那 倩 韓 琳

（沈陽工學院 遼寧撫順 113122）

組織培養(yǎng)技術是現代高技術之中最重要的、最活躍的技術之一，它不僅是農業(yè)持續(xù)發(fā)展的基礎，還是應用最廣泛的生物技術，被稱為農業(yè)發(fā)展史上的第四次綠色革命，對解決經濟社會發(fā)展面臨的人口增長、農業(yè)資源等重大問題，具有重要的戰(zhàn)略意義。

1 植物組織培養(yǎng)技術

植物組織培養(yǎng)技術漸漸進入人們的視野，通過不斷開發(fā)探索，一些新的技術和方法的提出，為組織培養(yǎng)的發(fā)展奠定了基礎，給技術優(yōu)化也提供了上升的空間。植物組織培養(yǎng)技術已應用于農業(yè)生產育種上，讓許多傳統方法上的難題都得到了解決，與其他技術相結合產生了很大的市場空間和經濟的提升。通過該技術還能解決中藥材緊缺、作物育種、生物合成等問題，推動我國資源的可持續(xù)發(fā)展[1]。

1.1 植物組織培養(yǎng)技術的定義

植物組織培養(yǎng)技術是指，在無菌操作條件下，將體外器官（如原生質體、莖段、莖）的組織和細胞或是植物器官放置在一個合適的培養(yǎng)環(huán)境，連續(xù)培養(yǎng)獲得相關細胞的技術手段。

1.2 植物組織培養(yǎng)條件

首先為避免微生物入侵，愈傷組織的培養(yǎng)環(huán)境必須是無菌的，并且要保證幼芽和莖尖、新的葉原基生長點的嫩尖，不受病毒感染。其次新的植株可以由細胞組織分化得到，但分化的水平不論高低，植物細胞的全能性不變。接種后，培養(yǎng)室內器官與愈傷組織分化時，每日都必須有一定的光照才可以形成根以及芽,一般在光照下溫度需保持在30 ℃左右。還有一點是，一般植物組織生長最適宜的pH為5～6.5。

1.3 植物組織培養(yǎng)優(yōu)點

植物組培的明顯優(yōu)勢主要有：培養(yǎng)周期短；子代一致保持了親本原有的優(yōu)良品質；防止優(yōu)良品系的退化；優(yōu)質品種快速選育，快速應用；可以獲得無病毒苗；節(jié)約經濟成本；節(jié)約耕地，提高商品出品率。

1.4 培養(yǎng)基成分

培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分為無機營養(yǎng)（大量元素、微量元素、鐵鹽、鉀鹽、銨鹽）、有機營養(yǎng)（維生素、糖類、氨基酸）、植物生長調節(jié)劑（生長素、細胞分裂素、赤霉素、乙烯）、固化劑（瓊脂）和其他成分（活性炭、硝酸鹽、酵母提取液、天然椰子汁）。常用的培養(yǎng)基有MS、MSⅡ、MSⅢ、B5、N6和馬鈴薯培養(yǎng)基等。

2 植物組織培養(yǎng)技術在育種上的應用

2.1 單倍體育種

單倍體植株常常不能夠結實，在培養(yǎng)時用秋水仙素或低溫誘導處理，會讓染色體加倍成為純合的二倍體植株的技術[2]。單倍體育種最先是來自曼陀羅花，意大利植物學家第一次用曼陀羅花藥獲得了單倍體的植株，加倍純合形成純合品系。單倍體花藥育種就變成了植物育種的新方法，單倍體育種具有快速、高效、基因型一次純合的優(yōu)勢。例如，選用之前的回交手段培育出一個新的水稻品種需要五年的時間，如果利用花藥離體單倍體育種，可以明顯地縮短育種時間，還可以使需要的基因型能夠穩(wěn)定遺傳。單倍體育種克服了遠緣雜交不育性，使基因頻率加快，還可以減少人力物力，節(jié)約土地資源。單倍體育種引起了各國的重視，對它的研究工作，已先后在水稻、小麥、玉米、藥用植物中獲得單倍體植株?，F已培育出許多禾本科糧食作物的新品種。

