1.快速繁殖某些稀有植物或有較大經(jīng)濟價值的植物 依靠自然條件在較短時間內(nèi)繁殖稀有植物和經(jīng)濟價值較高的植物,受到地理環(huán)境和季節(jié)的限制,很難達到快速、的目的;特別對于在短時期內(nèi)需要達到一定數(shù)量,才能創(chuàng)造應(yīng)有價值的植物,時間就是效益,只有通過組織培養(yǎng)的方法才能滿足這一要求。
用植物組織培養(yǎng)法繁殖植物,這是組織培養(yǎng)應(yīng)用于的主要的和成效zui大的實例。首先是在蘭花上的成功應(yīng)用。自Morel在1960年得到蘭花組織培養(yǎng)苗后,很快應(yīng)用于,形成了組織培養(yǎng)法繁殖蘭花工業(yè)。
由于組織培養(yǎng)法繁殖植物的明顯特點是快速,每年可以數(shù)以百萬倍速度繁殖,因此對一些繁殖系數(shù)低,不能用種子繁殖的名特優(yōu)植物品種的繁殖,尤為意義重大。
2、脫毒 植物中有很多都帶毒,嚴重影響植物的產(chǎn)量和品質(zhì),給農(nóng)業(yè)帶來災(zāi)害。特別是無性繁殖植物,如馬鈴薯、草莓、大蒜、康乃馨等,由于病毒是通過維管束傳導的,因此利用這些植物營養(yǎng)器官繁殖,就會把病毒帶到新的植物個體上而發(fā)生病害。但是也證明感病植株并不是每個部位都帶毒,如莖尖生長點尚未分化成維管束的部分,可能不帶病毒。若利用組織培養(yǎng)法進行莖尖培養(yǎng),再生的植株有可能不帶病毒,從而獲得脫病毒的苗,再用這種苗進行繁殖,則種植的植物就不會或極少發(fā)生病毒病。
所獲得的脫毒苗一定要經(jīng)過鑒定,確認不帶病毒才能使用。使用組織培養(yǎng)法獲得脫毒苗已經(jīng)在草莓、葡萄、康乃馨等獲得成功,產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效應(yīng)。
3、植物種質(zhì)資源的保存、挽救瀕于滅絕的植物 長期以來人們想了很多方法來保存植物,如儲存果實,儲存種子,儲存塊根、塊莖、種球、鱗莖;用常溫、低溫、變溫、低氧、充惰性氣體等,這些方法在一定程度上收到了好的或比較好的效果,但仍存在許多問題。主要問題是付出的代價高,占的空間大,保存時間短,而且易受環(huán)境條件的限制。植物組織培養(yǎng)結(jié)合超低溫保存技術(shù),可以給植物種質(zhì)保存帶來一次大的飛躍。因為保存一個細胞就相當與保存一粒種子,但所占的空間僅為原來的幾萬分之一,而且在-193度的液氮中可以長時間保存,不像種子那樣需要年年更新或經(jīng)常更新。
環(huán)境的不斷變化使許多種類的植物面臨著滅絕的危險,而且許多種植物已經(jīng)滅絕,留給人類的只是一種遺憾。如何挽救這些植物,還有許許多多的動物,已成為世人關(guān)注的問題。實踐證明,通過組織培養(yǎng)的方法可以使一部分瀕危的植物種類得到延續(xù)和保存;如果在結(jié)合超低溫保存技術(shù),就可以使這些植物得到較為*性的保存。其實,對大多數(shù)普通植物來說,用組織培養(yǎng)的方法保存其種質(zhì)材料,也具有十分重要的意義。因為,人們現(xiàn)在無法預(yù)知哪些植物會面臨滅頂之災(zāi),或許今天看似繁茂的植物,明天就可能被沙漠、洪水、大火或戰(zhàn)爭吞沒。
4、通過花藥和花粉培養(yǎng)獲得單倍體植株、縮短育種年限 通過花藥和花粉組織培養(yǎng)可以獲得單倍體植物,大大縮短了育種時間。使新品種的培育過程大大簡化
5、植物組織培養(yǎng)胚胎培養(yǎng)的應(yīng)用 在遠源雜交中,雜交后形成的胚珠往往在未成熟狀態(tài)時,就停止生長,不能形成有生活力的種子,因而雜交不孕,這給遠緣雜交造成極大困難。十九世紀二十年代末,Laibach用胚培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)亞麻種間胚,*個獲得了植物,這一成功為在遠緣時克服雜交不親和的障礙提供了一項有用的技術(shù)。
