖段和鱗莖盤產生大量腋芽；⑵不定芽由根、葉等器官直接誘導；⑶愈傷組織培養誘導不定芽。離體快繁用於以下生產或研究:(1)雜交育種中獲得的少量雜交種的繁殖，自交系和不育系的保存。(2)通過脫毒培養獲得的少量脫毒苗的繁殖。(3)育種生產急需或種源較少的苗木。由於組培周期短、增殖率高、可全年生產的特點，以及培養材料和試管苗的小型化，可以在有限的空間內培養大量的植株，在短時間內培養出大量的幼苗。2.在生長過程中，幾乎所有培養的無病毒植株都不同程度地患有病毒病，有的品種甚至同時患有幾種病毒病。特別是，許多園藝植物通過無性繁殖方式繁殖。如果他們患有病毒性疾病，他們會越來越多地被感染，甚至會造成極其嚴重的後果。自從1952年Morel發現通過微莖尖培養可以獲得無病毒苗以來，微莖尖培養已成為解決病毒病危害的重要途徑之壹。如果結合熱處理，可以提高脫毒培養的效果。對於木本植物來說，莖尖培養獲得的植株很難長出根來，因此可以采用莖尖微嫁接來培育無病毒苗。脫毒苗的組織培養已應用於許多作物的常規生產中。如土豆、紅薯、草莓、蘋果、康乃馨、菊花等。此外，許多地區建立了脫毒苗生產中心，形成了脫毒苗培育、鑒定、繁殖、保存、利用和研究的標準化系統程序，從而達到保持園藝植物優良種質和經濟性狀的目的。3.植物組織培養技術在育種中的應用為育種提供了許多手段和方法，使育種工作在新的條件下更加有效。(1)倍性育種縮短了育種周期，雜種優勢明顯。(2)克服遠緣雜交(胚培養)的不親和性和不育性(3)保存種質，如:培養有花藥的單倍體植株；用原生質體進行體細胞雜交和基因轉移；子房、胚和胚珠用於完成胚的體外發育和受精，以及種質資源的保存。胚胎培養技術已經使用了很長時間。在物種間遠緣雜交的情況下，雜種胚往往由於生理代謝原因而停止發育，因此無法獲得雜種植株。因此，通過胚胎培養可以保證遠緣雜交的順利進行。到了50年代，更多的是應用在實踐中。如桃、橙、蕓豆、南瓜、百合、鳶尾等。“白蘭”是大白菜×大白菜的遠緣雜種，是通過雜種胚培養獲得的。對於早期發育的幼胚太小而不能培養的物種，胚珠和子房培養也可以用於獲得成功。也可通過胚珠和子房培養進行體外受精，克服柱頭或花柱對受精的障礙，使花粉管直接進入胚珠受精。花藥和花粉培養已在大約20種園藝植物中獲得單倍體植株，如蘋果、柑橘、葡萄、草莓、蘆筍、甜椒、卷心菜和天竺葵。常規育種需要多代自交才能獲得純系材料，而單倍體育種可以在染色體加倍後快速獲得純合二倍體，大大縮短了育種的世代和年限。突變體可以通過組織培養來篩選。突變的發生因地而異，莖尖的遺傳相對穩定，而根、莖、葉、愈傷組織和細胞培養的變異率相對較大。培養基中的激素也能誘導變異，變異隨濃度而變化。此外，紫外線、X射線和γ射線可用於照射材料以誘發突變。在組織培養中，有許多多倍體和混合倍性，產生的變異為育種提供了材料，可以根據需要進行篩選。利用組織培養和類似於微生物篩選的技術在細胞水平上篩選突變體更有效。原生質體培養和體細胞雜交技術的發展為育種展示了全新的前景。許多植物通過原生質體培養再生，有些植物獲得了體細胞雜種，具有重要的理論和實踐價值。隨著這項工作的深入和水平的提高，原生質體培養必將對育種產生深遠的影響。4.工廠化繁殖近年來，組培苗工廠化生產作為壹項新技術和生產手段在園藝植物生產領域蓬勃發展。⑴含義:是指在植物組織培養的基礎上，將外植體接種在人工配制的培養基上，通過控制環境條件，使細胞脫分化和再分化為新的組織和器官，從而培養出壹批像母株壹樣的幼苗的方法。比如非洲紫羅蘭組培育苗的工業化生產。⑵特點:繁殖快，整齊壹致，無病蟲害，周期短，常年生產，性狀穩定。