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35.6:

植物组织培养

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Biology
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Plant Tissue Culture

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自古以来 农民需要世代耕种 才能产出想要的品质 比如产量高 种子大 果实甜以及抗病能力强 新作物品种可通过嫁接 或与亲本植物异花授粉来获得 然而这些方法都很耗时 且无特异性 很可能消除期望的性状 另外 使用体外技术 也叫做植物组织培养 可快速 产生大量带有期望性状的植物克隆 这种技术依赖于“全能性” 也就是说 只要提供适当的 生长调节剂和环境 植物的一部分 就能长成完整的植株 根据植物段 或叫外植体的来源部位不同 组织培养技术可分为 几种不同的类型 (分生组织 器官 原生质体 愈伤组织 悬浮液) 例如在愈伤组织培养中 组织外植体 置于生长培养基上会发生快速细胞分裂 形成大量未分化的细胞 叫做愈伤组织 植物激素比如生长素和分裂素 调节植物生长的几个方面 帮助愈伤组织分化为 植物的不同部分 分裂素浓度相对于生长素 较高可诱导外植体 发出新梢 反之如果较低 则可诱导出根 如果浓度相同 根和新梢都会发出 重新长出幼苗 病毒是农业的一个主要问题 因为能导致严重的植物病 分生组织对于获得无病毒植株 特别有用 该方法主要在于用快速分裂的新梢尖 作为所选外植体 这种新梢尖通常不含病毒 植物组织培养不但让克隆所需的植物 成为可能 还能促进 基因修饰(转基因) 其中一种修饰涉及 引入可能增进健康、 体型或植物总产量的有益基因 这样的修饰能遗传给后代 产生所需的性状而无需 额外的组织培养 例如 经过基因修饰(简称GM)的 玉米 带有除草剂耐受基因 已被美国农民广泛采用 这种修饰让作物能被喷洒除草剂 杀除竞争对手杂草 而作物不受影响

35.6:

植物组织培养

植物组织培养在初级和应用科学中得到了广泛的应用。应用范围从植物开发研究到功能基因研究、作物改良、商业微繁殖、病毒消除和稀有物种保护。

植物组织培养取决于植物组织在提供生长介质和适当环境时产生一个全新的植物的能力。这种植物细胞或组织的能力被”无能”所左右。

植物组织培养的基本步骤有四个:

  1. 选择健康的母植物(外植植物)。
  2. 消除任何暴露的外植表面的任何微生物污染。
  3. 在适当的培养中接种外植。
  4. 在适当温度、湿度、空气质量和照明的受控环境中孵育外植植物。

还有四种不同类型的植物组织培养,可以根据培养或植物物种的目标来选择:

  1. 细胞培养(如配子细胞、细胞悬浮液和原生培养)。
  2. 组织培养(愈伤组织和分化组织)。
  3. 器官培养(任何器官,如根、芽和动脉)。

植物组织培养的一个流行应用是体外克隆繁殖,也称为微繁殖。在这种情况下,植物组织培养可以帮助有种子发芽问题(顽固植物)或短种子生存能力的植物的繁殖。虽然微繁殖可应用于任何物种,但建议用于商业上重要的植物或濒临灭绝的植物。例如,微繁殖被广泛用于兰花的种植,如德氏兜兰(Paphiopedilum delenatii)-一个原产于喜马拉雅山的物种。这些兰花传统上是通过种子繁殖的。然而,成熟兰花需要2-3年才能生产出这些兰花。因此,植物组织培养已成为保护该物种免遭灭绝和实现商业生存能力的理想方法。

微传播可以通过三种不同的方式进行:

  1. 使用斧头或轴芽。
  2. 使用冒险的芽。
  3. 通过形成体细胞胚胎,使用体细胞母植物细胞。

每种技术的成功取决于遗传背景、培养媒体和孵化条件。