植物细胞工程的研究内容及其应用前景

植物细胞工程的研究内容及其应用前景摘要:植物细胞工程是一门以植物组织培养为基础,具有广泛应用前景和实用价值的生物技术。目前根据人们的需要已经相继完善和发展了一些具有特色的实用技术,这些技术的发展和应用,使植物细胞工程在人类现代生活中地位更加突出,并发挥着越来越重要的作用。本文介绍了植物细胞工程基础研的发展现状，总结了胚胎培养、加倍单倍体技术、原生质体培养与体细胞杂交、体细胞无性系变异、快繁技术、植物来源生物产品生产技术的应用，展望了植物细胞工程的发展方向以及植物细胞工程的一些重要的应用前景。关键词:植物细胞工程应用发展前景引言：植物细胞工程是建立在现代生物科学和工程技术基础上的科学技术。它的发展有赖于植物学、植物生理学、遗传学、分子生物学、植物营养学、环境工程学等学科的发展与进步，可为生物科学的基础研究提供重要的技术手段。植物细胞工程以植物细胞全能性为理论基础，以植物组织与细胞培养为技术支持，在细胞和亚细胞水平对植物进行遗传操作，实现植物改良和利用，或获得植物来源的生物产品的科学技术。植物细胞工程具有科学和技术双重特征，经过多年的探索和发展，已成为当代生物科学中一个重要学科和现代生物技术的重要组成部分。1.植物细胞工程技术及其应用1.1胚胎培养技术及其应用植物胚胎培养是胚、胚珠、子房和胚乳的离体培养技术，其应用领域包括胚胎的发育机理、克服杂交不亲合性和胚拯救、克服珠心胚的干扰、打破种子休眠，缩短育种周期，获得体细胞胚和人工种子，建立植物高效再生体系等，并在农作物、园艺作物、林木和药用植物上广泛应用1.2植物快繁技术及其应用植物快繁技术应用于高附加值经济植物、珍稀濒危植物、转基因植物、育种原种以及植物脱毒苗的快繁，是植物细胞工程中应用最为广泛的技术，取得了显著的经济效益。利用超低温保存种质法结合快繁技术可以实现植物种质资源的中长期保存和利用。植物快繁技术在发达国家和发展中国家均有商业化应用，FAO将植物快繁技术作为成本效益高效型技术向发展中国家推广。通过茎尖培养或利用组织培养技术结合物理、化学方法获得无毒苗，已成为植物细胞工程技术的重要方面。我国开展植物快繁研究较早，20世纪70年代中期开始规模化植物快繁脱毒研究和应用，植物种类包括果树、蔬菜、花卉、林木、药用植物等，其中以脱毒马铃薯、兰花、甘蔗、香蕉、葡萄、草莓、苹果、柑橘、杨树等规模较大。1.3原生质体培养和体细胞杂交原生质体培养和体细胞杂交是植物细胞工程的核心技术之一，为克服植物远缘杂交不亲和性，创造新的种质资源，实现植物遗传转化和进行细胞学的基础研究提供了重要的技术支撑。自1971年Takebe等首次报道获得烟草叶肉原生质体再生植株以来，原生质体培养和体细胞杂交技术一直是植物细胞工程的重要研究领域，在分离原生质体的材料选择、培养基与培养环子、组织、器官等进行处理，能够增加体细胞无性系变异，获得有益性状突变，结合离体诱变筛选技术，能够提高选择和育种的效率。1.4单倍体育种高等植物的孢子体一般都是二倍体,而高等植物的配子体,如被子植物的花粉和胚囊,其细胞中只含有一套染色体,为单倍体。在特定情况下,被子植物的花粉或卵细胞未经受精作用也可以发育为植株,是单倍体植株。单倍体植株经过染色体加倍后就成为加倍单倍体(DH系)或者纯合二倍体,不仅可育,而且在遗传上是纯合的2植物细胞工程展望2．1加强植物细胞工程基础研究植物细胞工程的发展有赖于基础科学的进步与发展。应用现代分子生物学理论和技术研究植物细胞全能性表达、细胞脱分化、器官发生和形态建成相关基因的功能和表达调控，将揭示植物再生的分子基础，有利于实现植物再生的人工调控。同时，加强植物代谢工程的基础研究，加快植物细胞工程与植物基因工程的整合，结合分子标记辅助育种技术，将大大推进转基因植物、植物生物反应器的研究和应用。2.2开拓新的研究和应用领域植物细胞工程技术是现代生物技术中发展比较成熟的技术，是植物改良的有效途径和方法。随着现代农业的不断拓展，植物细胞工程技术应不断开拓新的应用领域，如推动植物细胞工程技术与空间技术的结合，发展空间细胞融合技术，加强海洋生物技术的应用，利用植物细胞工程技术培育海藻新品种，生产海洋来源的植物功能产品，开拓植物细胞工程在环境保护中的应用等。结论：植物细胞工程的研究与应用，推动了现代生物技术的发展。作为一个相对独立的学科和技术体系，植物细胞工程为高效、优质、可持续的现代农业做出了重大贡献。植物细胞工程的发展，有赖于生命科学技术和工程技术的进步，同时也促进了现代生命科学技术的进步和发展。重视植物细胞工程的基础研究，加强学科交叉融合，突出技术集成创新，将为植物细胞工程的发展提供更为广阔的空间，为现代农业和生命科学技术的发展做出更大的贡献。参考文献[1].吴伟刚;刘桂茹;杨学举诱变和组织培养相结合在植物育种中的应用2007(11)[2].孙振元;韩蕾;李银风植物体细胞无性系变异的研究与应用[期刊论文]-核农学报2005(06)[3]谢从华，柳俊．植物细胞工程．北京：高等教育出版社，2004，4—11[4]王蒂．植物组织培养．北京：中国农业出版社，2004，64～65[5]BuiVanLe，MariaH，CruzdeCarvalbo，YashineZuiy．Fodil，eta1．Directwholeplantregenerationofcowpea[V／gnaunguiculata(L)Walp]fromcotyledonarynodethincelllayersexplants．JPlantPhysi01．2002，159：1255～1258[6]庞俊兰细胞工程北京:高等教育出版社,2007[7]朱至清植物细胞工程北京:化学工业出版社,2003[8]LiuSM，SykesSR，ClingelefferPR．Improvedinovuloembryocultureforstenospermocarpicgrapes(VitisviniferaL．)．AustraliaJoumalofAgriculturalResearch，2003，54：869—876[9]王玉柱，孙浩元，杨丽．核果类果树胚培养研究进展与育种成效．果树学报，2004，21(4)：59～63[10]李桂英，王琳情，施巾帼．辐射花粉促进普通小麦与窄颖赖草属问杂交的研究．核农学报，1999，13(6)：325，329