植物组织培养有什么应用？

1.农业应用1。通过组织培养进行快速繁殖是生产中最有潜力的应用，包括花卉观赏植物、蔬菜、果树、大田作物和其他经济作物。快繁技术不受季节等条件限制，生长周期短，可以增殖不能或难以繁殖的植物。快速繁殖可通过以下途径进行:(1)通过茎尖、茎段和鳞茎盘产生大量腋芽；⑵不定芽由根、叶等器官直接诱导；⑶愈伤组织培养诱导不定芽。离体快繁用于以下生产或研究:(1)杂交育种中获得的少量杂交种的繁殖，自交系和不育系的保存。(2)通过脱毒培养获得的少量脱毒苗的繁殖。(3)育种生产急需或种源较少的苗木。由于组培周期短、增殖率高、可全年生产的特点，以及培养材料和试管苗的小型化，可以在有限的空间内培养大量的植株，在短时间内培养出大量的幼苗。2.在生长过程中，几乎所有培养的无病毒植株都不同程度地患有病毒病，有的品种甚至同时患有几种病毒病。特别是，许多园艺植物通过无性繁殖方式繁殖。如果他们患有病毒性疾病，他们会越来越多地被感染，甚至会造成极其严重的后果。自从1952年Morel发现通过微茎尖培养可以获得无病毒苗以来，微茎尖培养已成为解决病毒病危害的重要途径之一。如果结合热处理，可以提高脱毒培养的效果。对于木本植物来说，茎尖培养获得的植株很难长出根来，因此可以采用茎尖微嫁接来培育无病毒苗。脱毒苗的组织培养已应用于许多作物的常规生产中。如土豆、红薯、草莓、苹果、康乃馨、菊花等。此外，许多地区建立了脱毒苗生产中心，形成了脱毒苗培育、鉴定、繁殖、保存、利用和研究的标准化系统程序，从而达到保持园艺植物优良种质和经济性状的目的。3.植物组织培养技术在育种中的应用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加有效。(1)倍性育种缩短了育种周期，杂种优势明显。(2)克服远缘杂交(胚培养)的不亲和性和不育性(3)保存种质，如:培养有花药的单倍体植株；用原生质体进行体细胞杂交和基因转移；子房、胚和胚珠用于完成胚的体外发育和受精，以及种质资源的保存。胚胎培养技术已经使用了很长时间。在物种间远缘杂交的情况下，杂种胚往往由于生理代谢原因而停止发育，因此无法获得杂种植株。因此，通过胚胎培养可以保证远缘杂交的顺利进行。到了50年代，更多的是应用在实践中。如桃、橙、芸豆、南瓜、百合、鸢尾等。“白兰”是大白菜×大白菜的远缘杂种，是通过杂种胚培养获得的。对于早期发育的幼胚太小而不能培养的物种，胚珠和子房培养也可以用于获得成功。也可通过胚珠和子房培养进行体外受精，克服柱头或花柱对受精的障碍，使花粉管直接进入胚珠受精。花药和花粉培养已在大约20种园艺植物中获得单倍体植株，如苹果、柑橘、葡萄、草莓、芦笋、甜椒、卷心菜和天竺葵。常规育种需要多代自交才能获得纯系材料，而单倍体育种可以在染色体加倍后快速获得纯合二倍体，大大缩短了育种的世代和年限。突变体可以通过组织培养来筛选。突变的发生因地而异，茎尖的遗传相对稳定，而根、茎、叶、愈伤组织和细胞培养的变异率相对较大。培养基中的激素也能诱导变异，变异随浓度而变化。此外，紫外线、X射线和γ射线可用于照射材料以诱发突变。在组织培养中，有许多多倍体和混合倍性，产生的变异为育种提供了材料，可以根据需要进行筛选。利用组织培养和类似于微生物筛选的技术在细胞水平上筛选突变体更有效。原生质体培养和体细胞杂交技术的发展为育种展示了全新的前景。许多植物通过原生质体培养再生，有些植物获得了体细胞杂种，具有重要的理论和实践价值。随着这项工作的深入和水平的提高，原生质体培养必将对育种产生深远的影响。4.工厂化繁殖近年来，组培苗工厂化生产作为一项新技术和生产手段在园艺植物生产领域蓬勃发展。