植物光合作用及其对光的需求无论是采用太阳光还是人工光进行植物生产,最终都是通过光合作用来完成产物的积累。光合作用是通过植物叶绿素等光合器官,在光能作用下将CO2和水转化为糖和淀粉等碳水化合物并释放出氧气的生理过程;与光合作用相对应的是呼吸作用,呼吸作用是通^植物线粒体等呼吸器官,吸收氧气和分解有机物而释放CO2与能量的生理过程,是植物把光合作用形成的碳水化合物作为能量用来形成根、茎、叶等形态建成的重要生理活动。呼吸作用包括与光合作用毫无关系的暗呼吸以及与光合作用同时进行的光呼吸2个部分。作物的光合作用与呼吸作用之间有一个相互平衡的过程,随着生长阶段的不同,其平衡点也不同。实际生产中经常利用控制作物的光合速度和呼吸速度来调节营养生长和生殖生长的相对平衡,达到提高目标产量或改善产品品质的目的。植物的光合作用与CO2的吸收、释放关系密切,光合时吸收CO2,呼吸时排放CO2,这2种生理活动是同时进行的,所以光合器官的叶片内外的CO2交换速度也就等于光合速度减去呼吸速度。通常把该CO2交换速度也叫做净光合速度,其中的呼吸速度则是暗呼吸速度与光呼吸速度的总和。一般而言,C3植物光呼吸速度高,C4植物光呼吸速度低。因此,净光合速度为0时,光合速度等于光呼吸速度。光合速度的单位为kg/cm2・s)或mol/cm2・s)(以CO2计),表示单位叶面积单位时间内CO2的吸收、排放或交换量。光强对作物光合的影响光合产物的形成与光照的强度及其累积的时间密切相关。光照的强弱一方面影响着光合强度,同时还能改变作物形态,如开花、节间长短、茎的粗细及叶片的大与厚薄等。在某一CO2浓度和一定的光照强度范围内,光合强度随光照强度的增加而增加。当光照强度超过光饱和点时,净光合速度不但不会增加,反而还会形成抑制作用,使叶绿素分解而导致作物的生理障碍。不同类型植物的光饱和点的差异较大,光饱和点一般会随着环境中CO2浓度的增加而提高。因此,植物生产中给予光饱和点以上的光照强度毫无意义;而另一方面,当光照强度长时间处于光补偿点之下,植物的呼吸作用超过了光合作用,有机物消耗多于积累,作物生长缓慢,严重时还会导致植株枯死,因此对植物生长也极为不利。通常情况下,耐荫植物的光补偿点为200~1000 lx,喜阳植物的光补偿点为1000~2000 lx。植物对光照强度的要求可分为喜光型、喜中光型、耐弱光型植物。蔬菜多数属于喜光型植物,其光补偿点和光饱和点均比较高,在人工光植物工厂中作物对光照强度的相关要求是选择人工光源的最重要依据,了解不同植物的光照需求对设计人工光源、提高系统的生产性能都是极为必要的。光质对作物光合的影响光质或光谱分布对植物光合作用和形态建成同样具有重要影响,地球上的植物都是在经过亿万年的自然选择来不断适应太阳辐射,并依据种类不同而具有光选择性吸收特征的。到达地面的太阳辐射的波长范围为300~2000 nm,而以500 nm处能量最高。太阳辐射中,波长380nm以下的成为紫外线,380~760 nm的叫可见光,760 nm以上的是红外线也称为长波辐射或热辐射。太阳辐射总能量中,可见光或光合有效辐射占45%~50%,紫外线占1%~2%,其余为红外线。波长400~700 nm的部分是植物光合作用主要吸收利用的能量区间,称为光合有效辐射;波长700~760 nm的部分称为远红光,它对植物的光形态建成起到一定的作用。在植物光合过程中,植物吸收最多的是红、橙光(600~680 nm),其次是蓝紫光和紫外线(300~500nm),绿光(500~600 nm)吸收的很少。紫外线波长较短的部分,能抑制作物的生长,杀死病菌孢子、波长较长的部分,可促进种子芽、果实成熟,提高蛋白质、维生素和糖的含量;红外线还对植物的萌芽和生长有刺激作用,并产生热效应。不同的光谱成分对植物的影响效果也不尽相同(表1),强光条件下蓝色光可促进叶绿素的合成,而红色光则阻碍其合成。虽然红色光是植物光合作用重要的能量源,但如果没有蓝色光配合则会造成植物形态的异常。