摘要：本文综述了植物组织培养理论的发展，重点论述其再脱毒、快繁、育种与有机化合物工业生产以及种质资源的保存等方面的应用，本文还对植物组织培养过程中所采用的新技术进行了综述, 介绍了这些新技术的应用现状,并对应用的前景作简单的展望。
关键词:植物组织培养；应用；进展
1.理论起源
19世纪30年代，德国植物学
家施莱登和德国动物学家施旺
创立了细胞学说，根据这一学说，如果给细胞提供和生物体内一样的条件，每个细胞都应该能够独立生活。1902年，德国植物学家哈伯兰特在细胞全能性
的理论是植物组织培养的理论基础。1958年，一个振奋人心的消息从美国
传向世界各地，美国植物学家斯蒂瓦特
等人，用胡萝卜
韧皮部的细胞进行培养，终于得到了完整植株，并且这一植株能够开花结果，证实了哈伯兰特在五十多年前关于细胞全能的预言。 夫妻草
植物组织培养的简单过程如下：剪接植物器官或组织——经过脱分化（也叫去分化）形成愈伤组织——再经过再分化形成组织或器官——经过培养发育成一颗完整的植株。
植物组织培养的大致过程是：在无菌条件下，将植物器官或组织（如芽、茎尖、根尖或花药）的一部分切下来，用纤维素酶与果胶酶处理用以去掉细胞壁，使之露出原生质体，然后放在适当的人工培养基上进行培养，这些器官或组织就会进行细胞分裂，形成新的组织。不过这种组织没有发生分化，只是一团薄壁细胞，叫做愈伤组织。在适合的光照、温度和一定的营养物质与激素等条件下，愈伤组织便开始分化，产生出植物的各种器官和组织，进而发育成一棵完整的植株。
植物组织培养即植物无菌培养技术，又称离体培养，是根据植物细胞具有全能性的理论，利用植物体离体的器官如根、茎、叶、茎尖、花、果实等）组织（如形成层、表皮、皮层、髓部细胞、胚乳等）或细胞（如大孢子、小孢子、体细胞等）以及原生质体,在无菌和适宜的人工培养基及光照、温度等人工条件下，能诱导出愈伤组织、不定芽、不定根，最后形成完整的植株的学科。
2.密封拉链植物组织培养发展简史
植物组织培养是20世纪30年代初期发展起来的一项生物技术。它是在人工配制的培养基上，于无菌状态下培养植物器官、组织、细胞、原生质体等材料的方法。
植物细胞的全能性是植物组织培养的理论基础。20世纪初，曾有人提出能否将植物的薄壁细胞培养成完整植株？研究者从胡萝卜根的韧皮部取下一块组织，并在液体培养基中培养，使其分化出了愈伤组织，从愈伤组织又得到胚状体，胚状体转移到固体培养基上继续培养后，获得了完整的胡萝卜试管植株。经过栽培，此植株能够正常生长并开花结果，其种子繁衍出来的后代与正常植株的种子所繁衍出的后代别无二致。根据此实验可以得出以下结论：即不经过有性生殖过程也能将植物的薄壁细胞培养出与母体一样的完整植株。由于植物的每个有核细胞都携带着母体的全部基因，故在一定条件下，它们均能发育成完整植株，这就是所谓的植物细胞全能性。
拖曳臂式悬架正火工艺科学家在植物激素对器官建成，及改进培养基配方等方面所取得的成果，极大地推动了组织培养技术的发展，使这项技术可以实际应用于快速繁殖、品种改良等方面。20世纪50年代初期，法国科学家利用组织培养技术成功地脱除了染病大丽花植株所携带的病毒，从而为脱毒苗的生产提供了一种可行的途径。现在凭借组织培养技术来脱除植物的病毒已经在
生产中广泛应用。20世纪50年代中期，由于细胞分裂素的发现，使组织培养状态下外植体芽的形态建成成为可人为调控的因素，从而使在组织培养状况下进行植株再生成为现实。进入60年代以后，组织培养技术在基础理论、实际操作方面不断取得进展，相继在植物体细胞杂交、单倍体育种、种质资源保存、快速育苗、人工种子制造、次生代谢物生产等方面有了可喜的成果。时至今日，组织培养技术已经成为基础坚实、易于掌握、应用面广的一种技术手段。
