1.快速繁殖某些稀有植物或有較大經濟價(jia) 值的植物 依靠自然條件在較短時間內(nei) 繁殖稀有植物和經濟價(jia) 值較高的植物,受到地理環境和季節的限製,很難達到快速、的目的;特別對於(yu) 在短時期內(nei) 需要達到一定數量,才能創造應有價(jia) 值的植物,時間就是效益,隻有通過組織培養(yang) 的方法才能滿足這一要求。
用植物組織培養(yang) 法繁殖植物,這是組織培養(yang) 應用於(yu) 的主要的和成效zui大的實例。首先是在蘭(lan) 花上的成功應用。自Morel在1960年得到蘭(lan) 花組織培養(yang) 苗後,很快應用於(yu) ,形成了組織培養(yang) 法繁殖蘭(lan) 花工業(ye) 。
由於(yu) 組織培養(yang) 法繁殖植物的明顯特點是快速,每年可以數以百萬(wan) 倍速度繁殖,因此對一些繁殖係數低,不能用種子繁殖的名特優(you) 植物品種的繁殖,尤為(wei) 意義(yi) 重大。
2、脫毒 植物中有很多都帶毒,嚴(yan) 重影響植物的產(chan) 量和品質,給農(nong) 業(ye) 帶來災害。特別是無性繁殖植物,如馬鈴薯、草莓、大蒜、康乃馨等,由於(yu) 病毒是通過維管束傳(chuan) 導的,因此利用這些植物營養(yang) 器官繁殖,就會(hui) 把病毒帶到新的植物個(ge) 體(ti) 上而發生病害。但是也證明感病植株並不是每個(ge) 部位都帶毒,如莖尖生長點尚未分化成維管束的部分,可能不帶病毒。若利用組織培養(yang) 法進行莖尖培養(yang) ,再生的植株有可能不帶病毒,從(cong) 而獲得脫病毒的苗,再用這種苗進行繁殖,則種植的植物就不會(hui) 或極少發生病毒病。
所獲得的脫毒苗一定要經過鑒定,確認不帶病毒才能使用。使用組織培養(yang) 法獲得脫毒苗已經在草莓、葡萄、康乃馨等獲得成功,產(chan) 生明顯的經濟效應。
3、植物種質資源的保存、挽救瀕於(yu) 滅絕的植物 長期以來人們(men) 想了很多方法來保存植物,如儲(chu) 存果實,儲(chu) 存種子,儲(chu) 存塊根、塊莖、種球、鱗莖;用常溫、低溫、變溫、低氧、充惰性氣體(ti) 等,這些方法在一定程度上收到了好的或比較好的效果,但仍存在許多問題。主要問題是付出的代價(jia) 高,占的空間大,保存時間短,而且易受環境條件的限製。植物組織培養(yang) 結合超低溫保存技術,可以給植物種質保存帶來一次大的飛躍。因為(wei) 保存一個(ge) 細胞就相當與(yu) 保存一粒種子,但所占的空間僅(jin) 為(wei) 原來的幾萬(wan) 分之一,而且在-193度的液氮中可以長時間保存,不像種子那樣需要年年更新或經常更新。
環境的不斷變化使許多種類的植物麵臨(lin) 著滅絕的危險,而且許多種植物已經滅絕,留給人類的隻是一種遺憾。如何挽救這些植物,還有許許多多的動物,已成為(wei) 世人關(guan) 注的問題。實踐證明,通過組織培養(yang) 的方法可以使一部分瀕危的植物種類得到延續和保存;如果在結合超低溫保存技術,就可以使這些植物得到較為(wei) *性的保存。其實,對大多數普通植物來說,用組織培養(yang) 的方法保存其種質材料,也具有十分重要的意義(yi) 。因為(wei) ,人們(men) 現在無法預知哪些植物會(hui) 麵臨(lin) 滅頂之災,或許今天看似繁茂的植物,明天就可能被沙漠、洪水、大火或戰爭(zheng) 吞沒。
4、通過花藥和花粉培養(yang) 獲得單倍體(ti) 植株、縮短育種年限 通過花藥和花粉組織培養(yang) 可以獲得單倍體(ti) 植物,大大縮短了育種時間。使新品種的培育過程大大簡化
5、植物組織培養(yang) 胚胎培養(yang) 的應用 在遠源雜交中,雜交後形成的胚珠往往在未成熟狀態時,就停止生長,不能形成有生活力的種子,因而雜交不孕,這給遠緣雜交造成極大困難。十九世紀二十年代末,Laibach用胚培養(yang) 技術培養(yang) 亞(ya) 麻種間胚,*個(ge) 獲得了植物,這一成功為(wei) 在遠緣時克服雜交不親(qin) 和的障礙提供了一項有用的技術。