大量的光谱实验表明,适当的红色光(600~700 nm)/蓝色光(400~500 nm)比(R/B比)才能保证培育出形态健全的植物,红色光过多会引起植物徒长,蓝色光过多会抑制植物生长。适当的红色光(600~700 nm)/远红色光(700~800 nm)比(R/FR比)能够调节植物的形态形成,大的R/FR比能够缩短茎节间距而起到矮化植物的效果,相反小的R/FR比可以促进植物的生长。所有这些特征都是植物工厂选择人工光源时必须考虑的重要因素,尤其是对于近年来发展起来的新型节能光源,如LED、LD以及冷阴极管等来说显得更为重要,因为这些光源需要通过不同光谱的单色光组合构成作物最适直的光质配比,以保障高效生产和节能的需求。光周期对植物的影响植物的光合作用和光形态建成与日长(或光期时间)之间的相互关系称其为植物的光周性。光周性与光照时数密切相关,光照时数是指作物被光照射的时间。不同的作物,完成光周期需要一定的光照时数才能开花结实。长日照作物,如白菜、芜青、芭英菜等,在其生育的某一阶段需要12~14 h以上的光照时数;短日照作物,如洋葱、大豆等,需要12~14h一下的光照时数;中日照作物,如黄瓜、番茄、辣椒等,在较长或较短的光照时数下,都能开花结实。
植物学本科优秀毕业论文:花卉水培技术运用分析
自古以来种花赏花一直被视为陶冶情操,放松心情的不二选择。传统花卉在种植过程中,污染较大,且有土栽培卫生清洁难度较大,越来越难以满足现代人对于赏花的追求。因为水培花卉开始出现在人们的视野中,其独特的培育方法,造就其污染小,方便栽培栽培,卫生清洁等诸多优点。水培花卉的生活环境在水中,植株本身可以是半没入水也可以整体入水,其摄取营养的方式很特别正如土培花卉从土中摄取营养成一样,它是从水中获取。培育者水中加入营养液,如硝酸钙、硝酸钾、硝酸镁、硫酸亚铁和钼酸铵等,花卉通过根系吸收溶解在水中的营养成分,供植物体本身的生长繁殖。其培育方式不仅打破了传统花卉培育过程中的种种局限,而且花盆的'原则也较以往呈现出很大的灵活性。培育过程简单,平时在花卉料理,清洁卫生方面都十分省事。与传统的土培花卉相比水培花卉具有的观赏与艺术价值更是无可比拟。具有相当大的培育前景。
1适宜培育花卉的种类
水培花卉技术要求植物的根系能够满足水生的条件,常见适合水培技术的花卉种类有观叶类、天南星科、观花类和仙人掌类等。这些水培花卉都具有如下共同特点。植株容易成活,根部不易腐烂、环境调整合适是枝繁叶茂,是花卉市场的宠儿,培育者短期可产生经济效应[1]。
仙客来
仙客来又叫萝卜海棠、植物学将其归类为报春花科,仙客来属。处于开花期的仙客来十分美丽,翠绿的叶片中间伸出一簇花朵,犹如火炬一般。花瓣由五瓣花瓣组成,花色分为玫红色、粉红色、黄色及白色。叶子大小适中,边缘呈锯齿状,叶面部分泛白。整体看来犹如其名字一般,似天外仙客,站立于绿叶上方,婉约动人。仙客来性喜温暖,怕炎热[2]。
富贵竹
旱伞草
万年青
鹅掌柴
水仙
2 水培花卉的繁育
水培容器的选择
水培材料的获取与处理
建立苗床
营养液的配制
繁育花苗
3水培花卉的栽培技术
换水施肥
控制水位及水温
控制湿度与通风补氧
及时修剪与病虫害防治
4 水培花卉的注意事项
5 水培花卉市场前景
综上水培花卉本身具有观赏性、增氧、增湿效应、干净卫生等诸多优点,使用价值大,再加上花卉普通家庭都能消费的起,市场前景可观。水培花卉属是一个刚刚起步的产业,我国目前还缺乏采用工厂化链条式的生产花卉培育基地,竞争力比较少,正处于一个可获取高额利润的时期[18]。目前,水培花卉在我国处于刚开始的阶段,具有显著的优势。在国内市场占有率有望扩大。水培花卉一出现,立即在花卉市场占有一定的份额,自身具有的干净、简约、美观等诸多土培花卉无可比拟的优点很快走在了花卉市场的前面。在北、上、广等一线城市,以及太原等二线城市,水培花卉深受欢迎,一举成为人们高雅、健康的消费时尚[19]。相信未来某一天,水培花卉将会走进我们每个人的生活...
