口袋K号14:组织培养技术



就像每个人都是不同和独特的,每株植物也是如此。有些具有更好的颜色,产量,或抗虫性。多年来,科学家们一直在寻找能够让他们精确复制这些优秀个体的方法。

植物通常通过有性繁殖形成种子来繁殖。也就是说,花中的卵细胞由植物雄蕊的花粉受精。这些性细胞中的每一个都含有DNA形式的遗传物质。在有性生殖过程中,双亲的DNA以新的和不可预测的方式结合在一起,创造独特的植物。

这种不可预测性是植物育种家面临的一个问题,因为要培育出具有理想特性的植物需要几年的精心温室工作。我们中的许多人认为所有的植物都是从种子中生长出来的。然而,研究人员现在已经开发出几种无籽植物的精确复制方法。他们现在通过一种叫做“组织培养”的方法来实现这一目标。

什么是组织培养?



组织培养(tc)是植物细胞的培养,组织,或特殊配方营养介质上的器官。在适当的条件下,整个植物可以从一个细胞再生。植物组织培养是一项已有30多年历史的技术。组织培养被视为发展中国家生产无病食品的重要技术,优质的种植材料和快速生产的许多均匀的植物。

微繁殖,这是组织培养的一种形式,增加种植材料的数量,便于分配和大规模种植。这样,一个工厂在短时间内可生产数千份拷贝。观察到微繁殖的植物建立得更快,生长得更旺盛,更高,生产周期更短、更均匀,比常规的繁殖体产量更高。

植物组织培养是一项简单易行的技术,许多发展中国家已经掌握了它。它的应用只需要一个无菌的工作场所,幼儿园还有温室,以及训练有素的人力。不幸的是,组织培养是劳动密集型的,耗时的,而且成本高昂。在组织培养中生长的对发展中国家重要的植物是油棕,车前草,松树香蕉,日期,茄子,荷荷巴菠萝,橡胶树,木薯,山药、红薯,还有西红柿。这种应用是非洲传统生物技术最常用的应用形式。

TC技术在亚洲的应用

  • 组织培养已经被改良以适应东南亚生长良好的兰花品种和杂交品种的需要。从泰国的经验来看,新加坡,和马来西亚,观赏和切花贸易是小种植者的一个重要外汇来源和额外收入来源。
  • 在泰国,组织培养用于繁殖生长缓慢、对环境敏感的兰花。泰国是东南亚组织文化的领导者,年产量5000万株。大部分是兰花,这帮助该国成为全球最大的兰花出口国。
  • 针对香蕉的群体繁殖,研究了茎培微粉化技术。在菲律宾,这是香蕉病毒性疾病的一种控制方法,如香蕉束顶病毒(BBTV)和香蕉苞叶花叶病毒(BBRMV)。通常通过传播材料传播。

TC技术对肯尼亚小型香蕉生产商的好处(来源:ISAAA)威廉希尔



在肯尼亚,在热带和亚热带发展中国家的许多地区,香蕉是一种非常重要的粮食作物。在过去的20年里,然而,由于广泛的土壤退化和香蕉园病虫害的滋生,香蕉产量急剧下降。这些问题进一步加剧了常见的做法繁殖新香蕉植物使用感染吸盘。形势威胁着食品安全,香蕉产区的就业和收入。组织培养技术被认为是提供足够质量和数量的此类材料的合适选择。

有适当的管理和现场卫生,农业病虫害造成的产量损失大幅度减少。组织培养技术使农民能够接触到以下物质:

  • 大量早熟的优质清洁种植材料(与2-3年的传统香蕉相比,12-16个月)
  • 较大的捆重量(30-45千克,而传统材料为10-15千克)
  • 单位土地年产量更高(每公顷40-60吨,而以前用传统材料实现的15-20吨)

此外,果园建设的统一性和种植业的同步发展使得营销更容易协调。它还提供了将香蕉种植从仅仅维持生计转变为商业企业的可能性。从项目的成本效益分析中得出的一个令人鼓舞的结论是,作为一个企业,TC香蕉生产比传统的香蕉生产更有回报。该项目还使主要照顾农作物的妇女受益,从而有助于缩小性别差距。

西非稻农的TC技术效益(来源:Warda)

多年来,科学家们梦想着将非洲水稻品种(水稻)的坚固性与亚洲品种(水稻)的生产力结合起来。但这两个是如此不同。杂交的尝试失败了,因为由此产生的后代都是不育的。在20世纪90年代,西非水稻发展协会(Warda)的水稻育种人员转向生物技术,试图克服不育问题。这项努力的关键是拥有1500种非洲水稻种子的基因库,因为农民已经放弃了这些种子,转而选择产量更高的亚洲品种。


农业研究的进展帮助科学家跨越了这两个物种。两种植物杂交后,胚胎被移除并在人工培养基上生长,这一过程被称为“胚胎挽救”。因为所产生的植物通常几乎是无菌的,只要有可能,他们就会和萨蒂瓦的父母再次杂交(称为回交)。一旦后代的生育能力得到提高(通常是经过几个回交周期后)。花药培养用于使雄性性细胞(花药)的基因补体加倍,并且,因此,生产真正的育种植物。

1994年,第一批被称为“非洲新稻米”(或非洲新稻米)的新稻米开始试验,此后又产生了许多新品种。一些新植物结合了sativa亲本的产量性状和glaberrima的本地适应性状。

一般来说,尼瑞卡有以下特点:

  • 宽而下垂的叶子在早期生长时会使杂草窒息。
  • 圆锥花序或谷穗,长有分叉的树枝,可容纳400粒
  • 更多的耕耘者用结实的茎来支撑和紧握沉重的谷穗。
  • 在低投入条件下,水稻产量高达每公顷2.5吨,5吨或更多,而化肥用量的最小增加量(产量增加约25%至250%)。
  • 比现有品种早30-50天成熟,允许农民种植额外的蔬菜或豆类作物
  • 比大多数水稻品种高,抗虫、抗旱性好。
  • 在占西非旱稻面积70%的贫瘠和酸性土壤上生长良好。
  • 比非洲或亚洲父母多2%的健美蛋白质

因为他们的成功,尼丽卡很快就被农民收养了。2000,据估计,几内亚的新稻谷面积约为8000公顷,其中5000公顷由2万名农民在国家推广局的监督下种植。2002,沃达预计,将向尼瑞卡种植33万公顷,这足以满足该国自己的种子需求,并有盈余出口到邻国。

词汇表

花药:主要男性生殖结构,花粉形成和储存的地方。

顶端分生组织:形成新细胞的根或茎尖。

DNA:在生物细胞中发现的一种分子,储存遗传信息。

胚胎挽救:一系列组织培养技术,用于使种间杂交产生的受精未成熟胚胎继续生长和发育,直到它能再生成一株成年植物。

雄蕊:含有花粉的雄花部分,花药,长丝。

工具书类

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*2006年11月

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