植物組織培養技術在農業生產中的應用
植物組織培養是應用無菌培養的方法培養植物的一個離體部分, 即是一種將自然環境中分離出來的植物細胞或組織放入含有合成培養基的瓶中, 在無菌條件下使之生長或發育的方法。從而證明了植物每個體細胞都有形成整體植物的潛在能力, 也是植物細胞“全能性”的體現。因此, 運用組織培養方法可以在比較簡單的條件下研究細胞、組織或器官的繁殖、生長和分化, 以及各種外界因素對它們的影響, 從而為解決農業生產和藥物生產中的某些問題開辟了廣闊的前景, 目前已有若干重要成果應用于生產實踐中, 一為營養繁殖系的快速繁殖, 如以甘蔗為例,原來每畝要用蔗種 0.50～1 噸, 用組織培養的幼苗進行栽培可節省大量蔗種。
1 培養基的組成和配制法
近年來用的化學合成培養基大致由 6 種成分組成: ①糖類; ②多種無機鹽類; ③微量元素; ④氨基酸、酰胺、嘌呤;⑤維生素; ⑥生長素。此外, 有些培養基還可添加天然的汁液, 如椰子汁、酵母提取液、水解酪蛋白、麥芽浸出液等, 培養基中如加入 0.50%～1%的瓊脂即為靜止培養的固體培養基, 否則為懸浮培養的液體培養基。不同植物材料常需要改變配方, 如維持生長和誘導細胞分裂和分化的培養基配方就不同, 因此配方的種類很多, 目前以 MS培養基配方為最常用的一種基本培養基, 它利于一般植物組織和細胞的快速生長。總之, 在進行組織培養研究時應根據研究目的和培養植物的種類來確定培養基的組成, 除營養、誘導作用外還應當注意離子平衡和毒性問題, 如水一般都采用重蒸餾水, 無機鹽類一般都需用化學純的藥品, pH 值可用 1N KOH( 或NaOH) 溶液和 2N HCl 調整。有時可以用普通藥品代替, 但須注意這些藥品不僅應有營養價值, 還須無毒。
2 培養條件
溫度
對大多數植物組織 20～28 ℃即可滿足生長所需, 其中 26～27 ℃最適合。
光
組織培養通常在散射光線下進行。光的影響可導致不同的結果。有些植物組織在暗處生長較好, 而另一些植物組織在光亮處生長較好, 但由愈傷組織分化成器官時, 則每日必須要有一定時間的光照才能形成芽和根。有些次生物質的形成, 光是決定三因素。
酸堿度
一般植物組織生長的最適宜 pH 為 5～6.50。在培養過程中 pH 可發生變化, 加進磷酸氫鹽或二氫鹽, 可起穩定作用。
通氣
懸浮培養中細胞的旺盛生長必須有良好的通氣條件。小量懸浮培養時經常轉動或振蕩, 可起通氣和攪拌作用。大量培養中可采用專門的通氣和攪拌裝置。
3 材料和方法
從低等的藻類到苔蘚、蕨類、種子植物等高等植物的各類、各部分都可采用作為組織培養的材料, 一般裸子植物多采用幼苗、芽、韌皮部細胞, 被子植物采用胚、胚乳、子葉、幼苗、莖尖、根、莖、葉、花藥、花粉、子房和胚珠等各個部分。由于植物在自然條件下, 表面常被霉菌和細菌污染, 故材料必須進行滅菌處理。一般用漂白粉溶液( 1%～10%) 、次氯酸鈉溶液( 0.50%～10%) 、升汞溶液( 0.01%) 、乙醇( 70%) 或過氧化氫( 3%～10%) 等處理后, 再用無菌水反復沖洗干凈,然后在無菌室內, 將所取的組織迅速培養在固體培養基上。在適宜的條件下, 受傷組織切口表面不久即能長出一種脫分化的細胞團, 稱為愈傷組織( Callus) , 此種愈傷組織在適當的培養基上經一定時間即能誘導生長成整株植物, 因此愈傷組織既可是某種植物代謝產物的來源, 又是誘導成株的主要途徑之一。在適宜的培養條件下, 還可使愈傷組織長期傳代生存下去, 這種培養稱為繼代培養。但在繼代培養中, 不少植物培養的組織或細胞隨著再培養代數的增加, 分化能力就逐漸降低甚至喪失, 其原因可能是由于在培養過程中原有母體中存在的、與器官形成有關的特殊物質被逐漸消耗所致, 因此可以用激素或改善營養條件使之恢復, 也有認為是組織和細胞在長期培養中遺傳性的改變, 主要是染色體的變化, 出現大量多倍性或非整倍性細胞, 這種改變恢復的可能住較小。在培養藥用植物選材時, 還應考慮到所需要的次生物質在植物體中的合成部位, 如果選材和培養方法適當, 可使原植物內所產主的代謝物通過細胞或組織培養發生生化轉變而獲得。通過組織培養可獲得有效成分, 但實際上只有大量培養成功才有經濟價值。
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