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組織培養(yǎng)是克隆細(xì)胞和組織的過(guò)程。迄今，植物組織培養(yǎng)已取得了許多卓越的成果，并被廣泛推廣和利用。通過(guò)植物組織培養(yǎng)，我們可以從植物體的一部分體細(xì)胞快速培育出大量和母體植物相同的植株。另一方面，植物組織培養(yǎng)技術(shù)也為我們快速開(kāi)發(fā)和培育新品種創(chuàng)造了條件。
一、組織培養(yǎng)與植物快速繁殖
組織培養(yǎng)是一種利用人工培養(yǎng)基（液）使細(xì)胞在體外發(fā)育和繁殖的技術(shù)。除了能夠?yàn)樵S多實(shí)驗(yàn)提供大量的動(dòng)植物細(xì)胞材料之外，它也是一項(xiàng)克隆植物細(xì)胞和個(gè)體的實(shí)用技術(shù)。實(shí)際上，在日常生活中必不可少的蔬菜、花卉及糧食作物中，許多種類(lèi)都是克隆植物，例如，脫病毒馬鈴薯和紅薯、百合和蘭花、水稻等等。
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病毒是威脅園藝和蔬菜種植的主要問(wèn)題之一。目前仍然沒(méi)有特效防治藥物。事實(shí)上，利用分生組織細(xì)胞克隆的方法，可以有效地防治病毒。
病毒主要通過(guò)媒介昆蟲(chóng)或其他原因造成的植物莖葉損傷入侵植物體。在植物細(xì)胞中繁殖的病毒還可以不斷感染其相鄰的細(xì)胞，最終擴(kuò)散至整個(gè)植株。但是，發(fā)育旺盛的植物分生組織的生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞不含病毒。切取生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞，放入試管培養(yǎng)并使之分化，我們可以獲得無(wú)病毒的植株。由于外圍的生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞也有可能被病毒感染，上述脫毒過(guò)程有時(shí)需要重復(fù)多次之后方能得到完全無(wú)病毒的植株。如果將這些無(wú)病毒植株切碎進(jìn)行組織培養(yǎng)，那么，我們可以獲得許多無(wú)病毒的分生細(xì)胞或脫分化的其他體細(xì)胞。進(jìn)一步使這些無(wú)病毒細(xì)胞繁殖、分化，最終便能夠達(dá)到大量繁殖無(wú)毒植株的目的。
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早期實(shí)驗(yàn)業(yè)已證明，在營(yíng)養(yǎng)成分適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基中，來(lái)自植物分生組織的細(xì)胞幾乎可以無(wú)限制地分裂、生長(zhǎng)下去；同時(shí)，它們都具有分化形成和母體植物一樣的植株的潛力。利用這一特點(diǎn)，我們可以把植物分生組織切碎、分散成許多單個(gè)細(xì)胞，待這些細(xì)胞通過(guò)組織培養(yǎng)大量克隆之后，再誘導(dǎo)其分別分化為單個(gè)植株�；蛘撸覀円部梢允怪参锏某墒旖M織，例如根、莖和葉等脫分化，變成具有和分生細(xì)胞一樣發(fā)育潛力的細(xì)胞。這些過(guò)程就是典型的植物快速繁殖。通常，制備培養(yǎng)基、切割和分散細(xì)胞、接種細(xì)胞以及誘導(dǎo)細(xì)胞分化等基本操作，即可以在空間有限的實(shí)驗(yàn)室中完成，也適合于大規(guī)模的工廠(chǎng)化生產(chǎn)。某種植物能否通過(guò)組織培養(yǎng)進(jìn)行大量、快速繁殖，關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)和選用合適的培養(yǎng)基，使每個(gè)分生組織細(xì)胞或脫分化的體細(xì)胞能夠持續(xù)生長(zhǎng)并適時(shí)分化。
對(duì)于一些用種子繁殖有困難的植物品種，組織培養(yǎng)無(wú)疑是實(shí)現(xiàn)快速、大量繁殖的最佳選擇。
二、植物新品種的工廠(chǎng)化生產(chǎn)
