植物组织培养快速繁殖
出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第997页（3116字）
植物组织培养就是取植物的细胞、或者组织、器官、幼胚，在无菌的人工培养基上分化、生长和发育。
植物无性繁殖，是农业、林业和园艺繁殖无性系的重要手段，主要采用嫁接、扦插、压条、分根等方法或利用块茎、球茎、鳞茎和宿根进行繁殖。但传统的方法繁殖速度慢，而且系数低，且限于少数植物。近年来，组织培养快速繁殖法已发展成为植物无性繁殖法的重要手段，多应用于名贵花卉、无毒果树苗木及珍稀濒危植物的繁殖。一些发达国家的苗木生产已大量采用组织培养方法进行工厂化生产。
植物组织培养由于效果好，繁殖速度快，周期短，并能发展无病毒苗木，经济效益高，为植物的繁殖创造了一个新的生产领域。
1902年，德国哈勃兰德(Haberlandt)提出细胞全能性的假说，认为植物的器官、组织可以不断分割，直至单个细胞；每个细胞都具有分裂、分化、生长发育的能力。
20世纪20年代初，美国劳毕斯(Robins)用无菌的人工培养基培养根尖和茎尖获得成功。20世纪30年代中期，美国怀特(White)用番茄和小麦根尖；法国盖则瑞特(Gantheret)用玉米根尖和柳树形成层；中国李继侗用银杏胚，罗宗洛和罗士韦用禾谷类根尖，分别进行培养并长期继代培养成功。
20世纪40年代后，美国斯库克(Skoog)和中国崔徽用烟草茎段研究生长素和腺嘌呤对根和芽的形成的作用，而且发现，两者用量的比例关系到根和芽的分化，相对多的生长素有利于根的分化，而相对多的腺嘌呤则有利于芽的形成。
20世纪50年代，斯库克和米勒(Miller)发现激动素，用它代替腺嘌呤，其效果更好。20世纪60年代，斯梯沃德(Steward)等用胡萝卜根的细胞培养成为植株，进一步证明高等植物体细胞的全能性。以上理论为植物组织培养快速繁殖的发展奠定了基础。
20世纪60年代，法国莫勒(Morel)首先用快速繁殖的手段繁殖兰花的无病毒苗，并实现工厂化生产，此后工厂化育苗相继在世界各国广泛开展。为了达到快速繁殖的目的，很多研究者研究了培养基的成分。例如MS培养基是美国的米拉什其(Murashige)和斯库克合作研究的。目前广泛应用的培养基还有怀特(White)培养基及改良怀特培养基、米勒培养基(Miller，1963)、H培养基(Bour-gin和Nitsch)、B6培养基、N6培养基、努森(Knudson)培养基等。严格地说，每种植物都可以找出它最适合的培养基。20世纪80年代，中国组织培养快速繁殖及工厂化育苗发展很快。广东顺德等地用组织培养大量生产无毒优质香蕉苗，山东临朐中国北方果树苗木场大量繁殖优质无毒果树苗，上海、广州、深圳、北京等地进行了名贵花卉苗木的工厂化生产，石家庄等地毛白杨优株工厂化育苗等都已成功。
组织培养快速繁殖主要步骤包括培养基的配制、外植体接种、芽的分化和根的诱导及试管苗移栽几个环节。
外植体消毒要求只杀死菌类而不杀死植物组织。
常用的杀菌剂有次氯酸钙，次氯酸钠、过氧乙酸、氯化汞和抗生素等，所用的浓度和消毒时间因植物组织种类、发育时期及含菌量不同而不同。
芽的分化和试管苗生长主要取决于培养基中激素的成分和配比，在这方面的研究很多，但往往因植物不同而不同，一般常用的细胞分裂素有激动素(KT)、6－苄基嘌呤(BAP)、玉米素(ZT)和异戊基腺嘌呤(Zip)。在快速繁殖中，一般用6－苄基嘌呤比激动素的效果好，常用的浓度在0．1～4mg／L之间；随着浓度升高，芽的分化数量增加，但浓度过高反而有抑制作用。
生长素虽然不能促进芽的分化，但是一般植物芽的分化需要它与细胞分裂素浓度有一定的比例。当细胞分裂素的相对量大于生长素时，有利于芽的分化和生长；反之，则有利于根的生长。
例如在山楂苗快速繁殖的实验中，在MS培养基中附加0．5mg／LIAA、1mg／l6－BAP，是芽分化和生长的最佳配比，
为了加快繁殖，也可以使植物组织在含高浓度生长素的培养基上先脱分化形成愈伤组织，然后再分化形成不定芽或胚状体原球茎等，继代培养后萌发成为小植株。也可以将愈伤组织打散，再进行液体转动培养、浅层培养、振动培养，促进胚状体、芽和原球茎的分化，这样可使愈伤组织细胞同时分化出大量的胚状体和原球茎，分别在兰花和胡萝卜等植物上获得成功。
试管苗生根需要营养水平较低的培养基，一般不加细胞分裂素，只加生长素，经常用的有：吲哚乙酸(IAA)、萘乙酸(NAA)和吲哚丁酸(IBA)3种，合适浓度多在0．1～2mg／L之间。随着生长素浓度增高，生根加快。
但生长素浓度过高，愈伤组织生长量大，根短粗。合适的生长素浓度下，茎基部愈伤组织小，根多而较细。
但是，不同的植物诱导生根时所需要的生长素种类和浓度是不同的。
也有些植物在芽和根的诱导过程中细胞分泌褐色物质，限制芽和根的分化。一般防止褐变的方法为在培养基中加抗氧化剂、抗坏血酸、半膀胱氮基酸或加入0．5%～1%的活性炭来吸附那些有害物质(如多酚化合物)，而促进根的分化。对于难生根的木本植物还可采用混合生长素，或加入其它促进生根的物质如根皮苷等。
试管苗在生根培养基上一般一周后即开始分化根原基，2～3周根长好就可移栽。
试管苗移栽一般在温室内进行。通过锻炼，试管苗由半自养状态进入自养阶段。
要求相对湿度在90%以上，温度在25℃左右，光照由强转弱，移栽基质为
石和通透性好的沙性土壤。移苗后一周要注意通气及浇水。
为了降低成本，提高经济效益，又研究了试管苗的自然光培养和培养基的重复利用等有关试管苗工厂化生产的配套技术设施及器皿，还进行了试管苗的扦插与嫁接的实验，在果树、花卉、无籽西瓜等已大量应用于生产。目前，组织培养快速繁殖已紧密结合育种、选种、引种以及脱病毒和现有当家品种的提纯复壮。另外，结合无土栽培，可以提高移栽成活率，促进苗木的生长，产生无公害的果实，也是人们研究和应用的热点。
同时，体细胞在一定营养成分的液体培养基中进行培养，可产生多细胞团，一般在含有2，4－D的培养基中可发育出球形胚，通过同步增殖发育成为成熟的胚，将胚状体取出并用藻酸钙等材料包裹形成人工种子。但是，在土壤中人工种子发育为植株的最高频率为20%，在生产上尚难应用。人工种子技术仍是当前体细胞胚胎学及遗传学中的一个重要研究课题。
。【参考文献】：
1 Murashige T，Skoog F Physiol Plant．1962，15：473～497
2 Morel G M．Amer orch soc bul．1964，33：473～478
3 罗士韦．植物生理学报，1978，4(1)：91～113
4 崔徵，等．经济植物的组织培养与快速繁殖．北京：农业出版社，1983
5 王玉英，等．中国农业科学，1983，(1)：24～28
(中国科学院植物研究所王玉英研究员撰)