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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。单倍体育种具有高速、高效率、基因型一次纯合等优点,因此,通过花药或花粉培养的单倍体育种,已经作为一种崭新的育种手段问世,并已开始育成大面积种植的作物新品种。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、京单92-2097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、生理生化变异等的诱发,为进一步筛选和选育提供了丰富的变异材料。目前,用这种方法已筛选到抗病、抗盐、高赖氨酸、高蛋白、矮秆高产的突变体,有些已用于生产。
植物组织培养的方法有哪些作用?
1、快速繁殖优良种苗
用组织培养的方法进行快速繁殖是生产上最有潜力的应用,包括花卉和观赏植物,其次是蔬菜、果树、大田作物及其它经济作物。快繁技术不受季节等条件的限制,生长周期短,而且能使不能或很难繁殖的植物进行增殖。?
2、无病毒苗(Virus free)的培养
几乎所有植物都遭受到病毒病不同程度的危害,有的种类甚至同时受到数种病毒病的危害,尤其是很多园艺植物靠无性方法来增殖,若蒙受病毒病,代代相传,越染越重。
自从Morel(1952)发现采用微茎尖培养的方法可得到无病毒苗后,微茎尖培养就成为解决病毒病危害的重要途径之一。若再与热处理相结合,则可提高脱毒培养的效果。对于木本植物,茎尖培养得到的植株难以发根生长,则可采用茎尖微体嫁接的方法来培育无病毒苗。
3、在育种上的应用
植物组织培养技术为育种提供了许多手段和方法,使育种工作在新的条件下更有效的进行。如用花药培养单倍体植株;用原生质体进行体细胞杂交和基因转移;用子房、胚和胚珠完成胚的试管发育和试管受精等 ;种质资源的保存等等。
4、工厂化育苗
近年来,组培苗工厂化生产已作为一种新兴技术和生产手段,在园艺植物的生产领域蓬勃发展。
扩展资料
组织培养除了在农业上的应用外,21世纪初世界各国都在重视另一个方面,即有用化合物的工业化生产。有用化合物包括药物、橡胶、香精油、色素等。这些化合物许多都是高等植物的次生代谢物,有些化合物还不能大规模地人工合成,而靠植物产生这些化合物来源有限。
因此,利用组织培养方法,培养植物的某些器官或愈伤组织,并筛选出高产、高合成能力、生长快的细胞株系,以进行工业化生产,是一条行之有效的途径。
参考资料:
20世纪50年代人们发现通过植物组织培养的方法,可以脱除植物病毒,恢复种性,提高产量和品质。
之后,组织培养脱毒技术便在生产实践中得到了广泛应用,且有不少国家已将其纳入常规良种繁育体系,目前,美国、新西兰等先进苹果栽培国的无毒苹果园的面积超过苹果园总面积的80%,意大利在20世纪60年代就利用热处理和茎尖组织培养法获得草莓无毒苗。我国自20世纪80年代才开始植物脱毒研究工作,但进展很快。
目前在果树(香蕉、柑橘、苹果、草莓)、花卉、马铃薯、甘薯和大蒜等园艺植物上,茎尖快繁脱毒已步入商业化生产阶段,至今已有规模不一的园艺作物脱毒苗生产中心、基地或厂家数百个,每年提供无毒苗数亿株,为我国园艺作物生产作出了较大的贡献,取得了显著的经济效益。如草莓脱毒苗,结果多,果实大,产量提高20%30%。马铃薯无病毒种薯,生长旺盛,增产40%,许多观赏植物脱毒苗植株生长健壮,花多且大,上等花增加,商品价值提高。无病毒苗的培育无疑满足了园艺植物生产发展的迫切需要。
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