目前，轉(zhuǎn)基因技術(shù)在植物品種改良方面顯現(xiàn)出了前所未有的威力。其中，組織培養(yǎng)技術(shù)發(fā)揮了重要作用。首先，幾乎所有的目的基因及其載體都是必須通過(guò)微生物感染或基因槍等手段導(dǎo)入單個(gè)培養(yǎng)細(xì)胞中。然后，采用適當(dāng)?shù)暮Y選方法分離已成功獲得目的基因及其載體的受體細(xì)胞（轉(zhuǎn)化細(xì)胞）。誘導(dǎo)并使這些轉(zhuǎn)化細(xì)胞分化為個(gè)體植株，便可得到所謂的轉(zhuǎn)基因植物。通常，轉(zhuǎn)基因所使用的植物受體細(xì)胞都來(lái)自于已經(jīng)建立了比較完善的組織培養(yǎng)和分化誘導(dǎo)體系的植物，因此，快速繁殖這些轉(zhuǎn)基因植物、甚至推廣其工廠(chǎng)化生產(chǎn)并不困難。
另一方面，許多亟待改良的植物性狀并非單基因決定形狀，它們?nèi)匀恍枰ㄟ^(guò)雜交育種提供新的選擇。除了植物生長(zhǎng)周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)之外，雜交育種中遇到的主要問(wèn)題是遠(yuǎn)源親本的生殖隔離。實(shí)際上，這一問(wèn)題能夠通過(guò)組織培養(yǎng)的方法解決。例如，將胚珠從子房中取出后，放入試管內(nèi)培養(yǎng)。由于沒(méi)有柱頭等其他組織的障礙，即使是使用遠(yuǎn)源植物的花粉授粉也無(wú)妨。如果用預(yù)先培養(yǎng)的植物體細(xì)胞原生質(zhì)體進(jìn)行體細(xì)胞融合，我們還可以快速獲得大量的雜種細(xì)胞。后一手段成功的關(guān)鍵是找到誘導(dǎo)雜種原生質(zhì)體細(xì)胞順利進(jìn)行分化和繁殖的良方。
此外，花粉細(xì)胞原生質(zhì)體培養(yǎng)和染色體加倍技術(shù)為快速純化特定植物品系提供了絕好的技術(shù)手段。純化具有特殊性狀組合的植物品系，通常需要經(jīng)過(guò)反復(fù)多代種植和篩選，這一過(guò)程漫長(zhǎng)而艱辛。因?yàn)榛ǚ奂?xì)胞是單倍體細(xì)胞，而加倍花粉原生質(zhì)體細(xì)胞的染色體即可產(chǎn)生純合的二倍體細(xì)胞，所以，任何植物都有可能利用這種方法迅速獲得相應(yīng)的純系。許多水稻的新品系開(kāi)發(fā)就是通過(guò)雜種水稻花藥實(shí)現(xiàn)的。并且，該法和體系胞原生質(zhì)體培養(yǎng)類(lèi)似，也可以用于大量制備雜種細(xì)胞。例如，融合不同種植物的花粉細(xì)胞。
通過(guò)上述育種技術(shù)獲得的新品種、品系和脫毒植株一樣，利用其分生組織細(xì)胞或成熟組織細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，可以開(kāi)展大規(guī)�？焖俜敝�。目前，世界各地已有許多利用上述方法獲得的花卉、蔬菜、水果等植物的新品種實(shí)現(xiàn)了工廠(chǎng)化的大量、快速繁殖。例如，柑桔、油菜、白菜等。
一、組織培養(yǎng)與植物快速繁殖
組織培養(yǎng)是一種利用人工培養(yǎng)基（液）使細(xì)胞在體外發(fā)育和繁殖的技術(shù)。除了能夠?yàn)樵S多實(shí)驗(yàn)提供大量的動(dòng)植物細(xì)胞材料之外，它也是一項(xiàng)克隆植物細(xì)胞和個(gè)體的實(shí)用技術(shù)。實(shí)際上，在日常生活中必不可少的蔬菜、花卉及糧食作物中，許多種類(lèi)都是克隆植物，例如，脫病毒馬鈴薯和紅薯、百合和蘭花、水稻等等。
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病毒是威脅園藝和蔬菜種植的主要問(wèn)題之一。目前仍然沒(méi)有特效防治藥物。事實(shí)上，利用分生組織細(xì)胞克隆的方法，可以有效地防治病毒。
