四、植物细胞工程的应用
近三四十年来,随着研究的深入,植物细胞基础理论发展迅速,实际应用范围也越来越广。
(一)无性系快速繁殖
植物的快速繁殖,就是应用组织培养和细胞培养技术,快速繁衍**濒危植物,使物种得以保存;以及快速繁殖名优新品种,使其在一定时间内繁衍为一定数量的植株。快速繁殖的植株能保持母本的生物特性和遗传性状,并可在短期内种植于田间。快速繁殖是当前植物细胞工程中应用*广泛,又*有效的方法之一。
我国无性系快速繁殖在20世纪80年代开始,如上海的康乃馨、北京的切花菊、广州的香蕉、广西的甘蔗等,以后研究越来越多,初步统计仅观赏植物就涉及182个种以上,分属58科、124属。试管生产工业化的生产力越来越大,年生产能力多在几十万、几百万,甚至千百万株以上。
(二)花药培养和花粉单倍体育种
离体花药一花粉培养的单倍体育种法与常规方法相比,可以在短时间内得到作物的纯系,从而加快育种过程。我国的花药培养研究开始于1972年,研究成果非常丰富。至2002年止,已培育出烟草、水稻、小麦、玉米和辣椒新品种28个应用于生产,如烟草“单育1号”、水稻“单丰1号”、水稻“中花9号”和小麦“花培1号”等。我国科学家设计的花药培养基N6和改良N6培养基,在国内外被广泛地使用。 植物细胞工程是一种利用离体植物培养细胞进行遗传操作,实现植物品种改良的生物技术。高等植物是多细胞的有机体,无法在整体水平上进行遗传操作,只有通过离体培养细胞或小块的组织,才能生长、分化和发育,成为完整植株,才可能使细胞上的遗传物质传递到植物体,实现植物的品种改良,因此植物细胞工程是建立在植物离体组织培养上的一种生物工程技术。
几十年来,我国植物细胞工程基础理论研究愈加深入,实践应用范围也愈益广泛。例如,花粉、花药单倍体培育出烟草、水稻、小麦、大麦、油菜、甘蔗等作物的新品种、新品系,推广种植面积逾100万公顷,脱除病毒快速繁殖的主要作物有香蕉、马铃薯、甘蔗、木薯、葡萄、花卉和观赏植物,利用组织培养技术来加速**植物(如人参、紫草、贝母、三分三、甘草等)细胞的繁殖,然后在发酵罐中大量培养,取得有效的次生**物质。
植物组织培养是在人工控制环境的条件下,在人工配制的培养基中将离体的植物细胞、组织或器官进行培养的技术。它的实践性很强,是植物细胞工程中的一种重要手段。近10年来国内各大学先后开设植物细胞工程课程(其中包括植物组织培养的技术),立足于改良品种,有理论又有实践,内容更加全面而且深入,能更好地培养高质量的人才。因此本书在《植物组织培养》的基础上,改编为《植物细胞工程》。具体变化是:改写“绪论”、“生殖细胞培养”、“细胞培养”,增加“常用**植物细胞的大量培养”、“植物细胞的遗传转化”等章。在实验指导方面,则增写“根癌农杆菌介导的烟草叶圆片转化法”和“黄瓜毛状根的诱导、培养及其冠瘿碱检测”两个实验,共七个实验,供老师们选用。每个实验约需2—3学时,个别实验需较长时间,内容较深,教师可灵活掌握。