植物组织培养技术在农业生产中的应用植物组织培养成为生物科学的一个广阔领域，除了在基础理论的研究上占有重要地位，在农业生产也得到越来越广泛的应用。一、快速繁殖优良种苗 植物离体快速繁殖是目前植物组织培养应用最多、最有效的一个方面。很多作物都带有病毒，尤其是无性繁殖植物，如马铃薯、甘薯、草莓、大蒜等。长期的病毒感染并在植物体内的积累，使植物的产量和品质不断下降。比如我们看到合肥市场供应的草莓越来越小，就是病毒病感染的结果。White 早在 1943 年就发现植物生长点附近的病毒浓度很低甚至无病毒。利用组织培养方法，取一定大小的茎尖进行培养，再生的植株有可能不带病毒，从而获得脱病毒苗，再用脱毒苗进行繁殖，种植的作物就不会或极少发生病毒。目前利用茎尖脱毒技术组织培养在甘蔗、菠萝、香蕉、草莓、甘薯、马铃薯等主要经济作物上已成功应用。二、无病毒苗(Virus free)的培养 几乎所有植物都遭受到病毒病不同程度的危害，有的种类甚至同时受到数种病毒病的危害，尤其是很多园艺植物靠无性方法来增殖，若蒙受病毒病，代代相传，越染越重。自从 Morel(1952)发现采用微茎尖培养的方法可得到无病毒苗后，微茎尖培养就成为解决病毒病危害的重要途径之一。若再与热处理相结合，则可提高脱毒培养的效果。对于木本植物，茎尖培养得到的植株难以发根生长，则可采用茎尖微体嫁接的方法来培育无病毒苗。 组织培养无病毒苗的方法已在很多作物的常规生产上得到应用，如马铃薯，甘薯，草莓，苹果 香石竹，菊花等。已有不少地区建立了无病毒苗的生产中心，这对于无病毒苗的培养、鉴定、繁殖、保存、利用和研究，形成了一个规范的系统程序，从而达到了保持园艺植物的优良种性和经济性状的目的。 三、在育种上的应用 1、通过花药或花粉培养为单倍体育种，由于单倍体植株往往不能结实，在花药或花粉培养中用秋水仙素处理，可使染色体加倍，成为纯合二倍体植株，它已成为一种崭新的育种手段，具有高速、高效率、基因型一次纯合等优点，目前我国科学家育成烟草、小麦、水稻新品种已大面积种植。2、在植物种间杂交或远缘杂交中，杂交不孕给远缘杂交带来了许多困难，采用胚的早期离体培养可以使胚正常发育并成功地培养出杂交后代，并通过无性系繁殖获得数量多、性状一致的群体，胚培养已在 50 多个科属中获得成功。荔枝幼胚，蝴蝶兰的种子内部没有胚乳，种子的萌发缺乏营养物质，发芽率极低。用组织培养的手段给蝴蝶兰种子以外部营养，促使其萌发。用胚乳培养可以获得三倍体植株，为诱导形成三倍体植物开辟了一条新途径。3、细胞融合通过原生质体融合，可部分克服有性杂交不亲和性，而获得体细胞杂种，从而创造新种或育成优良品种，最近浙江农业科学研究院和中国水稻研究所合作研究野生稻与栽培稻体细胞杂交创造新种质。小麦与燕麦不对称体细胞杂交，目前已获得 40 余个种间、属间、甚至科间的体细胞杂种、愈伤组织，有些还进而分化成苗。4、 基因工程就是把目标基因切割下来并通过载体使外来基因整合进植物的基因组，克服作物育种中的盲目性，而变成按人们的需要操纵作物的遗传变异，育成优良品种，实现作物改良，以增加产量和改善品质。目前已在马铃薯、番茄、水稻，瓜类植物上获得成功。我院培育成功抗白叶枯病的转基因水稻新品种。5、 细胞工程即诱发细胞突变。培养细胞均处在不断分生状态，容易受培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而产生诱变，已诱发筛选出植物抗病虫性、抗寒、耐盐、抗除草剂毒性、生理生化变异等所需要的突变体，然后分化成植株，经诱发细胞突变培育了辣椒、乌菜新品种。目前，用这种方法已筛选到抗病、抗盐、高赖氨酸、高蛋白、矮秆高产的突变体，有些已用于生产。四、工厂化育苗 近年来，组培苗工厂化生产已作为一种新兴技术和生产手段，在园艺植物的生产领域蓬勃发展。 组培苗工厂化生产，是以植物组织培养为基础，在含有植物生长发育必需物质的人工合成培养基上，并附加一定量的生长调节物质，把脱离于完整植株的本来已经分化的植物器官或细胞，接种在不同的培养基上，在一定的温度、光照、湿度及 pH、值条件下，利用细胞的全能性以及原有的遗传基础，促使细胞重新分裂、分化长成新的组织、器官或不定芽。最后长成和母株同样的小植物体。例如非洲紫罗兰组培苗的工厂化生产，就是取样品株一定部位的叶片为材料，消毒后切成一定大小的块，接种在适宜的培养基上，在培养室内培养，两个月左右在切口处产生不定芽，这些不定芽再切割后又形成新的不定芽，如此继续，即可获得批量的幼小植株，按需要量生产与样品株完全相同的苗子。 