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植物组织培养

使用组织培养进行植物细胞和组织分离

植物组织和细胞培养指的是植物细胞、组织和器官在体外的无菌生长和繁殖。在人工环境中采用营养培养基培养的植物细胞能够进行大规模的克隆繁殖,从而更快地产生成熟且无病的植物。高品质、均一化的种植材料可以快速实现繁殖,并广泛适用于分子遗传工程、植物育种、园艺生产和环境保护等应用。同时,它们也可用于植物科学、藻类学和药物研究。

在许多常见的植物细胞培养过程(如种子培养、分生组织培养、愈伤组织培养、芽培养和其他培养)中,组织都会被放置在凝胶基质上,如Murashige和Skoog(通常称为MS培养基、MSO或MS0)或Gamborg B5培养基。组织也可放置在液体培养基中,例如细胞悬浮培养就是这种情况。植物培养基的配方可包括大量营养素、微量营养素、维生素和有机补剂、氨基酸和氮补剂、植物生长激素和植物生长调节剂(PGR),并会根据特定的植物需求而有所不同。

生物工程学和植物科学的近期发展推动了植物组织和细胞培养工艺的进步。


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植物细胞和组织的分离和扩增

用于物种保护的植物病原体筛查

组织培养过程的每一步都可能会引入微生物污染,而这可能会对重要的物种保护工作带来灾难性的后果。对于濒危、受威胁和稀有植物物种,需采用细致的组织培养技术,从而能够从有限的初始植物样品中快速繁殖出具有高繁殖系数和快速扩增能力的材料。通过进行病原体筛查可以防止微繁系统中的重大损失、提高生产效率并改善保护工作的产出质量。带有病原体筛查的植物组织培养基可以帮助诊断、治疗或预防未来潜在的污染,并促进成熟且无病植物的更快生产。

用于药物开发的优化植物生长调节剂

植物次生代谢产物由复杂的植物化学成分组成,它们能为植物提供保护或非必需的功能,但对人体却可能有重要的药用价值。当在适当的发育阶段使用时,植物生长调节剂(PGR)等引发剂能够支持细胞生长,并在酚类和类黄酮合成中触发可刺激植物调节反应的次级代谢途径。植物衍生品,如香料、香精、生物碱、色素和药物,都具有相当的价值。植物组织培养技术可作为经济高效、可持续且受控的方法,加快这些产品的生产、上市和商业化应用。

用于作物改良的原生质体分离和培养

植物组织培养技术可用于植物育种工作,满足日益增长的全球粮食需求。原生质体的分离和培养使得植物育种人员能够克服传统育种的挑战,促进可对所需特性进行检测的基因转移。原生质体是指缺少了细胞壁的细胞,可用于植物组织培养系统,从而从单个细胞再生出完整的植物。尽管传统的植物育种中会存在不相容的问题,但旨在提高农业作物生产质量、数量和效率的作物改良工作仍可以通过原生质体的融合、分离和培养而获得所需的杂种。