這項技術發展至今,已經相當成熟,可以說多數植物的成熟或未成熟胚通過培養(yang) 都可獲得成功。幼胚培養(yang) 已經可使5個(ge) 細胞大小的極幼齡的胚狀結構培養(yang) 成植株。但胚珠培養(yang) 的研究不多,單個(ge) 胚珠培養(yang) 尚存在許多問題,需作深化研究。
遠緣雜交中,由於(yu) 生理上和遺傳(chuan) 上的障礙而不能雜交成功,可采用試管受精加以克服,即將母本胚珠離體(ti) 培養(yang) ,使異種花粉在胚珠上萌發受精,產(chan) 生的胚在試管中發育成完整植株。
用胚乳培養(yang) 可獲得三倍體(ti) 植株,為(wei) 誘導形成三倍體(ti) 植物開辟了一條新途徑。三倍體(ti) 加倍後得到六倍體(ti) ,可育成多倍體(ti) 品種。
6、細胞融合通過原生質體(ti) 融合,可部分克服有性雜交不親(qin) 和性,而獲得體(ti) 細胞,從(cong) 而創造新種或育成優(you) 良品種。
7、培養(yang) 細胞突變體(ti) 的應用 培養(yang) 細胞處在不斷分生狀態,它就容易受培養(yang) 條件和外加壓力(如射線、化學物質)的影響而產(chan) 生突變,從(cong) 中可以篩選出有用的突變體(ti) ,從(cong) 而育成新品種。目前用這種方法已經篩選到抗病、抗鹽、高蛋白、高產(chan) 等突變體(ti) ,有些已經用於(yu) 。
8、用於(yu) 遺傳(chuan) 學、分子生物學、細胞生物學、組織學、胚胎學、基因工程、生物工程等地研究要揭開生命活動的秘密,需要多科學、多技術的相互配合,其中植物組織培養(yang) 技術是*的,它為(wei) 遺傳(chuan) 學、分子生物學、細胞生物學、生物工程等提供了一種有效、快速的方法。因為(wei) 要揭示生命的奧秘,首先要研究單個(ge) 基因的作用,研究它在細胞內(nei) 是如何組裝的,如何與(yu) 其它基因發生,如何表達和調控等。分離單個(ge) 基因,對它DNA進行測序,再對其中的某些堿基實行突變,然後還需要將基因送到受體(ti) 細胞當中,看表達情況,以確定其功能。接受基因的受體(ti) 細胞要產(chan) 生再生植株,就需要通過組織培養(yang) 的方法才能實現。
9、利用組織培養(yang) 的材料作為(wei) 植物生物反應器中國的中草藥是一份人類寶貴的財富,但很多種中草藥資源匱乏,產(chan) 量不足,甚至瀕於(yu) 滅絕。如果能利用組織和細胞培養(yang) 的方法在實驗室內(nei) ,不再依附於(yu) 自然環境,不僅(jin) 可以解決(jue) 現有困難,而且可以通過篩選高產(chan) 有效成分的細胞係,來提高其藥用價(jia) 值。比如用培養(yang) 的人參懸浮細胞,來人參皂苷,已在日本等國家形成規模。利用培養(yang) 的植物細胞和組織細胞作為(wei) 生物反應器,也可以某些蛋白質、氨基酸、抗生素、疫苗等,如用生食蔬菜乙肝疫苗正在實驗中。
10、植物組織培養(yang) 用於(yu) 其它未知科學的研究 現代科學發展非常迅速,很多現在預想不到的事情都有可能發生,新發明、新發現、新創造層出不窮,今天認為(wei) 不可能的東(dong) 西明天就可能變成現實。植物組織培養(yang) 也同樣具有許多尚未發掘出的潛力,說不定有一天人們(men) 會(hui) 在三角瓶內(nei) 種出大南瓜。
總之,現在的植物組織培養(yang) 仍然處於(yu) 發展階段,遠遠沒有達到它的高峰期,很多機理人們(men) 還沒有搞清楚,它的潛力還遠遠沒有發揮出來。相信在今後的幾十年內(nei) ,組織培養(yang) 將會(hui) 有更大的發展,在農(nong) 業(ye) 、製藥業(ye) 、加工業(ye) 等方麵將會(hui) 發揮更大的作用,創造出更大的經濟效益。