工厂化生产组培苗，是按一定工艺流程规范化程序化生产的，具有繁殖速度快、整齐、一致、无虫少病、生长周期短、遗传性稳定的特点，可以加速产品的发展，尽快获得繁殖无性系。特别是对一些繁殖系数低、杂合的材料有性繁殖优良性状易分离、或从杂合的遗传群体中筛选出表现型优异的植株，需要保持其优良遗传性，有更重要的作用。组培苗的无毒生产，可减少病害传播，更符合国际植物检疫标准的要求，扩大产品的流通渠道，增加产品市场的销售能力，同时减少了气候条件对幼苗繁殖的影响，缓和了淡、旺季供需矛盾。 世界上一些先进国家园艺植物组织培养技术的迅速发展从 60 年代就巳经开始，并随着生长、分化规律性探索逐步深化，到了 70 年代仅花卉业就已在兰花、百合、非洲菊、大岩桐、菊花、香石竹、矮牵牛等二十几种花卉幼苗生产上建立起大规模试管苗商品化生产，到 1984 年世界花卉幼苗产业的生产总值已达二十亿美元，其中美国花卉幼苗市场总值为六亿多美元，日本三友种苗公司有 60的幼苗靠组织培养技术繁殖。1985 年仅兰花一项，在美国注册的公司就有 100 余家，年销售额在一亿美元以上。由于组织培养技术的应用，加快了花卉新品种的推广。以前靠常规方法推广一个新品种要几年甚至十多年，而现在快的只要 l2 年就可在世界范围内达到普及和应用。 我国采用快速繁殖技术，也使优良品种达到迅速的推广和应用。如广东切花菊“黄秀风”的应用，使菊花变大，长势加强，花色鲜艳，抗病力增强，打开了进入香港市场的渠道，使三十多种观叶植物的推广很快遍及全国，丰富了人们的生活；并将自然界的几百个野生金钱莲品种繁种驯化，培养了一批园林垂直绿化的材料，促进了园林业的发展。 植物组织培养也存有一定的困难，首先是繁殖效率与商品需要量的矛盾，有些作物由于繁殖方法尚未解决，因而无法满足生产的需要，其次是在培养过程中如何减少变异株的发生。更重要的是应降低组培苗工厂化生产的成本，只有降低成本，才能更好的投产应用。总之，随着组织培养这一技术的发展及各种培养方法的广泛应用，使这一技术在遗传育种、品种繁育等方面表现出了巨大的潜力，特别是生物工程和工厂化育苗实施以后，它将以新兴产业的面目在技术革命中发挥重大作用。 五、在植物次生产物上的应用。 利用组织或细胞的大规模培养，有可能生产出人类所需要的一切天然有机化合物，如蛋白质、脂肪、糖类药物、香料、生物碱及其他活性化合物。目前，用单细胞培养生产蛋白质，将给饲料和食品工业提供广阔的原料生产前途；用组织培养方法生产微生物以及人工不能合成的药物或有效成分，有些已投入生产。大约已有 20 多种植物在培养组织中有效物质高于原植物，国际上已获得这方面专利 100 多项。六、在植物种质资源保存和交换上的应用具有独特遗传性状的生物物种的绝迹是一种不可挽回的损失。利用植物组织和细胞低温保存种质，可大大节约人力、物力和土地，同时也便于种质资源的交换和转移，防止有害病虫的人为传播，给保存和抢救有用基因带来了希望。例如胡萝卜和烟草等植物的细胞悬浮物，在-20至-196的低温下贮藏数月，尚能恢复生长，再生成植株。七、在遗传、生理、生化和病理研究上的应用组织培养推动了植物遗传、生理、生化和病理学的研究，已成为植物科学研究中的常规方法。在细胞培养中很容易引起变异和染色体变化，从而可得到作物的附加系、代换系和易位系等新类型，为研究染色工程开辟新途径。植物组织培养有益于植物的矿质营养、有机营养、生长活性物质等方面的研究。用单细胞培养研究植物的光合代谢是非常理想的，取得有意进展。由于植物组织培养有快速繁殖的突出特点，对一些繁殖系数低、不能用种子繁殖的“名、优、特、新、奇”作物品种的繁殖，包括脱毒苗、新育成、新引进、稀缺种苗、优良单株、濒危植物和基因工程植株等都可通过离体快速繁殖，它可不受环境、气候的影响，比常规方法快数万倍到数百万倍的速度扩大繁殖，及时繁育出大量优质种薯和种苗。目前，观赏植物、园艺作物、经济林木等无性繁殖作物等部分或大部分都用离体快繁提供苗木，试管苗已出现在国际市场上并形成产业化。预计在 21 世纪，这一技术的应用将更为广泛。总之，植物组织培养在农业上应用广泛，它具有培养条件可以人为控制生长周期短，繁殖率高、管理方便，利于工厂化生产和自动化控制等特点，已渗透到农作物、经济作物、园林绿化等各种作物的生产中，将对我国农林生产带来革命性的变化，学习和重视植物组织培养技术，并应用到农业生产之中，它的应用将给农民带来意向不到的收获。