摘要：文章从植物组织培养基本概念出发，分别简述了植物工厂环境构造技术，以及植物工厂的发展前景与展望，以供参考。
关键词：植物工厂；植物裁培技术；发展
一、植物组织培养基本概念
利用植物体的器官、组织或细胞乃至原生质体,通过无菌操作后接种在人工配制的培养基上,在适宜的光照和温度条件下进行培养,使之分化、生长、发育的技术统称为植物组织培养。由于培养物是脱离了植物母体,在试管或其他容器中进行培养,所以也叫离体培养。
1.植物组织培养常用术语解释
（1）外植体。由植物(母体)上取来用作离体培养的材料被称为外植体。
（2）初始培养.最初接种在培养基上的外植体的培养为初始培养。
（3）继代培养。将获得的增殖的培养体(芽、茎段或带愈伤组织的丛芽团块等)移植到新鲜的培养基上再次或反复多次地切割移植培养,称为继代培养。
（4）增殖培养。已分化芽、小球茎(芽丛或小球茎团常称为团块)和无性幼胚再继续进行增殖，即为增殖培养,所用的培养基则为增殖培养基。
2.植物组织培养技术分类
（1）按外植体来源分类
①胚胎培养。外植体为胚、胚乳、胚株、珠心或子房等,以及在试管中进行试管受精等。
②花粉培养。外殖体为花药或直接取花粉粒进行培养,其主要目的是诱导形成单倍体植株。③器官培养。取植物体的根、茎、芽、叶、花、果等器官或其部分组织进行培养。
按应用目的分类
①获取无病毒苗。在试管内利用微茎尖(<0.1～0.2 mm)培养,并结合应用热处理等技术,可以脱除植物的多种病毒,获得无病毒的种苗。
②杂交育种。在试管内无菌培养条件下进行人工授精,或利用原生质体融合获得杂种细胞并进行培养。常用于育种研究和获得杂种后,培育新品种(系),有利于克服远缘杂交不亲和的难题从而创造新物种。
③植物外源基因导入。将外源目的基因的DNA片段通过高压基因枪或农杆菌的质粒DNA栽体导入目标植物的外植体细胞或原生质体,并进行再生诱导和筛选培养。常用于生物工程育种,能有目的地改良植物的某种性状。
二、组织培养技术的应用
1.种质资源的保存与交换
试管内保存植物种质资源材料,特别是保存无性系材料可以大大地节省土地、人力、物力和财力。而且,便于种质资源材料的远距离之间的交换,可以有效地避免病虫害的人为传播。保存的方法,一般按保存的时间可以分为二种。一种是在培养基中添加某种生长抑制剂,如多交唑等,在一定的低温条件下可以保存数月或1年才继代培养一次;另一种则是利用液氮冰冻保存,可以保存数年。
2.组织培养育种
①胚培养。离体胚的培养是组织培养中最早获得成功的器官培养物,它对克服远缘杂交和一些特早熟或无籽果育种中的种子败育等问题的解决有着极重要的意义。在无籽葡萄的育种工程中,也正在研究其杂种幼胚的培养,以期获得无籽葡萄新品种。
②花药培养。利用花药培养诱导花粉形成单倍体植株,不仅可以迅速获得纯系材料,更便于对隐性突变的分离。目前已有上百种以上的植物花药培养获得了成功,有些作物已利用花粉单倍体育出了新品种应用于生产。
③诱变与筛选。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆借助细胞、组织培养(包括愈伤组织培养)进行诱变育种,可以提高诱变效果。利用组织培养技术常常更便于有目的地筛选突变株系。特别是对抗性(抗盐、抗病等)株系的分离和筛选。这也是极有发展前途的育种途径之一。
④原生质体培养。利用原生质体培养筛选突变细胞无性系,进而进行细胞融合,有利于克服远缘杂交不亲和的困难,获得远缘杂种新类型。此外,由于原生质体有胞饮现象,它可以摄取生物大分子(如蛋白质、核酸、病毒、噬菌体等)和细胞器(如核、叶绿体、线粒体等),因此,可以进行外源遗传物质的引入,产生遗传上经修饰的细胞。对开辟新的育种途径和遗传工程研究方面有着巨大潜力。
3.组织培养工厂化育苗