2.2 體細胞雜交育種

美國科學家使用細胞融合技術，把馬鈴薯和番茄細胞融合在一起，培育出新型植物，稱為番茄薯。還有一些間體細胞雜種植物，如煙草和大豆、芥菜和油菜、龍葵和煙草等，為遠緣雜交育種開辟了新途徑。該技術在轉移胞質雄性的不育特性、獲得抗病和抗除草性等方面都有進展，還為克服遠緣雜交的障礙提供了新的技術手段。

2.3 人工種子

種子主要是指植物離體培養(yǎng)過程中的胚狀體，包裹在具有保護特性和營養(yǎng)的人工種皮與胚乳中還可以發(fā)芽出苗的粒狀體。人工種子具有體積小、易貯存及運輸方便等優(yōu)點，它對播種時間和環(huán)境沒有具體的限制，是一種可以直接進入播種狀態(tài)的種質資源。在播種階段進行機械設備的操作，有利于人工種子播種的效率化。另外，人工種子結構完善，且數量比一般植物種子多，繁殖速度很快，能充分滿足那些自交不親和、繁殖繁育周期長的植物的生長要求，已成為繁殖無病種苗的主要材料。

3 植物組織培養(yǎng)技術在中藥上的應用

3.1 生產藥用植物

通過該技術可以生產出一些活性物質，可以使一些有醫(yī)學價值的植物得到保護，還可以保護一些瀕臨滅絕的植物。不定根培養(yǎng)和毛狀根培養(yǎng)為藥用植物細胞提供了許多植物次級代謝產物，現階段培養(yǎng)規(guī)模正在漸漸擴大。根據實驗表明，組培生產的一些次級代謝產物將近一萬多種，有六百多種的活性物質直接由組培技術提供，為了滿足目前的需求量，保護植物藥用資源，現已有一百種毛狀根已經被開發(fā)。為滿足人參、三七、甘草和許多藥用植物的市場需求量，目前已經制定了不同的不定根培養(yǎng)體系。

3.2 道地藥材研究

道地本藥材的研究是基于調控的基礎之上，如基因的表達、功能的表達大多是在組織中進行，也可在細胞中，因為組織和細胞的培育時間較短，材料容易獲得。

3.3 遺傳多樣性分析

為了讓植物的基因都相同，保證植株的質量，用來檢測遺傳基因變化的有3 種：簡單重復序列、隨機擴增多態(tài)性DNA、相關序列擴增生態(tài)性。在吊燈花屬快繁的研究進展中發(fā)現，在植株的直接芽器官發(fā)生和間接芽器官發(fā)生，與母本植物的基因穩(wěn)定性來作比較，發(fā)現用簡單重復序列和隨機擴增多態(tài)性DNA方法，直接芽器官發(fā)生的基因和母本植物是相似的。

3.4 生物合成

在基因組學的研究基礎上，在細胞中生成有效生物物質，物質中的成分作為合成路徑，完成藥用中有效成分的快速組成來實現藥物生產和藥品開發(fā)等問題。利用生物技術生產活性成分有很多優(yōu)勢，比如繁殖時間比較短、品質安穩(wěn)、生產準則規(guī)范化等。生物合成技術廣泛應用于青蒿素、丹參酮、紫杉醇、人參皂苷等生物合成研究中，推動中藥資源利用的可持續(xù)發(fā)展。

4 植物組織培養(yǎng)技術存在的問題

近年來，植物組織培養(yǎng)技術從應用于農作物栽培、農作物生產、花卉生產及經濟植物的幼苗、脫毒苗，逐漸向自動化、規(guī)?；?、控制化方向發(fā)展，不受自然影響。雖然在理論方面的研究比較成熟，但在試驗和生產過程中會出現一些問題。