野外实习植物组实验报告论文——大鹏半岛蕨类植物研究[前言] 蕨类植物是最早登陆的维管植物,至今仍然是生态系统初级生产力的重要组成部分.它们一方面可以通过改造生态环境影响森林群落发生和发展的过程,另一方面由于它们对生态因子变化的敏感性,其组成的多样性及其对环境的适应组合也随着森林群落发生和发展而不断变化.其中含5种以上的科有水龙骨科(Dryopteridaceae)、金星蕨科(Thelypteridaceae)、凤尾蕨科(Pteridaceae)、卷柏科(Selaginellaceae)、鳞毛蕨科(Dryopteridaceae)、蹄盖蕨科(Athyriaceae)、铁角蕨科(Aspleniaceae)、鳞始蕨科(Lindsaeaceae). 大鹏半岛的蕨类植物种类具有典型的南亚热带植物区系特点。按生长基质的不同,将大鹏半岛的蕨类植物划为土生、石生、水生和附生四种生态类型,其中以土生类型为主。[摘要] 通过对深圳市大鹏半岛蕨类植物样方调查,初步分析了样方中蕨类植物的种类组成和区系特点及种群的多度、频度、重要值、蕨类的生长型、叶的性质和群落的外貌、季相等群落学特征.。调查结果是蕨类植物共有105种,它们隶属于35科、65属. 同时介绍蕨类植物的起源、生活史、形态、药用等内容。[关键词] 蕨类植物,大鹏半岛植被[正文] 关于蕨类植物的起源问题植物学家的意见并不一致。多数认为,古老的蕨类植物起源于绿藻,其主要理由是它们都具有相似的光合作用色素以及贮藏物质——淀粉,世代交替、有鞭毛的游动精子以及多细胞有性生殖器官等也都相似。至于蕨类植物起源于苔藓植物的论点,因缺乏足够的证据,而且难以解释两者生活史上的极大差异。 蕨类植物是具有维管束并以孢子繁殖的植物。陆生或附生,少有水生。多为多年生草本,但在古代很多是高大的木本植物。孢子体发达,具有根、茎和叶。配子体退化成很小的原叶体,具有假根,多营独立生活。茎多为根状茎,仅少数直立或匍匐。根状茎常被有鳞片或鳞毛,内部构造具有原生中柱,如松叶蕨属(松叶兰属, Psi1otum);编织中柱,如石松属(LYcopodium),管状中状和网状中柱,如真蕨纲植物。 叶有小型叶和大型叶两类。小型叶类者,叶小形,茎较叶发达,如石松纲和木贼纲的植物,大型叶类者,叶大形,单叶或分裂成羽片,如蕨纲的植物,叶脉分离或联结,分离者有叉状、扇状或羽状脉;联结者常交织成各式网状。有的种类,一部分叶片完全着生隐孢子囊群,称为孢子叶或能育叶,而另一部分叶则不着生孢子囊群,称为营养叶或不育叶。 根通常为不定根,形成须根状;大多数为根状茎,匍匐生长或横走。少数具地上茎,直立成乔木状,如桫椤 Cyathea spinulosa Wall.ex HOOK.。蕨类植物的茎上通常被有鳞片或毛茸。鳞片膜质,有各种形状,鳞片上常有粗或细的筛孔。毛茸有单细胞毛、腺毛、节状毛、星状毛等。蕨类植物的叶多从根状茎上长出,有簇生、近生或远生的,幼时大多数呈拳曲状,是原始的性状。根据叶的起源及形态特征,可分为小型叶和大型叶两种。小型叶(micro phyll)没有叶隙(leaf gap)和叶柄,仅具1条不分枝的叶脉,如石松科、卷柏科、木贼科等植物的叶。大型叶(macrophyll)具叶柄,有或无叶隙,有多分枝的叶脉,是进化类型的叶。如真蕨类植物的叶。大型叶有单叶和复叶两类。 蕨类植物的孢子成熟后散落在适宜的环境里萌发成一片细小的呈各种形状的绿色叶状体,称为原叶体(prothallus),这就是蕨类植物的配子体,大多数蕨类植物的配子体生于潮湿的地方,具背腹性,能独立生活。当配子体成熟时大多数在同一配子体的腹面产生有性生殖器官,即球形的精子器和瓶状的颈卵器。精子器内生有鞭毛的精子,颈卵器内有一个卵细胞,精卵成熟后,精子由精子器逸出,借水为媒介进入颈卵器内与卵结合,受精卵发育成胚,由胚发育成孢子体,即常见的蕨类植物。 