植物组织培养技术的现状及发展趋势

陈红

（西北民族大学 生命科学与工程学院，甘肃兰州 730030）

植物组织培养指从植物体中分离出满足需要的组织。植物体的任何一个细胞都有长成完整个体的潜在能力，人们利用植物组织培养技术快速获取优良植物株系，为植物组织培养提供了新的思路和方法。近年来，生物技术学科发展较快，植物组织培养技术得到迅速发展和推广，如何优化植物组织培养技术是当前植物组织培养关注的焦点。因此，探索植物组织培养技术的现状及发展趋势具有十分重要的现实意义。鉴于此，笔者对植物组织培养技术进行了相关思考。

1 植物组织培养技术的基本内涵

1.1 植物组织培养技术的定义

组织培养技术是在人为创造的无菌条件下，将生活的离体器官（如根、茎、叶、茎段、原生质体）、组织或细胞置于培养基内，并放在适宜的环境中进行连续培养，以获得细胞、组织或个体的技术。这种技术在基础理论研究和生产时间中的作用与日俱增，已广泛应用于农业和生物、医药的研究[1]。

1.2 植物组织培养技术的原理

植物组织培养的原理是细胞全能性。细胞全能性是指高度分化的植物体细胞具有全能性，细胞经分裂和分化后，均具有同样的或基本相同的成套的遗传物质，只不过在特定条件下才会表达，如一定营养的物质、激素和其他适宜条件。组织培养基于此原理诱导形成愈伤组织，帮助伤口愈合，在伤口表面新生的组织，再在愈伤组织上形成新的丛生芽[2]。

1.3 植物组织培养技术的要点

植物组织培养技术要把握好四个关键点。（1）愈伤组织的培养条件必须无菌，避免微生物的侵入。（2）刚生长不久的茎尖、芽尖，从茎尖生长点出现新的叶原基后，还没有受到病毒的侵染。（3）组织能培养成植株，细胞分化程度有高低之分，但植物细胞全能性不变。（4）组织培养中光照也是重要的条件之一，完成接种工作后，在培养室中培养时就需要光照条件，一般在光照（日光灯照射），温度（30 ℃）中培养。

2 植物组织培养技术的应用现状

随着科学技术的不断发展，植物组织培养技术得到较快发展，在转基因育种、种质资源离体保存、植物脱毒和快速繁殖、植物育种等方面得到了应用。

2.1 转基因育种

转基因技术在农业领域的应用最为广泛，把从植物或微生物中分离获得的目的基因片段转入特定植物中，培育出更加高产、优质、多抗的新品种。植物转基因育种有很强的目的性，通过农杆菌介导或基因枪法改变植物的基因，使植物细胞的基因重组，且转化受体均为离体培养的植物细胞，通过继代培养增殖，获得细胞群体，需要注意的是，转基因育种技术应建立高效稳定的组织培养再生体系上，促进产量和品质遗传改良。

2.2 种质资源离体保存

种质资源又称遗传资源，是植物育种的基础，它往往存在于特定品种之中。目前，很多植物物种正逐年消失，种质资源离体保存技术采用限制、延缓或者停止其生长的方法，传递给子代并决定固有生物性状的遗传物质，需要时可重新恢复其生长，并再生植株，对于生物多样性保护意义重大，取得了一定的成效，帮助了许多植物的延续，避免灭绝的可能[3]。但种质资源离体保存时需要定期进行继代培养，连续数代的扩繁培养过程将降低培养物的分化和再生能力，为解决这一问题，离体种质资源冷冻保存技术应运而生，细胞培养中对细胞低温冷冻贮存，使将来建立离体种质资源库成为可能。

2.3 植物脱毒和快速繁殖

植物脱毒技术是利用高温处理、茎尖组织培养等方法，脱除植物所感染的病毒，在超净无菌的条件下培养不带病菌的植株，进行营养繁殖。一些农作物经过长时间的种植往往会携带病毒，植物脱毒技术具有恢复原品种特征特性，通过脱毒苗进行繁殖，作物就不会发生病毒，以达到优质、高效和低成本的目的。离体快速繁殖技术比常规方法快数万倍，可以在短期内获得大量一致的遗传性，有利于扩大繁殖。植物脱毒和快速繁殖技术的应用，为观赏植物、园艺作物、经济林木、无性繁殖作物等提供苗木，并形成产业化。

