植物细胞培养产品有哪些?

1)在植物育种中的应用

目前,植物组织培养已广泛应用于国内外作物育种,并在以下几个方面取得了很大进展:

1,单倍体育种中的单倍体植株往往不能结实。当在培养中用秋水仙素处理时,染色体可以加倍,成为纯合的二倍体植株。这种培养技术在育种中的应用称为单倍体育种。单倍体育种具有速度快、效率高、一次性获得纯合基因型的优点。因此,通过花药或花粉培养进行单倍体育种是一种全新的育种方法。并开始培育大面积种植的新作物品种。在单倍体育种中,中国科学家做出了杰出的贡献。1974年,世界上第一个农作物新品种——山雨1烟草品种选育成功。后来又育成了中花8号水稻和京华1、单晶92-2097小麦等农作物新品种。还获得了大量各种作物的花卉栽培新品系。河南省在花药培养育种方面取得了丰硕的成果,培育了裴华28、裴华2321、夏麦1、豫麦1、豫麦37、华泰早、豫麦60等优良品种(系),已推广700年。

2.胚培养在植物种间杂交或远缘杂交中,杂种不育给远缘杂交带来许多困难。胚胎早期体外培养可使胚胎正常发育并成功培育杂交后代,通过克隆繁殖可获得大量具有相同特征的群体。胚胎培养已在50多个科和属中获得成功。在远缘杂交中,未受精的胚珠可以分离出来,在试管中用异质花粉在其上受精。产生的杂交胚胎在试管中发育成完整的植株,称为“体外受精”。胚乳培养可获得三倍体植株,为诱导三倍体植株开辟了一条新途径。三倍体加倍后,可获得六倍体植株,培育出新的多倍体品种。

3、细胞融合,通过原生质体融合,可以部分克服有性杂交的不亲和性,获得体细胞杂种,从而创造新物种或选育优良品种,这是组织培养应用最吸引人的方面。目前已经获得了40多个体细胞杂种、愈伤组织和其中一些,其中一些进一步分化成苗。目前,原生质体融合技术已经应用于从未杂交过的植物,如番茄和马铃薯、烟草和龙。芥子等人获得了种间杂种,但这些杂种没有实际应用价值。随着原生质体融合、选择和培养技术的不断成熟和发展,未来有望获得更多的体细胞杂种和具有一定应用价值的经济作物新品种。

4、基因工程用基因工程的方法,完全可以把目的基因切下来,通过载体把外源基因整合到植物基因组中。如果这项研究成功,将克服作物育种中的盲目性,转变为根据人们的需要操纵作物的遗传变异,培育优良品种。目前这项研究刚刚起步,植物的遗传背景比原核生物更复杂。因此,利用基因工程实现作物改良以提高产量和改善品质将是260。

5.培养细胞的突变体,无论是愈伤组织培养还是细胞培养,都处于分生组织不变的状态,容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质)的影响而诱发,从中筛选出对人有用的突变体,从而培育出新品种。特别是对于一些不易诱发突变、突变率低的性状,利用细胞培养进行诱导、筛选和鉴定。处理的细胞数量远远多于处理的个体数量,因此有可能选择一些突变率极低的性状。如诱导植物的抗病虫性、抗寒性、耐盐性、除草剂毒性和生理生化变异等,为进一步的筛选和育种提供了丰富的突变材料。目前已通过该方法筛选出抗病、耐盐、高赖氨酸、高蛋白、高产的突变体,部分已用于生产。

(二)、在植物脱毒和快速繁殖中的应用

脱毒苗和离体快繁是目前植物组织培养中应用最广泛、最有效的方面。很多农产品都带有病毒,尤其是无性植物,如土豆、红薯、草莓、大蒜等。然而,并不是受感染植物的每个部位都携带病毒,怀特早在1943就发现植物生长点附近的病毒浓度很低,甚至没有病毒。如果采用组织培养的方法,取一定大小的茎尖进行培养,再生植株可能是无病毒的,从而获得无病毒苗,然后用无病毒苗进行繁殖,这样种植的作物就不会或很少产生病毒。目前,组织培养已成功应用于甘蔗、菠萝、香蕉、草莓等主要经济作物。所用的外植体不限于茎尖,也可以使用其他外植体,如侧芽、鳞片、叶片、鳞茎和根。

由于组织培养的突出特点是作物的快速繁殖,对于一些繁殖系数低的“名、优、特、新、奇”作物品种的繁殖意义更大。对于无病毒苗、新育成、新引进、稀有育种、优良单株、濒危植物、基因工程植物,可以在试管内快速繁殖,同时可以不受地域和气候的影响。及时提供大量优质种薯和种苗。脱毒马铃薯茎秆、无毒苗和微型脱毒种薯在马铃薯生产中得到广泛应用,从根本上解决了马铃薯退化问题。目前,观赏植物、园艺作物、经济树木、无性繁殖作物等的部分或大部分都是通过离体快繁提供种苗,国际市场上已经出现试管苗,并形成产业化。

(3)在植物有用产品中的应用

通过组织或细胞的大规模培养,有可能生产出人类所需的所有天然有机化合物,如蛋白质、脂肪、糖、药物、香料、生物碱等活性化合物。因此,这一领域近年来引起了人们的极大兴趣,许多工业部门都投入了研究。目前已有20多种植物培养组织中的有效物质高于原植物,在国际上已获得100多项专利。利用组织培养生产人工无法合成的微生物和药物或有效成分的研究正在不断深入,部分已投入工业化生产,预计未来会有更大发展。

(D)在保存和交换植物种质资源方面的应用。

农业生产是在现有种质资源的基础上进行的。由于自然灾害与生物的竞争以及人类活动对自然的影响,相当数量的植物物种已经在地球上消失或正在消失。具有独特遗传特征的生物物种的灭绝是不可弥补的损失。利用植物组织和细胞方法低温保存种质,可以大大节省人力、物力和土地,也便于种质资源的交流和转移。防止有害病虫害的人为传播,为有用基因的保存和拯救带来了希望。例如,胡萝卜和烟草等植物的细胞悬浮液在-20℃至-196℃的低温下保存几个月后,可以恢复生长并再生植株。

(E)在遗传、生理、生化和病理研究方面。

组织培养促进了植物遗传学、生理学、生物化学和病理学的研究,已成为植物科学研究的常规方法。从花药和花粉培养获得的单倍体和纯合二倍体植株是研究细胞遗传学的极好材料。在细胞培养中,容易引起变异和染色体改变,从而获得附加系、代换系、易位系等新型作物,为研究染色工程开辟了新的途径。

细胞培养和组织培养为研究植物生理活动提供了非常有力的手段。植物组织培养在矿质营养、有机营养、生长活性物质等方面做了大量的研究,有利于了解植物营养问题。用单细胞培养来研究植物光合代谢是非常理想的,近年来光自养培养也很有效。细胞组织培养在细胞生物合成研究中也非常有用。比如找出尼古丁在烟草中的位置,细胞培养为研究病理学提供了便利。比如植物的抗病性可以通过单细胞或原生质体培养来鉴定,几天内就可以出结果。