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3.植物脱毒和快速繁殖上的应用
3.1脱毒
植物脱毒和离体快速繁殖是目前植物组织培养应用最多、最有效的一个方面。很多农作物如马铃薯、甘薯、大蒜等都带有病毒，但感病植株并非每个部位都带有病毒，White早在1943年就发现植物生长点附近的病毒浓度很低甚至无病毒。如果利用组织培养方法，取一定大小的茎尖进行培养再生可获得脱病毒苗，再用脱毒苗进行繁殖，则种植的作物就不会或极少发生病毒。此法已在马铃薯、草莓等多种植物上获得成功，并产生了明显的经济效益。
3.2快繁
由于运用组织培养法繁殖植物的明显特点是快速，每年可以数百万倍的速度繁殖，因此，对一些繁殖系数低、不能用种子繁殖的名、优、特植物品种的繁殖，意义尤为重大。目前，观赏植物、园艺作物、经济林木、无性繁殖等作物等部分或大部分都用离体快繁提供苗木，试管苗已出现在国际市场上并形成产业化。
4、在植物育种上的应用
植物组织培养技术对培育优良作物品种开辟了新途径。目前，国内外以把植物组织培养普遍应用于作物育种，并在以下几个方面取得了较大的进展：
4.1单倍体育种
单倍体植株往往不能结实在培养中用秋水仙素处理，可使染体加倍，成为纯和的二倍体植株，这种培养技术在育种上的应用称为单倍育种。单倍体育种具有高速、高效率、基因型一次纯和等优点，因此，通过花药或花粉培养的单倍体育种，已经作为一种崭新的育种手段，自1964年Guha等获得曼陀罗的花药单倍体植株以来，单倍体育种在国际上引起
很大重视，各国纷纷开展这方面的研究工作，已先后在水稻、小麦、玉米、辣椒以及许多药用植物如枸杞、人参，平贝母中获得单倍体植株，共计300多种。
4.2胚、子房、胚珠离体培养植物胚
培养是采用人工的方法在无菌条件下从种子中将成熟和未成熟胚分离出来，在人工合成的培养基上培养，使它发育成正常的植株，从而有效地克服远缘杂交不实的障碍，获得植株。胚培养已在50多个科属中获得成功，如亚麻、棉花、黄麻等。从玉米的的离体子房培养，经体外授粉也可以获得种子。远缘杂交中，可把未受精的胚珠分离出来，在试管内用异种花粉在胚珠上萌发受精，产生的胚在试管中发育成完整的植株，称为“试管受精”。目前，在这一方面获得成功的自交或远缘杂交不亲和性植物有：矮牵牛、普通小麦、黑燕麦等。
4.3体细胞杂交育种植物体细胞杂交（plant somatic hybridization）
又称原生质体融合（Protoplast fusion ）是指将植物不同种、属，甚至科间的原生质体通过人工方法诱导融合，然后进行离体培养，使其再生植株的技术。植物细胞具有细胞
壁，未脱壁的两个细胞是很难融合的，植物细胞只有在脱去细胞壁成为原生质体后才能融合，所以植物的细胞融合也称为原生质体融合。
4.4单细胞培养突变体的选择与应用
这是从细胞水平改造植物的一条途径。用单细胞培养的方法诱导单细胞突变，筛选需要的突变体培养成植株，经有性繁殖使遗传性状稳定下来。目前成功的例子有：已选育出抗花叶病毒的甘蔗无性系;抗1%- 2%NaCl的野生烟草细胞株。
4.5三倍体育种
植物三倍体的营养器官巨大、生长快、适应性和抗逆性强且大多高度不育、果实无核或少核,因而,人工培育植物三倍体已成为对以营养器官为收获产品的植物进行遗传改良的一种有效途径。植物三倍体培育方面的研究,最早是从选育天然三倍体开始的,但由于天然产生三倍体植株的概率很低,远远不能满足人们的育种需要;所以,一些育种工作者开始尝试探索人工培育三倍体的方法,其中用得比较多的是用二倍体和四倍体进行正反交;但是,大多数被子植物中,通过这种杂交方式得到的三倍体胚很容易在生长发育中夭折。
4.6诱变和筛选
细胞培养中，胞内遗传物质会发生一些变异（自发产生或诱发产生），对于这种变异进行选择、利用也是育种的一条好途径。