蕨类植物具有明显的世代交替,从单倍体的孢子开始,到配子体上产生出精子和卵,这一阶段为单倍体的配子体世代(亦称有性世代),从受精卵开始,到孢子体上产生的孢子囊中孢子母细胞在减数分裂之前,这一阶段为二倍体的孢子体世代(亦称无性世代)。这两个世代有规律地交替完成其生活史。蕨类和苔藓植物生活史最大不同有两点,一为孢子体和配子体都能独立生活;一为孢子体发达,配子体弱小,所以蕨类植物的生活史是孢子体占优势的异型世代交替。蕨类植物门的分类 现代蕨类植物约1万2千种,其中大多数为草本植物,广布于世界各地,多生长于阴湿和温暖的环境中。我国约有2600种。其分类系统各家意见不一,通常作为一个自然类群而被列为蕨类植物门(Pteridophyta),但也有分列为裸蕨门(Psilotophyta)、石松门(Microphynaphyta)、楔叶门(Arthrophyta)和真蕨门(Pteridophyta)四门。蕨类植物门下以往大多分成4纲或5纲。本书采用已在世界上被广泛接受的秦仁昌1978年的系统,将其划分为5个亚门,即松叶蕨亚门(Psilophytina)、石松亚门(Lycophytina)、水韭亚门(Isoephytina)、木贼亚门(Sphenophytina)和真蕨亚门(Filicophytina)。其中前四亚门为小型叶蕨类,又称为拟蕨类植物(fern allies),是一些较原始而古老的蕨类植物,在历史上曾经在地球上占统治地位,但现存的种类很少。真蕨纲为大型叶蕨类,是进化的类型,也是现代极其繁茂的蕨类植物。 蕨类植物的药用成分 生物碱类广泛的存在于小叶型蕨类植物中,如石松科的石松属(Lycopodium)中含石松碱(lycopodine)、石松毒碱(clavatoxine)、垂穗石松碱(lycocernuine)等。金不换碱(kimpakaine)具有较强的镇痛作用。酚类化合物二元酚及其衍生物在大叶型真蕨中普遍存在,如咖啡酸(caffeicacid)、阿魏酸(ferulicacid)及绿原酸(chlorogenicacid)等,该类成分具有抗菌、止痢、止血及升高白细胞的作用。咖啡酸尚有止咳、祛痰的作用。多元酚类,特别是间苯三酚衍生物在鳞毛蕨属(Dryopteris)大多数种类都有存在,如绵马酸类(filicicacids)、粗蕨类(dryocrassin),此类化合物具有较强的驱虫作用,但毒性较大。 黄酮类广泛存在,如问荆含有异槲皮甙(isoquercitrin),如问荆甙(equicerin)、山奈酚(kaempferal)等。卷柏、节节草含有芹菜素(apigenin)及木犀草素(luteolin),槲蕨含橙皮甙(hesperidin)、袖皮甙(naringin)。过山蕨Camptosorus sibiricus Rupr.含多种山奈酚衍生物。石韦属(Pyrosia)多种植物分离出β-谷甾醇及芒果甙(mangiferin)、异芒果甙(iso-mangiferin)等。 甾体及三萜类化合物在石松中含有石杉素(lycoclavinin)、石松醇(lycoclavanol)等,蛇足石杉含有千层塔醇(tohogenol)、托何宁醇(tohogininol)。紫其、狗脊蕨、多足蕨(Polypodium vulgare L.)中发现含有昆虫蜕皮激素(insect moulting hormones),该类成分有促进蛋白质合成,排除体内胆固醇、降血脂及抑制血糖上升等活性。 蕨类植物中含鞣质,在石松、海金沙等的孢子中还含有大量脂肪。鳞毛蕨属的地下部分含有微量挥发油。金鸡脚蕨 Phymatopsis hastata (Thunb.)Kitag.的叶中含有香豆素。此外,尚含多种微量元素、硅及硅酸,其中某些成分具有不同的生理活性,这些成分均值得深入研究。