2.4 植物育种

植物育种是培育优良新品种的技术，我国植物组织培养现已在单倍体育种、胚胎培养、细胞融合和培养细胞突变体等方面开展应用，力求达到高产、稳产、优质、高效的目标。

单倍体育种是植物育种手段之一，在单倍体育种方面，利用花药培养等方法诱导产生单倍体，单倍体植株经染色体加倍后，使其单一的染色体各自加倍成对，育成大面积种植的作物新品种。单倍体能在植株上充分地显现重组的配子类型，我国在单倍体育种方面取得了重大成果，可提供新的遗传资源和选择材料。从我国单倍体育种的成果上看，作物新品种单育1号烟草品种，以及中花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[4-5]。

胚胎培养是植物育种的又一应用。胚胎培养是植物组织培养的一个主要领域，植物的杂交不孕使远缘杂交不易成功，但采用胚的早期离体培养能够使胚正常发育和培养出杂交后代，以无性系繁殖获得数量较多、性状一致的群体，胚培养已在多个科属中成功。植物胚胎培养可以克服杂种胚的败育，获得稀有杂种，与此同时，还可以获得单倍体和多倍体植株，育成多倍体新品种。

植物育种的手段还表现在细胞融合技术方面。植物细胞融合是植物细胞工程的一个重要分支，植物组织培养技术就是原生质体融合，可部分克服有性杂交不亲和性，获得体细胞杂种，创造新种或育成优良品种。当前，已获得几十个种间、属间、甚至科间的体细胞杂种、愈伤组织，分化成苗。采用原生质体融合技术从不杂交的植物中如番茄和马铃薯、烟草等获得属间杂种[6]。

培养细胞突变体也是植物组织培养技术在植物育种的应用。在植物组织培养技术中，愈伤组织培养通过细胞培养，培养的细胞一直处于不断的分生状态，筛选出对人们有用的突变体，从而育成新品种。目前，植物组织培养技术在培养细胞突变体上的应用，已应用到筛选抗病、抗盐、高赖氨酸、高蛋白、矮秆高产的突变体。

3 植物组织培养技术的发展趋势

植物组织培养技术现已得到了推广和应用，但其良好的发展趋势和应用前景不容忽视。从植物组织培养技术的发展趋势上看，揭开生命活动的秘密、作为植物生物反应器以及其他未知科学的研究，将成为植物组织培养技术研究的重点和难点内容。

3.1 揭开生命活动的秘密

揭开生命活动的秘密是植物组织培养技术的发展趋势之一。植物组织培养技术在未来的发展中，多科学、多技术的相互配合将是大势所趋，植物组织培养技术与遗传学、细胞生物学、基因工程、生物工程等领域深度融合[7]，揭开生命活动的秘密。在揭开生命活动的秘密的过程中，了解单个基因的作用，接受基因的受体细胞要产生再生植株，就需要通过组织培养的方法才能实现。

3.2 作为植物生物反应器

作为植物生物反应器是植物组织培养技术的又一发展趋势。植物生物反应器是近年来生物技术领域新的研究方向，随着新功能基因的分离、克隆等技术的发展，在今后15～20年内，利用组织培养的材料作为植物生物反应器产生的高新生物技术产品将不断涌现。在植物组织培养技术的应用方面，利用培养的植物细胞和组织细胞作为生物反应器，也可以生产某些蛋白质、氨基酸、抗生素、疫苗等，进而造福于人类[8]。

3.3 其他未知科学的研究

植物组织培养技术的发展趋势还表现在其他未知科学的研究方面。现代科学发展非常迅速，为了认识客观事物的内在本质和运动规律，新发明、新发现、新创造层出不穷，植物组织培养技术现在仍然处于发展阶段，科学研究是面向未知世界的认识活动，很多机理人们还没有搞清楚，植物组织培养技术具有很大的发展潜力，能够适用的领域也越来越大，植物组织培养新技术不断被运用到科学各个领域中。相信在今后的几十年内，组织培养将会有更大的发展，在农业、制药业、加工业等方面将会发挥更大的作用，创造出更大的经济效益。

4 结语

植物组织培养技术的研究任重道远。现阶段，虽然在转基因育种、种质资源离体保存、植物脱毒和快速繁殖、植物育种等方面得到了应用，取得了一定成效，植物组织培养技术得到了提升，但植物组织培养仍然处于发展阶段。从植物组织培养技术的发展趋势上看，相信在今后的几十年内，将植物组织培养技术渗透到科研、生产和生活各个领域，最大化发挥植物组织培养技术的作用，必将为社会创造更大的价值和效益。