（一）筛选细胞突变体的优点
灯箱广告制作1.可在小规模实验室对大量细胞实施选择，节省土地、人力等，而且不受环境条件的影响。
2. 获得的突变体不会出现整体植物中的嵌合现象，遗传稳定，便于鉴定。
（二）突变细胞选择方法
1. 直接选择法
在培养基中直接添加对细胞具有毒害的物质（如植物毒素、除草剂、高浓度重金属离子及盐类等），从大量的细胞中直接筛选出抗性细胞。
2. 间接选择法
有一些突变型，不能用直接选择法。如抗旱性选择。可选抗羟基脯氨酸突变体，以获得抗旱突变体。脯氨酸是植物适应干旱的反应，抗羟基脯氨酸突变体可大量合成脯氨酸。
4.7转基因育种
利用植物组织培养技术建立植物的遗传再生体系是转基因育种的关键所在。我国从20世纪80年代已开始转基因植物的研究，到1990年，我国自行研制的抗烟草花叶病毒烟草在辽宁进行商品化种植，成为世界上第一例商品化生产的转基因植株。目前我国转基因植株研发大的整体水平在发展中国家处于领先地位，在一些领域已经进入国际先进行列。我国是世界上继美国之后，第二个拥有自主研制抗虫棉知识产权的国家；我国抗虫转基因水稻的研制处于世界的先进水平。我国接受转基因生物安全性评价的植物品种有1000多项，通过国家安全性评价的转基因作物有5种，包括转基因抗虫棉、耐贮藏番茄等。另外，美国孟山都公司的抗虫棉也获准在我国进行商品化种植。全世界已分离的目的基因有100多个，获得转基因植株近200种。粮食作物如水稻、玉米、马铃薯，经济作物如棉花、大豆、亚麻、油菜等，蔬菜作物如番茄、黄瓜、芥菜等；并且成功地将抗病毒、抗虫害、抗除草剂等有实用价值的基因转入部分农作物。
5.植物组培新技术的应用
5.1 开放组培技术
植物开放式组织培养, 简称开放组培, 是在使用抗菌剂的条件下, 使植物组织培养脱离严格无菌的操作环境, 不需高压灭菌和超净工作台, 利用塑料杯代替组培瓶, 在自然开放的有菌环境中进行植物的组织培养, 从根本上简化组培环节, 降低组培成本。开放组培与传统组培主要不同在于培养基, 来解决培养基的污染问题。而改造培养基的关键是要到一种或几种能够添加到培养基的广谱性抗菌剂。崔刚等采用中医理论, 从多种植物中提取具有杀菌、抗菌活性物质, 成功研制出了具有广谱性杀菌能力的抗菌剂,并对其有效浓度和使用方法作了大量探索性试验, 取得了理想的效果。现已有研究报道通过开放组培方法成功建立了葡萄外植体的开放性培养。
5.2 无糖组培技术
无糖组培技术又称为光独立培养法，这种方法解决了污染率高的问题。由于传统的组培技术中使用的是含糖培养基, 杂菌很容易侵入， 造成培养基的污染。而为了防止杂菌的侵入,
传统方法常常将培养容器密闭, 这样则造成培养植物生长缓慢, 并且容易出现形态和生理异常, 同时增加了费用。然而这些问题随着无糖组培技术出现得到解决, 原因在于这种技术将大田温室环境控制的原理引入到常规组织培养应用中, 用CO2 气体代替培养基中的糖作为组培苗生长的碳源, 采用人工环境控制的手段, 提供适宜不同种类组培苗生长的光、温、水、气、CO2浓度，营养等条件, 促进植株的光合作用, 从而促进植物的生长发育, 达到快速繁殖优质种苗的目的。无糖培养法具有很多优势, 如可大量生产遗传一致、生理一致、发育正常、无病毒的组培苗, 可缩短驯化时间,减少了因污染引起的植物损失， 光合成和生根得以促进, 可减少生根植物生长调节剂的使用等。但无糖培养法对环境要求较高, 若无糖组培环境不能被控制并达到一定的精度,将会严重影响组培苗质量和经济效益。昆明环境科学研究所对非洲菊等多种植物进行了无糖培养技术的研究, 开发了大型的培养容器和CO2 强制性供气系统应用于生产, 并取得了一定的效果。
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