植物組織培養與新品種復制

組織培養是克隆細胞和組織的過程。迄今，植物組織培養已取得了許多卓越的成果，并被廣泛推廣和利用。通過植物組織培養，我們可以從植物體的一部分體細胞快速培育出大量和母體植物相同的植株。另一方面，植物組織培養技術也為我們快速開發和培育新品種創造了條件。

一、組織培養與植物快速繁殖

組織培養是一種利用人工培養基（液）使細胞在體外發育和繁殖的技術。除了能夠為許多實驗提供大量的動植物細胞材料之外，它也是一項克隆植物細胞和個體的實用技術。實際上，在日常生活中必不可少的蔬菜、花卉及糧食作物中，許多種類都是克隆植物，例如，脫病毒馬鈴薯和紅薯、百合和蘭花、水稻等等。

１、細胞克隆與植物脫毒

病毒是威脅園藝和蔬菜種植的主要問題之一，目前仍然沒有特效防治藥物。事實上，利用分生組織細胞克隆的方法，可以有效地防治病毒。

病毒主要通過媒介昆蟲或其他原因造成的植物莖葉損傷入侵植物體。在植物細胞中繁殖的病毒還可以不斷感染其相鄰的細胞，最終擴散至整個植株。但是，發育旺盛的植物分生組織的生長點細胞不含病毒。切取生長點細胞，放入試管培養并使之分化，我們可以獲得無病毒的植株。由于外圍的生長點細胞也有可能被病毒感染，上述脫毒過程有時需要重復多次之后方能得到完全無病毒的植株。如果將這些無病毒植株切碎進行組織培養，那么，我們可以獲得許多無病毒的分生細胞或脫分化的其他體細胞。進一步使這些無病毒細胞繁殖、分化，最終便能夠達到大量繁殖無毒植株的目的。

２、植物快速繁殖

早期實驗業已證明，在營養成分適當的培養基中，來自植物分生組織的細胞幾乎可以無限制地分裂、生長下去；同時，它們都具有分化形成和母體植物一樣的植株的潛力。利用這一特點，我們可以把植物分生組織切碎、分散成許多單個細胞，待這些細胞通過組織培養大量克隆之后，再誘導其分別分化為單個植株。或者，我們也可以使植物的成熟組織，例如根、莖和葉等脫分化，變成具有和分生細胞一樣發育潛力的細胞。這些過程就是典型的植物快速繁殖。通常，制備培養基、切割和分散細胞、接種細胞以及誘導細胞分化等基本操作，即可以在空間有限的實驗室中完成，也適合于大規模的工廠化生產。某種植物能否通過組織培養進行大量、快速繁殖，關鍵在于設計和選用合適的培養基，使每個分生組織細胞或脫分化的體細胞能夠持續生長并適時分化。

對于一些用種子繁殖有困難的植物品種，組織培養無疑是實現快速、大量繁殖的最佳選擇。

二、植物新品種的工廠化生產

目前，轉基因技術在植物品種改良方面顯現出了前所未有的威力。其中，組織培養技術發揮了重要作用。首先，幾乎所有的目的基因及其載體都是必須通過微生物感染或基因槍等手段導入單個培養細胞中。然后，采用適當的篩選方法分離已成功獲得目的基因及其載體的受體細胞（轉化細胞）。誘導并使這些轉化細胞分化為個體植株，便可得到所謂的轉基因植物。通常，轉基因所使用的植物受體細胞都來自于已經建立了比較完善的組織培養和分化誘導體系的植物，因此，快速繁殖這些轉基因植物、甚至推廣其工廠化生產并不困難。

另一方面，許多亟待改良的植物性狀并非單基因決定形狀，它們仍然需要通過雜交育種提供新的選擇。除了植物生長周期長的缺點之外，雜交育種中遇到的主要問題是遠源親本的生殖隔離。實際上，這一問題能夠通過組織培養的方法解決。例如，將胚珠從子房中取出后，放入試管內培養。由于沒有柱頭等其他組織的障礙，即使是使用遠源植物的花粉授粉也無妨。如果用預先培養的植物體細胞原生質體進行體細胞融合，我們還可以快速獲得大量的雜種細胞。后一手段成功的關鍵是找到誘導雜種原生質體細胞順利進行分化和繁殖的良方。

此外，花粉細胞原生質體培養和染色體加倍技術為快速純化特定植物品系提供了絕好的技術手段。純化具有特殊性狀組合的植物品系，通常需要經過反復多代種植和篩選，這一過程漫長而艱辛。因為花粉細胞是單倍體細胞，而加倍花粉原生質體細胞的染色體即可產生純合的二倍體細胞，所以，任何植物都有可能利用這種方法迅速獲得相應的純系。許多水稻的新品系開發就是通過雜種水稻花藥實現的。并且，該法和體系胞原生質體培養類似，也可以用于大量制備雜種細胞。例如，融合不同種植物的花粉細胞。

通過上述育種技術獲得的新品種、品系和脫毒植株一樣，利用其分生組織細胞或成熟組織細胞培養技術，可以開展大規模快速繁殖。目前，世界各地已有許多利用上述方法獲得的花卉、蔬菜、水果等植物的新品種實現了工廠化的大量、快速繁殖。例如，柑桔、油菜、白菜等。