①快速繁殖。应用组织培养技术,在一定的控制条件下加速繁殖无性系,繁殖速度远比常规的嫁接、扦插、压条分株繁殖要快得多。一个芽每年可以数百万倍的速度繁殖其后代。最早应用组织培养法进行快速繁殖的是兰花,用一个兰花外植体,一年可以繁殖400万个原球茎。又如一个草莓芽一年内可繁殖108个芽,一个苹果芽在8个月内可繁殖6万条苹果幼茎等等。这对加速繁殖珍稀树种、品种、优系或芽变株系极为有用。目前已有不少果树、蔬菜、花卉等经济作物逐步采用组织培养技术,利用具有规模生产条件的试管苗生产线进行大规模的工厂化生产。
②生产人工种子。目前所谓的组织培养工厂化育苗多半是利用茎尖组织培养,或通过茎段、叶等组织再生不定芽(或无性胚)进行繁殖。但是,随着人工种子研究的不断深入和发展,不久的将来也有可能发展到进行人工种子的工厂化生产。芹菜、胡萝卜、莴苣、花椰菜、石斛等作物都曾制成人工种子,有些(在美国)已步入商品化。目前人工种子生产中存在和亟待研究解决的最大的问题是要求存放的条件严格,且不能存放太长时间。
三、植物工厂化植物组织培养育苗技术
1.光自养组织培养技术
光自养组织培养技术即植物无糖组织快繁技术，其主要是在组培时，将CO2输入其中，将其作为重要的糖源，旨在为植物体生长提供所需的碳资源，经过系列的生长发育，再加之环境内各项因子的管控，能确保试管苗从兼养型逐步向自养型方向转变，进而衍生出一种生产种苗速度更快、种苗更优质的新型植物快繁技术。和传统的组培技术相比，无糖组织培养主要是将CO2作为重要的碳源，能减少糖类物质应用而产生的微生物污染问题，能实现对污染率的有效控制。
同时，光自养组培主要是把多孔型无机材料视为重要的培养基质，如石沙子、纤维、成型岩棉等，这些材料不但成本低，也具有良好的透气性。据肖玉兰等专家的研究，应用此种组培技术，可大大提高小植株的生根质量。然而，在实际操作中，无糖组织培养微繁殖的试验与研究虽然成功，但是之其需要注意的问题也比较多。例如，相关人员应加深对组培苗生长环境、培养机制、生理特点等的认知，只有掌握各项条件要素，才能为无糖组织培养提供相应的参考。另外，植物材料限制问题突出。其和普通微繁殖相比，无糖组织培养要求外植体必须要具备高质量的茎和芽，若想更好的开展光合作用，促进植物健康而茁壮的成长，要求植株要具备足够的叶面积或携带子叶的体细胞胚亦可。
2 .非试管苗快繁技术
非试管苗快繁技术主要是利用生物技术原理，将计算机控制技术作为重要的载体来打造新型育苗技术。借助计算机平台能够精确的模拟环境各要素，这为离体植物生长发育提供合适的营养、光、水、温等环境，能促进种苗健康而茁壮的成长，其为此种技术的核心点，其和以往扦插嫁接技术与新型组织培养技术具有共同之处，但是也存在着一定的差距。此种技术对果树育苗意义深远，特别是对樱桃、杏、梅、李等难以生根的果树效果明显。经过多年研究，以往的组培技术型在果树生根培养和炼苗等技术阶段存在着严重障碍。尽管很多果树品种可以完成芽增殖与培养工作，但是，仍旧无法克服生根难的问题。非试管快繁技术主要是在全光开放环境下取代了试管环境，运用蛭石、珍珠岩等透气、疏松与不含糖的无机基质，使用物理灭菌方式来替代以往的灭菌方法，借助叶片自身光合作用来启动生根基因，进而达到快速成苗的效果。此种技术主要是和计算机的环控技术进行有效的结合，运用离体材料的生根与光合作用来模拟最佳环境，进而满足光合自养过程的最优化。
参考文献：
【1】陈红.植物组织培养技术的现状及发展趋势[J].生物化工，2018（10）
【2】段莹星.植物组织培养技术的应用[J].农村经济与科技，2018（6）
【3】林恺昌.植物组织培养技术在植物工厂中的应用[J].现代园艺，2017（13）
论文作者:江碧玉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/16
标签：组织论文; 植物论文; 技术论文; 试管论文; 质体论文; 培养基论文; 远缘论文; 《基层建设》2019年第25期论文;