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 [组图]生命科学与生物工程
生命科学与生物工程
作者:张树庸 来源:生物秀 点击数: 时间:2004-9-4

  体细胞组织培养有两种方式。一是茎尖组织培养,二是诱导植物的某一营养器官或组织产生愈伤组织,然后切割愈伤组织,分化为植株。具体操作:首先取植物的一小块叶子、茎尖或幼芽,把它接种在试管培养基或三角瓶的培养基上,培养基是供给植物细胞发育、生长的营养物质,一般用琼脂培养基。通常在培养基里加入吲哚乙酸、萘乙酸、2,4- 二氯苯氧乙酸等化学物质,促使植物快速发育生长。当植物的组织在试管或三角瓶内经过很多道程序的培养而形成芽丛以后,就把它扦插在生根箱里或把它移到装有生根培养基的三角瓶内继续培养。当植株长好根,就将它定植田间。这就是体细胞培养快速繁殖的基本过程(见图6)。

  因为植物体细胞组织培养是在试管里进行的,所以也叫做试管苗,这种方法能大大加快植物的繁殖速度,就是在比较短的时间里和比较小的空间内,用比普通的方法快得多的速度培育出大量的种苗。大家都爱吃香甜可口的大苹果、香蕉,更爱吃黄澄澄的大菠萝、红里套绿的草毒,要使这些好吃的水果产量高,繁育快,就必须采用组织培养技术进行快速繁殖。例如,一株草莓,使用组织培养技术就能在一年内繁殖出几百万株;一株苹果树的茎尖,经过8个月的培养繁殖,就可以得到6万个芽,这意味着可以得到6万株苹果,这样的繁殖速度用常规方法是根本做不到的。我国目前已建立起了葡萄、苹果、香蕉、柑橘、草莓等水果的快速繁殖生产线,工业化生产供应试管苗,将开发的香蕉试管苗打入国际市场等,如中国科学院华南植物所就在这方面作出了很好的成绩。

  用体细胞的组织培养方法还能培育插枝难以成活的林木苗,如泡桐等树苗。另外一些濒于灭绝的植物也可以通过体细胞的组织培养方法进行挽救。如我国稀有的植物石银杉和水杉就是用此法繁育成功的。

  利用体细胞的组织培养技术还能消除作物的病毒病。农作物被病毒侵染,产量就会下降,品质变劣,甚至全部毁灭。如苹果树被病毒感染一般要减产14%~45%,草莓被病毒感染可减产21%~35%。过去有一种柑橘病毒病的蔓延,几乎使巴西的柑橘种植业全部毁灭。

  科学家们发现,植物的顶端分生组织,即茎尖的一小群细胞,一般不被病毒所感染。把这一小块组织进行培养,就可以获得无病毒的种苗。目前,有些国家已专门建立了无病毒种苗的生产基地,大量提供快速繁殖的无毒种苗。如欧洲几个果树生产园已普遍采用茎尖脱毒技术,不仅大大地提高了产量,而且改善了果品的质量;日本的草莓生产已普遍采用快速繁殖的无病毒种苗,产量提高了30%~50%;我国利用体细胞组织培养的茎尖脱毒技术,已培育出100多个无病毒马铃薯品种,推广种植遍及25个省、市、自治区,使产量平均提高50%左右。

  不仅果木、蔬菜利用组织培养技术进行茎尖脱毒培育无毒种苗,就连花卉的培育也广泛地采用了这种技术。如中国农业科学院蔬菜花卉研究所,通过组织培养,用茎尖脱毒快速繁殖技术培育出了康乃馨、蝴蝶兰等花卉植株。

植物细胞大量培养

  植物细胞大量培养技术是在植物组织培养快速繁殖的基础上发展起来的。具体做法就是把植物细胞从试管或三角瓶内转移到微生物发酵的大型发酵罐里,给予适当的条件进行培养,使植物细胞像微生物一样在发酵罐里大量繁殖,然后从大量增殖的植物细胞内直接提取有用的物质。我们知道,科学家们已经证实了植物细胞具有全能性,一个小小的植物细胞能够分化成长为一棵完整的植物。科学家们同样证实了人工培养的植物细胞具有跟完整植株同样的或接近的代谢功能,所以科学家们把一个个小小的植物细胞看做是一个个小小的活的化学工厂来生产各种有用的天然物质,进而再提取出来为我们所用。就拿我们吃的药物来说,估计药物总量的25%是从植物提取的。例如,治疗疟疾的奎宁、青蒿素,治疗高血压的利血平,治疗恶性肿瘤的长春碱、紫杉醇等药物都是来自植物。据统计,中药的80%来源于植物。自从改革开放以来,我国更加重视中医药的开发利用。近些年来,美国、日本也在加紧研究中草药,所以中药的身价提高百倍,利用中药的有效成分制造滋补剂、保健品、保健饮料、保健药物,乃至多种多样的化妆品、洗发液等枚不胜举。于是有些人不顾一切的乱采乱摘中药。例如,大家都知道,杜仲是一种非常好的滋补强壮剂,有些人就常常去剥杜仲树的皮,这就意味着总有一天会把野生的药用植物采光。

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