植物组织培养与新品种复制

组织培养是克隆细胞和组织的过程。迄今，植物组织培养已取得了许多卓越的成果，并被广泛推广和利用。通过植物组织培养，我们可以从植物体的一部分体细胞快速培育出大量和母体植物相同的植株。另一方面，植物组织培养技术也为我们快速开发和培育新品种创造了条件。

一、组织培养与植物快速繁殖

组织培养是一种利用人工培养基（液）使细胞在体外发育和繁殖的技术。除了能够为许多实验提供大量的动植物细胞材料之外，它也是一项克隆植物细胞和个体的实用技术。实际上，在日常生活中必不可少的蔬菜、花卉及粮食作物中，许多种类都是克隆植物，例如，脱病毒马铃薯和红薯、百合和兰花、水稻等等。

１、细胞克隆与植物脱毒

病毒是威胁园艺和蔬菜种植的主要问题之一，目前仍然没有特效防治药物。事实上，利用分生组织细胞克隆的方法，可以有效地防治病毒。

病毒主要通过媒介昆虫或其他原因造成的植物茎叶损伤入侵植物体。在植物细胞中繁殖的病毒还可以不断感染其相邻的细胞，最终扩散至整个植株。但是，发育旺盛的植物分生组织的生长点细胞不含病毒。切取生长点细胞，放入试管培养并使之分化，我们可以获得无病毒的植株。由于外围的生长点细胞也有可能被病毒感染，上述脱毒过程有时需要重复多次之后方能得到完全无病毒的植株。如果将这些无病毒植株切碎进行组织培养，那么，我们可以获得许多无病毒的分生细胞或脱分化的其他体细胞。进一步使这些无病毒细胞繁殖、分化，最终便能够达到大量繁殖无毒植株的目的。

２、植物快速繁殖

早期实验业已证明，在营养成分适当的培养基中，来自植物分生组织的细胞几乎可以无限制地分裂、生长下去；同时，它们都具有分化形成和母体植物一样的植株的潜力。利用这一特点，我们可以把植物分生组织切碎、分散成许多单个细胞，待这些细胞通过组织培养大量克隆之后，再诱导其分别分化为单个植株。或者，我们也可以使植物的成熟组织，例如根、茎和叶等脱分化，变成具有和分生细胞一样发育潜力的细胞。这些过程就是典型的植物快速繁殖。通常，制备培养基、切割和分散细胞、接种细胞以及诱导细胞分化等基本操作，即可以在空间有限的实验室中完成，也适合于大规模的工厂化生产。某种植物能否通过组织培养进行大量、快速繁殖，关键在于设计和选用合适的培养基，使每个分生组织细胞或脱分化的体细胞能够持续生长并适时分化。

对于一些用种子繁殖有困难的植物品种，组织培养无疑是实现快速、大量繁殖的最佳选择。

二、植物新品种的工厂化生产

目前，转基因技术在植物品种改良方面显现出了前所未有的威力。其中，组织培养技术发挥了重要作用。首先，几乎所有的目的基因及其载体都是必须通过微生物感染或基因枪等手段导入单个培养细胞中。然后，采用适当的筛选方法分离已成功获得目的基因及其载体的受体细胞（转化细胞）。诱导并使这些转化细胞分化为个体植株，便可得到所谓的转基因植物。通常，转基因所使用的植物受体细胞都来自于已经建立了比较完善的组织培养和分化诱导体系的植物，因此，快速繁殖这些转基因植物、甚至推广其工厂化生产并不困难。

另一方面，许多亟待改良的植物性状并非单基因决定形状，它们仍然需要通过杂交育种提供新的选择。除了植物生长周期长的缺点之外，杂交育种中遇到的主要问题是远源亲本的生殖隔离。实际上，这一问题能够通过组织培养的方法解决。例如，将胚珠从子房中取出后，放入试管内培养。由于没有柱头等其他组织的障碍，即使是使用远源植物的花粉授粉也无妨。如果用预先培养的植物体细胞原生质体进行体细胞融合，我们还可以快速获得大量的杂种细胞。后一手段成功的关键是找到诱导杂种原生质体细胞顺利进行分化和繁殖的良方。

此外，花粉细胞原生质体培养和染色体加倍技术为快速纯化特定植物品系提供了绝好的技术手段。纯化具有特殊性状组合的植物品系，通常需要经过反复多代种植和筛选，这一过程漫长而艰辛。因为花粉细胞是单倍体细胞，而加倍花粉原生质体细胞的染色体即可产生纯合的二倍体细胞，所以，任何植物都有可能利用这种方法迅速获得相应的纯系。许多水稻的新品系开发就是通过杂种水稻花药实现的。并且，该法和体系胞原生质体培养类似，也可以用于大量制备杂种细胞。例如，融合不同种植物的花粉细胞。

通过上述育种技术获得的新品种、品系和脱毒植株一样，利用其分生组织细胞或成熟组织细胞培养技术，可以开展大规模快速繁殖。目前，世界各地已有许多利用上述方法获得的花卉、蔬菜、水果等植物的新品种实现了工厂化的大量、快速繁殖。例如，柑桔、油菜、白菜等。