⑶作用:有利於繁殖系數低，有利於雜合子材料的快速繁殖，有性繁殖好的易分離材料的繁殖，有利於保持從雜合子重組自交系中選出的表型植株的優良遺傳力。生產無毒的組培苗還可以減少病害的傳播。可以減少氣候條件對苗木繁殖的影響，緩解淡旺季供需矛盾。(4)現狀:世界上壹些先進國家園藝植物組織培養技術的迅速發展始於20世紀60年代，隨著對生長分化規律探索的逐步深入，到70年代，僅花卉行業就在蘭花、百合、非洲菊、刺桐、菊花、康乃馨、矮牽牛等20多種花卉種苗的生產中建立了試管苗的規模化商業生產。到1984，世界花卉苗木產業總產值已達20億美元，其中美國花卉苗木總市值超過6億美元，日本三友苗木公司60%的苗木采用組培技術繁殖。1985只有壹個蘭花，在美國註冊的公司超過100家，年銷售額超過1億美元。由於組織培養技術的應用，加快了花卉新品種的推廣。過去用常規方法推廣壹個新品種需要幾年甚至十幾年，現在只要1 ~ 2年就可以在世界範圍內推廣應用。中國采用快速繁殖技術也使優良品種得以迅速推廣應用。如廣東切花菊“黃秀峰”的應用，使菊花變得更大、長勢更強、顏色更鮮艷、抗病能力更強，開辟了進入香港市場的渠道，使30多種觀葉植物的推廣迅速遍布全國，豐富了人們的生活，並馴化了自然界數百個草蛉野生品種，培育了壹批園林垂直綠化材料，促進了園林行業的發展。5]制約因素:植物組織培養也存在壹些困難。首先是再生產效率和商品需求之間的矛盾。有些作物不能滿足生產的需要，是因為繁殖方法沒有解決。其次，如何減少培養過程中突變的發生。更重要的是，工廠化生產組培苗的成本要降低。只有降低成本，才能更好的投入生產和應用。總之，隨著組織培養技術的發展和各種培養方法的廣泛應用，這壹技術在遺傳育種和品種選育中已顯示出巨大潛力，特別是在生物工程和工廠化育苗實施後，它將作為壹個新興產業在技術革命中發揮重要作用。二是在遺傳學、分子生物學、細胞生物學、組織學、胚胎學、基因工程、生物工程等方面的應用。揭開生命活動的秘密，需要多種科學技術的配合，其中植物組織培養技術不可或缺，它為遺傳學、分子生物學、細胞生物學、生物工程等提供了壹種有效而快速的方法。因為要揭示生命的奧秘，首先要研究單個基因的功能，它在細胞中是如何組裝的，它與其他基因是如何關聯的，它是如何表達和調控的。分離單個基因，對其DNA進行測序，然後對其部分堿基進行突變。然後，我們需要將基因發送到受體細胞，觀察其表達，以確定其功能。為了產生再生植株，需要在組織中培養接受基因的受體細胞。3.利用組織培養材料作為植物生物反應器我國的中草藥是人類的寶貴財富，但多種中草藥資源匱乏，產量不足，甚至瀕臨滅絕。如果能在實驗室通過組織和細胞培養生產出來，不僅能解決現有的困難，還能通過篩選有效成分產量高的細胞系來提高其藥用價值。比如培養人參懸浮細胞生產人參皂苷，在日本等國家已經形成規模。利用培養的植物細胞和組織細胞作為生物反應器，還可以生產蛋白質、氨基酸、抗生素和疫苗。例如，用生蔬菜生產乙型肝炎疫苗的實驗正在進行中。4.對其他未知科學的研究現代科學發展非常迅速。現在可能會發生很多意想不到的事情，新的發明、發現、創造層出不窮。今天被認為不可能的事情，明天就可能成為現實。植物組織培養也有許多未開發的潛力。也許有壹天人們會在三角形的瓶子裏種植巨型南瓜。總之，目前的植物組織培養還處於發展階段，遠沒有達到巔峰，很多機制還沒有搞清楚，潛力還遠沒有發揮出來。相信在未來的幾十年裏，組織培養在中國會有更大的發展，會在農業、醫藥工業、加工業等方面發揮更大的作用，創造更大的經濟效益。