病毒主要通過(guò)媒介昆蟲(chóng)或其他原因造成的植物莖葉損傷入侵植物體。在植物細(xì)胞中繁殖的病毒還可以不斷感染其相鄰的細(xì)胞，最終擴(kuò)散至整個(gè)植株。但是，發(fā)育旺盛的植物分生組織的生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞不含病毒。切取生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞，放入試管培養(yǎng)并使之分化，我們可以獲得無(wú)病毒的植株。由于外圍的生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞也有可能被病毒感染，上述脫毒過(guò)程有時(shí)需要重復(fù)多次之后方能得到完全無(wú)病毒的植株。如果將這些無(wú)病毒植株切碎進(jìn)行組織培養(yǎng)，那么，我們可以獲得許多無(wú)病毒的分生細(xì)胞或脫分化的其他體細(xì)胞。進(jìn)一步使這些無(wú)病毒細(xì)胞繁殖、分化，最終便能夠達(dá)到大量繁殖無(wú)毒植株的目的。
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對(duì)于一些用種子繁殖有困難的植物品種，組織培養(yǎng)無(wú)疑是實(shí)現(xiàn)快速、大量繁殖的最佳選擇。
二、植物新品種的工廠(chǎng)化生產(chǎn)
目前，轉(zhuǎn)基因技術(shù)在植物品種改良方面顯現(xiàn)出了前所未有的威力。其中，組織培養(yǎng)技術(shù)發(fā)揮了重要作用。首先，幾乎所有的目的基因及其載體都是必須通過(guò)微生物感染或基因槍等手段導(dǎo)入單個(gè)培養(yǎng)細(xì)胞中。然后，采用適當(dāng)?shù)暮Y選方法分離已成功獲得目的基因及其載體的受體細(xì)胞（轉(zhuǎn)化細(xì)胞）。誘導(dǎo)并使這些轉(zhuǎn)化細(xì)胞分化為個(gè)體植株，便可得到所謂的轉(zhuǎn)基因植物。通常，轉(zhuǎn)基因所使用的植物受體細(xì)胞都來(lái)自于已經(jīng)建立了比較完善的組織培養(yǎng)和分化誘導(dǎo)體系的植物，因此，快速繁殖這些轉(zhuǎn)基因植物、甚至推廣其工廠(chǎng)化生產(chǎn)并不困難。
另一方面，許多亟待改良的植物性狀并非單基因決定形狀，它們?nèi)匀恍枰ㄟ^(guò)雜交育種提供新的選擇。除了植物生長(zhǎng)周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)之外，雜交育種中遇到的主要問(wèn)題是遠(yuǎn)源親本的生殖隔離。實(shí)際上，這一問(wèn)題能夠通過(guò)組織培養(yǎng)的方法解決。例如，將胚珠從子房中取出后，放入試管內(nèi)培養(yǎng)。由于沒(méi)有柱頭等其他組織的障礙，即使是使用遠(yuǎn)源植物的花粉授粉也無(wú)妨。如果用預(yù)先培養(yǎng)的植物體細(xì)胞原生質(zhì)體進(jìn)行體細(xì)胞融合，我們還可以快速獲得大量的雜種細(xì)胞。后一手段成功的關(guān)鍵是找到誘導(dǎo)雜種原生質(zhì)體細(xì)胞順利進(jìn)行分化和繁殖的良方。
此外，花粉細(xì)胞原生質(zhì)體培養(yǎng)和染色體加倍技術(shù)為快速純化特定植物品系提供了絕好的技術(shù)手段。純化具有特殊性狀組合的植物品系，通常需要經(jīng)過(guò)反復(fù)多代種植和篩選，這一過(guò)程漫長(zhǎng)而艱辛。因?yàn)榛ǚ奂?xì)胞是單倍體細(xì)胞，而加倍花粉原生質(zhì)體細(xì)胞的染色體即可產(chǎn)生純合的二倍體細(xì)胞，所以，任何植物都有可能利用這種方法迅速獲得相應(yīng)的純系。許多水稻的新品系開(kāi)發(fā)就是通過(guò)雜種水稻花藥實(shí)現(xiàn)的。并且，該法和體系胞原生質(zhì)體培養(yǎng)類(lèi)似，也可以用于大量制備雜種細(xì)胞。例如，融合不同種植物的花粉細(xì)胞。
通過(guò)上述育種技術(shù)獲得的新品種、品系和脫毒植株一樣，利用其分生組織細(xì)胞或成熟組織細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，可以開(kāi)展大規(guī)�？焖俜敝�。目前，世界各地已有許多利用上述方法獲得的花卉、蔬菜、水果等植物的新品種實(shí)現(xiàn)了工廠(chǎng)化的大量、快速繁殖。例如，柑桔、油菜、白菜等。