蕨类植物亚门检索表 1.植物体无真根,仅具假根,2~3个孢子囊形成聚囊……………………………松叶蕨亚门(Psilophytina) 1.植物体均具真根,不形成聚囊,孢子囊单生,或聚集孢子囊群。 2.植物体具明显的节和节间,叶退化成鳞片状,不能进行光合作用,孢子具弹丝……………………楔叶亚门( Sphenophytina ) 2.植物体非如上状,叶绿色,小型叶或大型叶,可进行光合作用,孢子均不具弹丝。 3.小型叶,幼叶无拳曲现象。 4.茎多为二叉分枝,叶小形、鳞片状,孢子叶在枝顶端聚集成孢子叶穗,孢子同型或异型,精子具2条鞭毛………………………………石松亚门Lycophytina) 4.茎粗壮似块茎,叶长条形似韭菜叶,不形成孢子叶穗,孢子异型,精子具多鞭毛………水韭亚门(Isoephytina)3.大型叶,幼叶有拳曲现象,孢子囊在孢子叶的背面或边缘聚集成孢子囊群。……………………真蕨亚门(Fi l icophyt ina)[参考资料] 秦新生张永夏深圳市大鹏半岛蕨类植物区系及其生态特点植物研究2004 李春香 蕨类植物起源与系统发生关系研究进展植物学通报2004 曾宪锋 粤东地区新纪录植物韩山师范学院学报 2004 曾汉元中国重点保护蕨类植物研究进展 生物学通报 2002 廖富林 广东阴那山自然保护区药用蕨类植物研究 嘉应学院学报(自然科学) 2004
植物组织培养及其应用研究概况在世界各国科学家的不断努力下,近几十年来,植物组织培养技术迅速发展。利用组织培养,不仅可以大量生产优良无性系,获得人类需要的多种代谢物质,还可获得单倍体、三倍体、多倍体及非整倍体。通过细胞融合可以打破种属间的界限,克服远缘杂交不亲合性,在植物新品种的培育和种性的改良中发挥了巨大作用。组织培养的植物细胞是在细胞水平上分析研究的理想材料,从植物快繁、花药培养发展到细胞器培养、原生质融合以及DNA重组技术等,植物组织培养技术广泛应用于植物科学的各个领域及农业、林业、工业、医药等多种行业,已经成为当代生物科学中最有生命力的一门学科。1 植物组织培养的基本概念、原理和试验步骤1.1概念植物组织培养是在无菌条件下,将离体的植物器官(根尖、茎尖等)、组织(形成层、花药组织等)、细胞(体细胞、生殖细胞等)、胚胎(成熟或未成熟的胚)、原生质体等在人工配制的培养基上培养,给予适宜的培养条件,诱发其产生愈伤组织或潜伏芽或长成完整的植株的技术。1.2原理 植物组织培养的依据是植物细胞的“全能性”及植物的“再生作用”。1902年,德国著名植物学家 G.Haberlandt根据细胞学理论提出了一个观点,“高等植物的器官和组织可以不断分割,直至单个细胞,即植物体细胞,体细胞在适当的条件下具有不断分裂、繁殖并发育成完整植株的潜力”。1943年,美国人White在烟草愈伤组织中偶然发现形成一个芽,证实了G.Haberlandt的论点。 不同植物所需要的生长条件不同,所用的培养基也有所不同。较常用的基础培养基有MT、MS、 SH、N6、White等。在组织培养中,愈伤组织和胚状体能否形成是培育出新植株的关键。通过在基础培养基里添加一定浓度的外源激素,可以诱导出愈伤组织、胚状体、不定芽、根等器官,最终获得再生植株或次生物质。 用于植物组织培养的材料称为外植体,其主要形式有器官、胚胎、单细胞、原生质体等。根据外植体的不同,所需要的培养基种类、培养条件、外源激素的种类及比例等均不同。植物组织培养中,影响培养力的因素是多方面的,诱导愈伤组织成败的关键在于培养条件,植物激素是诱导愈伤组织和绿苗分化的关键因素。最常用的诱导愈伤组织的生长素是IAA、NAA和2,4一D,所需浓度为O.01~10 mg/L。最常用的细胞分裂素是KT和ABA,使用浓度为O.1~10 mg/L。