這項技術(shù)發(fā)展至今,已經(jīng)相當成熟,可以說多數(shù)植物的成熟或未成熟胚通過培養(yǎng)都可獲得成功。幼胚培養(yǎng)已經(jīng)可使5個細胞大小的極幼齡的胚狀結(jié)構(gòu)培養(yǎng)成植株。但胚珠培養(yǎng)的研究不多,單個胚珠培養(yǎng)尚存在許多問題,需作深化研究。
遠緣雜交中,由于生理上和遺傳上的障礙而不能雜交成功,可采用試管受精加以克服,即將母本胚珠離體培養(yǎng),使異種花粉在胚珠上萌發(fā)受精,產(chǎn)生的胚在試管中發(fā)育成完整植株。
用胚乳培養(yǎng)可獲得三倍體植株,為誘導形成三倍體植物開辟了一條新途徑。三倍體加倍后得到六倍體,可育成多倍體品種。
6、細胞融合通過原生質(zhì)體融合,可部分克服有性雜交不親和性,而獲得體細胞,從而創(chuàng)造新種或育成優(yōu)良品種。
7、培養(yǎng)細胞突變體的應(yīng)用 培養(yǎng)細胞處在不斷分生狀態(tài),它就容易受培養(yǎng)條件和外加壓力(如射線、化學物質(zhì))的影響而產(chǎn)生突變,從中可以篩選出有用的突變體,從而育成新品種。目前用這種方法已經(jīng)篩選到抗病、抗鹽、高蛋白、高產(chǎn)等突變體,有些已經(jīng)用于。
8、用于遺傳學、分子生物學、細胞生物學、組織學、胚胎學、基因工程、生物工程等地研究要揭開生命活動的秘密,需要多科學、多技術(shù)的相互配合,其中植物組織培養(yǎng)技術(shù)是*的,它為遺傳學、分子生物學、細胞生物學、生物工程等提供了一種有效、快速的方法。因為要揭示生命的奧秘,首先要研究單個基因的作用,研究它在細胞內(nèi)是如何組裝的,如何與其它基因發(fā)生,如何表達和調(diào)控等。分離單個基因,對它DNA進行測序,再對其中的某些堿基實行突變,然后還需要將基因送到受體細胞當中,看表達情況,以確定其功能。接受基因的受體細胞要產(chǎn)生再生植株,就需要通過組織培養(yǎng)的方法才能實現(xiàn)。
9、利用組織培養(yǎng)的材料作為植物生物反應(yīng)器中國的中草藥是一份人類寶貴的財富,但很多種中草藥資源匱乏,產(chǎn)量不足,甚至瀕于滅絕。如果能利用組織和細胞培養(yǎng)的方法在實驗室內(nèi),不再依附于自然環(huán)境,不僅可以解決現(xiàn)有困難,而且可以通過篩選高產(chǎn)有效成分的細胞系,來提高其藥用價值。比如用培養(yǎng)的人參懸浮細胞,來人參皂苷,已在日本等國家形成規(guī)模。利用培養(yǎng)的植物細胞和組織細胞作為生物反應(yīng)器,也可以某些蛋白質(zhì)、氨基酸、抗生素、疫苗等,如用生食蔬菜乙肝疫苗正在實驗中。
10、植物組織培養(yǎng)用于其它未知科學的研究 現(xiàn)代科學發(fā)展非常迅速,很多現(xiàn)在預(yù)想不到的事情都有可能發(fā)生,新發(fā)明、新發(fā)現(xiàn)、新創(chuàng)造層出不窮,今天認為不可能的東西明天就可能變成現(xiàn)實。植物組織培養(yǎng)也同樣具有許多尚未發(fā)掘出的潛力,說不定有一天人們會在三角瓶內(nèi)種出大南瓜。
總之,現(xiàn)在的植物組織培養(yǎng)仍然處于發(fā)展階段,遠遠沒有達到它的高峰期,很多機理人們還沒有搞清楚,它的潛力還遠遠沒有發(fā)揮出來。相信在今后的幾十年內(nèi),組織培養(yǎng)將會有更大的發(fā)展,在農(nóng)業(yè)、制藥業(yè)、加工業(yè)等方面將會發(fā)揮更大的作用,創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟效益。