⑴含义:是指在植物组织培养的基础上，将外植体接种在人工配制的培养基上，通过控制环境条件，使细胞脱分化和再分化为新的组织和器官，从而培养出一批像母株一样的幼苗的方法。比如非洲紫罗兰组培育苗的工业化生产。⑵特点:繁殖快，整齐一致，无病虫害，周期短，常年生产，性状稳定。⑶作用:有利于繁殖系数低，有利于杂合子材料的快速繁殖，有性繁殖好的易分离材料的繁殖，有利于保持从杂合子重组自交系中选出的表型植株的优良遗传力。生产无毒的组培苗还可以减少病害的传播。可以减少气候条件对苗木繁殖的影响，缓解淡旺季供需矛盾。(4)现状:世界上一些先进国家园艺植物组织培养技术的迅速发展始于20世纪60年代，随着对生长分化规律探索的逐步深入，到70年代，仅花卉行业就在兰花、百合、非洲菊、刺桐、菊花、康乃馨、矮牵牛等20多种花卉种苗的生产中建立了试管苗的规模化商业生产。到1984，世界花卉苗木产业总产值已达20亿美元，其中美国花卉苗木总市值超过6亿美元，日本三友苗木公司60%的苗木采用组培技术繁殖。1985只有一个兰花，在美国注册的公司超过100家，年销售额超过1亿美元。由于组织培养技术的应用，加快了花卉新品种的推广。过去用常规方法推广一个新品种需要几年甚至十几年，现在只要1 ~ 2年就可以在世界范围内推广应用。中国采用快速繁殖技术也使优良品种得以迅速推广应用。如广东切花菊“黄秀峰”的应用，使菊花变得更大、长势更强、颜色更鲜艳、抗病能力更强，开辟了进入香港市场的渠道，使30多种观叶植物的推广迅速遍布全国，丰富了人们的生活，并驯化了自然界数百个草蛉野生品种，培育了一批园林垂直绿化材料，促进了园林行业的发展。5]制约因素:植物组织培养也存在一些困难。首先是再生产效率和商品需求之间的矛盾。有些作物不能满足生产的需要，是因为繁殖方法没有解决。其次，如何减少培养过程中突变的发生。更重要的是，工厂化生产组培苗的成本要降低。只有降低成本，才能更好的投入生产和应用。总之，随着组织培养技术的发展和各种培养方法的广泛应用，这一技术在遗传育种和品种选育中已显示出巨大潜力，特别是在生物工程和工厂化育苗实施后，它将作为一个新兴产业在技术革命中发挥重要作用。二是在遗传学、分子生物学、细胞生物学、组织学、胚胎学、基因工程、生物工程等方面的应用。揭开生命活动的秘密，需要多种科学技术的配合，其中植物组织培养技术不可或缺，它为遗传学、分子生物学、细胞生物学、生物工程等提供了一种有效而快速的方法。因为要揭示生命的奥秘，首先要研究单个基因的功能，它在细胞中是如何组装的，它与其他基因是如何关联的，它是如何表达和调控的。分离单个基因，对其DNA进行测序，然后对其部分碱基进行突变。然后，我们需要将基因发送到受体细胞，观察其表达，以确定其功能。为了产生再生植株，需要在组织中培养接受基因的受体细胞。3.利用组织培养材料作为植物生物反应器我国的中草药是人类的宝贵财富，但多种中草药资源匮乏，产量不足，甚至濒临灭绝。如果能在实验室通过组织和细胞培养生产出来，不仅能解决现有的困难，还能通过筛选有效成分产量高的细胞系来提高其药用价值。比如培养人参悬浮细胞生产人参皂苷，在日本等国家已经形成规模。利用培养的植物细胞和组织细胞作为生物反应器，还可以生产蛋白质、氨基酸、抗生素和疫苗。例如，用生蔬菜生产乙型肝炎疫苗的实验正在进行中。4.对其他未知科学的研究现代科学发展非常迅速。现在可能会发生很多意想不到的事情，新的发明、发现、创造层出不穷。今天被认为不可能的事情，明天就可能成为现实。植物组织培养也有许多未开发的潜力。也许有一天人们会在三角形的瓶子里种植巨型南瓜。总之，目前的植物组织培养还处于发展阶段，远没有达到巅峰，很多机制还没有搞清楚，潜力还远没有发挥出来。相信在未来的几十年里，组织培养在中国会有更大的发展，会在农业、医药工业、加工业等方面发挥更大的作用，创造更大的经济效益。