KT的主要作用是促进细胞分裂和愈伤组织分化。ABA对植物体细胞胚的发生与发育具有重要作用。各类植物激素的生理作用虽有相对专一性,但是植物的各种生理效应是不同种类激素之间相互作用的综合表现。1.3试验步骤1.3.1选择和配制培养基 培养基是植物组织培养中的“血液”,血液的成分及其供应状况直接关系到培养物的生长与分化,因此了解培养基的成分、特点及其配制至关重要。1.3.2灭茵灭菌是组织培养中的重要工作之一,通常采用物理的或化学的灭菌方法。培养基用常压或高压蒸煮等湿热灭菌、器械采用灼烧灭菌、玻璃器皿及耐热用具采用干热灭菌、不耐热的物质采用过滤灭菌、植物材料表面用消毒剂灭菌、物体表面用药剂喷雾灭菌、接种室等空间采用紫外线或熏蒸灭菌。1.3.3接种将已消毒好的根、茎、叶等离体器官,经切割或剪裁成小段或小块放入培养基,整个接种过程要在无菌条件下进行。 .4培养把培养材料放在有一定光照和温度等条件的培养室里,使之生长、分裂和分化,形成愈伤组织或进一步分化成再生植株。1.3.5试管苗驯化移栽 试管苗是在特殊环境条件下生长的幼苗,与自然生长的幼苗有很大差异,只有通过驯化,使之适应自然环境后才能移栽。2 植物组织培养的应用2.1植物快速繁殖和无病毒种苗生产植物快速繁殖技术始于20世纪60年代,法国的Morel用茎尖培养的方法大量繁殖兰花获得成功,从此揭开了植物快速繁殖技术研究和应用的序幕。目前,通过离体培养获得小植株并且具有快速繁殖潜力的植物已有100多科1 000种以上,有的已经发展成为工业化生产的商品。世界上80%~85%的兰花是通过组织培养进行脱毒和快速繁殖的。培养的植物种类也由观赏植物逐渐发展到园艺植物、大田作物、经济植物和药用植物等。在我国,同类的研究始于20世纪70年代。马铃薯无毒种薯和甘蔗种苗已在生产上大面积种植,30余种植物已进行规模化生产或中间试验。利用组织培养进行植物快速繁殖及无病毒种苗生产,不仅能够挽救珍惜濒危物种,而且能够解决植物野生资源缺乏的问题。2.2植物花药培养和单倍体育种 将植物花药培养成单倍体植株,再经过染色体加倍,能很快得到纯合的二倍体,这样将大大缩短育种年限。到目前为止,世界上通过花粉和花药培养已获得了几百种植物的单倍体植株。印度科学家应用这种方法培育的水稻品系,比对照产量提高15%~49%。韩国先后育成了5个优质、抗病、抗倒伏的水稻品种。我国自20世纪70年代开始该领域的研究,已经培育了40余种由花粉或花药发育成的单倍体植株,其中有10余种为我国首创。玉米获得了100多个纯合的自交系;橡胶获得了二倍体和三倍体植株。仅“九五”期间就育成高产、优质、抗逆、抗病的农作物新品种44个,种植面积超过660万 hm2。2.3植物胚胎培养杂交育种中,杂种胚常常败育,因此将早期生长的胚取出,应用组织培养方法,就有可能培育出杂交植物。已经有100篇以上幼胚培养成为植株的报道。国内外科学家应用植物胚胎培养技术获得了多种远缘杂交的重组体、栽培种和杂交品种。2.4植物愈伤组织或细胞悬浮培养利用植物愈伤组织或细胞悬浮培养可以生产用于预防和治疗疾病的植物次生代谢产物。近年来,这一领域的发展极为迅速,已经研究了400多种植物,从培养细胞中分离到600多种次级代谢产物,其中60多种在含量上超过或等于原植物,20种以上干重超过原植物的1 9,6。例如,从薯芋愈伤组织和悬浮细胞生产的diosgenin用于合成甾体药物。最近抗癌药物紫杉醇一红豆杉细胞培养物,可用75t发酵罐培养,已达到商业化生产水平。另外,达到商品化水平的还有紫草、人参、黄连、老鹳草等;长春花、毛地黄、烟草等已实现工业化生产;牙签草、红花等20多种植物正在向商品化过渡。2.5细胞融合与原生质体培养自1960年英国学者Cocking首次利用纤维素酶从番茄幼苗的根分离原生质体获得成功以来,到1990年已有100种以上植物的原生质体能再生植株。