4.1 褐變

植物的基因型、外植體取材的不同狀態(tài)、外植體的培養(yǎng)條件以及培養(yǎng)基的狀態(tài)均對組織的褐變有影響。植物體內一些物質合成量的區(qū)別是由于植物的基因造成的，如在一些木本植物中，色素比例占得多的植物比色素比例低的更容易產生褐變，單寧比例高的植物會比單寧比例低的更容易產生褐變，還有一些酚類化合物占比多的植物也會導致褐變的產生，所以木本植物比草本植物更容易褐變，老葉會比幼葉取材材料褐變情況更嚴重。外植體的大小與褐化的程度也有關系，一般小的材料比大的材料更容易發(fā)生褐化。還有一些環(huán)境條件，如光照、溫度等，在正常陽光照射下，植株體內酶活性高，外植體易褐變，黑暗條件下則相反。溫度對組織褐變也有影響，溫度與植物體內酶的活性直接相關，低溫會降低酶的活性，抑制酚類化合物形成，從而抑制褐變。為了降低褐化的程度，可以適當增加培養(yǎng)基的硬度。在初代培養(yǎng)基時無機鹽的濃度過高，會引起酚類物質的外溢，使褐變程度加重。

在植物組織培養(yǎng)中，褐變發(fā)生的情況是多個影響因素一起產生的結果，從外植體來看，外植體材料的基因型，取材材料的部位、時期、大小都會引起褐變；從培養(yǎng)基來看，無機鹽，生長激素濃度、硬度，一些化學添加劑和培養(yǎng)條件等都會影響褐變的發(fā)生。不同物種間的基因型褐變存在著差異。

4.2 污染

在培養(yǎng)過程中，污染是不可避免的。引起污染的原因有很多，比如儀器、工作環(huán)境、培養(yǎng)基的滅菌、操作不規(guī)范等。周圍的環(huán)境條件、操作不慎等這些因素可通過完善周圍環(huán)境、嚴格操作來控制[3]。但如果培養(yǎng)基材料出現污染，可能是外植體帶菌或滅菌不徹底等因素造成的，就得從外植體選擇、消毒等方面來考慮，取材時盡量選擇春季生長旺盛時，取嫩梢為主，可以根據不同的取材部位進行不同程度的消毒，還可以適量加些抗生素，盡量使污染降到最低。

4.3 玻璃化

葉片縱卷、角質層蠟質缺少、生理狀態(tài)失調、苗含水高、營養(yǎng)物質少、存活率低都是玻璃化苗的表現，影響因素包括培養(yǎng)環(huán)境和外植體材料種類。光照時間長就會加劇試管苗的玻璃化，低溫能夠防止玻璃化苗的形成。濕度也影響玻璃化苗的形成，濕度升高容易出現玻璃化。不同植物都會有不同程度的玻璃化，會導致細胞分化受到抑制，木質素合成受阻。

通過對引起褐變、污染、玻璃化等的因素進行研究，有學者提出無糖組織培養(yǎng)技術，對培養(yǎng)條件進行改善可以解決一些問題。近幾年發(fā)展新的組織培養(yǎng)技術，為今后一些領域的發(fā)展奠定了基礎。

5 展望

目前，作為一種新興技術，植物組織培養(yǎng)為其他相關學科的進一步研究與發(fā)展提供了更有效的途徑。隨著技術的進一步發(fā)展，該技術將在工、農、醫(yī)等各個領域展現其優(yōu)勢，不斷滲入人們生活的各個領域。無論在理論上還是實踐應用上，植物組織培養(yǎng)無疑將會使植物器官、組織、細胞培養(yǎng)的技術與方法，無性系快速繁殖，無病毒苗生產，新品種的創(chuàng)造和培育，突變體的選擇和利用，次級代謝物生產，以及人工種子技術更加成熟。但植物組織培養(yǎng)技術仍存在一些問題，如再生誘導率低、變異度高等，如何解決這些問題將成為今后研究的重心。但不可否認的是，植物組織培養(yǎng)必將成為今后生產中所使用的重要手段。