我国获得了30余个品种的原生质体再生植株,其中包括难度较大的重要粮食作物和经济作物,如大豆、水稻、玉米、小麦、谷子、高梁、棉花等。在木本植物、药用植物、蔬菜和真菌原生质体培养方面的进展也十分迅速。国外已先后获得了种内及种间的体细胞杂种植株。植物原生质体培养还可应用于外源基因转移、无性系变异及突变体筛选等研究,因而越来越受到人们的重视。2.6植物细胞突变体筛选植物细胞突变体的筛选最早始于1959年,G. Melchers在金鱼草悬浮细胞培养中获得了温度突变体。1970年,P.S.Carlson,H.Binding和Y.M. Heimer等分别分离出烟草营养缺陷型细胞、矮牵牛抗链霉素细胞系及烟草抗苏氨酸细胞系。迄今为止,已经在不少于15个科45个种的植物细胞培养中筛选出100个以上的植物细胞突变体或变异体。其中包括抗病细胞突变体,如玉米抗小斑病突变体和小麦抗赤霉病、根腐病突变体;抗氨基酸及其类似物细胞突变体,如甘蓝型油菜抗HYP突变体[263;抗逆境胁迫细胞突变体,如水稻耐盐突变体和小麦抗盐突变体;抗除草剂细胞突变体及营养缺陷型细胞突变体,如玉米抗除草剂变异体;株高突变体的筛选,如水稻矮秆变异体。2.7植物体细胞胚胎和人工种子1958年,Reinert在胡萝卜的组织培养中最先发现了体细胞胚胎(胚状体)。据不完全统计,能大量产生胚状体的植物有43科92属100多种。一些重要作物如水稻、小麦、玉米、珍珠谷等,也能通过离体培养产生胚状体。这些胚状体用褐藻酸钠等包埋,再加上人工种皮,就形成了人工种子。人工种子的优点是:繁殖快速,成苗率极高;不受气候影响,四季皆可工厂化生产。上世纪80年代初,美、日、法等国家相继开展了人工种子的研究,我国也于“七五”期间开展了此项研究,并于1987年列入了国家“863”高技术研究发展计划。2.8 植物组织细胞培养物的超低温保存与种质库建立植物细胞全能性的发现和证实,为植物种质资源的长期保存开辟了一条新途径。采用液氮超低温保存技术,能保持很高的存活率,并且能再生出新植株和保持原来的遗传特性。如建立茎尖分生组织培养物的超低温保存种质库,不仅可以防止种质的遗传变异和退化,而且可以长期保存无病毒的原种。2.9 植物组织培养与转基因技术的应用 我国第一个T—DNA插入突变体库的构建和研究为我国水稻功能基因组学研究奠定了良好的技术和材料基础,为确保我国拥有一批有自主知识产权的基因资源做出了积极贡献。由中国水稻研究所农业部水稻生物学重点开放实验室和中科院上海植物生理研究所合作,通过建立大规模、高效的农杆菌介导的转基因技术体系,将玉米转座子Ac—Ds等外源基因导入水稻未成熟胚和种子诱导的愈伤组织,获得了1.2万个独立的T—DNA插入株系,并构建了水稻突变体的数据库。 3 展望植物组织培养研究与应用是20世纪科技进步的重大成果之一,为研究植物生长发育、抗性生理、激素及器官发生与胚胎发生等提供了许多良好的实验材料和有效途径。植物组织培养方法不断提高的同时,也相应拓宽了其应用范围。由于组织培养在人工控制的条件下进行,容易掌握花芽分化和开花成因;通过胚胎培养,能够得到杂种或自交种;通过分离单倍体细胞,能培育纯合的二倍体优良品系;提高育种多样性的同时缩短了育种时间;通过突变体筛选,提高植物的品质,增强抗逆境胁迫能力,扩大植物的生长范围;将体细胞冷藏在低温下,建立基因库,达到保存物种的目的;获得药用价值高和工业生产所需要的次生产物,加快药物生产的时间并且减少了单纯依靠天然植物的被动性。植物组织培养技术已经渗透到科研、生产和生活各个领域,必将日臻完善。黑龙江农业科学2006,(3)
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