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研究和评论:微生物学和雷竞技苹果下载生物技术杂志》上

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E - ISSN: 2320 - 3528
P - ISSN: 2347 - 2286

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通过组织培养生物多样性的保护

苏Mathur*
植物学,bdd政府,PG大学Chimanpura Shahpura,印度
通讯作者:植物学,bdd政府,打开印度大学Chimanpura Shahpura。
收到:20/03/2013接受:29/04/2013
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研究和评论:微生物学和雷竞技苹果下载生物技术杂志》上

文摘

生物多样性是生命形式的变化程度在一个给定的生态系统,生物群落或整个星球。生物多样性是生态系统的健康。生物多样性是部分气候的函数。植物组织培养包括一组体外技术,方法和策略组的技术称为植物生物技术的一部分。组织培养是利用创建可以提高农作物的遗传变异性,改善健康状况的种植材料和增加的数量的可用胚质植物育种。组织培养协议可用于大多数作物物种,虽然仍然需要继续优化对许多作物,尤其是谷物和木本植物。组织培养技术,结合分子技术,已经成功用于将特定特征通过基因转移。体外技术文化的原生质体,花药,小孢子,胚珠和胚胎被用来创建新的遗传变异在繁殖,通常通过单倍体生产。细胞培养也产生了体细胞无性系变异和gametoclonal作物改良的潜力。单个细胞和分生组织的文化可以有效地用于消除病原体从种植材料,从而显著提高建立品种的产量。 Large-scale micropropagation laboratories are providing millions of plants for the commercial ornamental market and the agricultural, clonally-propagated crop market. With selected laboratory material typically taking one or two decades to reach the commercial market through plant breeding, this technology can be expected to have an ever increasing impact on crop improvement as we approach the new millenium.

关键字
微体繁殖、原生质体、合成种子,迄今,次要产品

介绍
生物多样性是所有物种的大量的植物,动物,昆虫和微生物存在于这个地球上在水上或陆地的栖息地。国际社会经历了重大变化的结果展开年以来发生的革命和全球化。生态退化及其推论——生物多样性丧失发展构成严重威胁。的生态破坏性的经济活动不仅是低效的,因为这样做会导致资源配置失衡的还因为(过度)规模的活动水平;过度与自然资本的有限的可用性,当后者是人造资本”的补充。为了带来可持续的资源保护和管理,有必要采用几种不同的方法来管理我们的森林和生物多样性。植物组织培养形式任何植物生物技术活动不可或缺的一部分。它提供了一个替代传统的营养繁殖。
组织培养了激动人心的前沿领域的农业和提高生产力提供了机会,盈利能力、稳定性和可持续性(13、14)。植物组织培养技术也帮助很大,规模生产的植物通过微体繁殖或无性繁殖的植物物种。少量的组织可以用来提高成百上千的植物在一个持续的过程。这是利用产业在印度商业生产的主要观赏植物如兰花和果树,例如,香蕉。细胞培养分离出的想法是由Haberlandt [3]。使用这种方法,可以获得数以百万计的基因相同的植物从一个萌芽状态。因此,该方法成为替代营养繁殖。茎尖传播利用集中在园艺和许多双子叶植物的快速无性繁殖的托儿所,单子叶植物和裸子植物。
无性繁殖是指无性生殖的过程的乘法株基因完全相同的副本。植物的营养繁殖是劳动密集型,低生产率和季节性。植物的组织培养方法传播,被称为“微体繁殖”利用文化的顶端芽,腋窝味蕾和分生组织合适的营养培养基。再生植株的培养组织于1974年由Murashige描述。微体繁殖迅速,采用商业化的重要植物,如香蕉,苹果,梨,草莓,小豆蔻,很多观赏植物(例如兰花)和其他植物[7]。
微繁殖技术优于传统的无性繁殖方法由于以下原因:
(一)微体繁殖方法,只需要少量的组织再生数以百万计的克隆植物在一年。
(b)微传播也被用作一个方法来产生耐药性在许多物种。
(c)体外股票可以快速扩散赛季独立,。
(d)长期存储有价值的种质。
在微体繁殖方法的步骤是:
)引发的文化——从一个像茎尖外植体在一个合适的营养培养基,
从培养的外植体b)多个芽形成,
c)体外发达芽,加油
d)移植,移植驯化后的字段。
影响微体繁殖的因素有:
(a)基因型和植物的生理状态如植物的萌发更适合微体繁殖。,
(b)培养基和文化环境如光、温度等。例如每天16小时和8小时的照明夜满意的拍摄扩散和温度250 c是最优的增长。
微体繁殖这些方法的好处是:
)快速乘法的优越可以全年进行克隆,不论季节变化。
b)乘法的无病植物如病毒免费植物甘薯(Ipomea参见),木薯(将木薯耐糖)
c)乘法性不育杂种派生而来
d)这是一个成本有效的过程,因为它需要最低增长空间。

生产植物病毒免费
病毒性疾病的植物很容易转移,降低植物的质量和产量。很难治疗和治疗病毒感染植物因此te植物育种者总是感兴趣的发展和日益增长的植物病毒免费。在一些作物和观赏植物一样,它已成为可能产生病毒免费植物组织培养在商业层面。这是通过再生植物组织培养来自)病毒免费植物,b)分生组织的感染,通常是免费的消除病毒,分生组织的大小用于文化起到非常关键的作用,因为大部分的病毒通过建立梯度存在于植物组织。通过文化传染植物的再生是分生组织的大小成反比。,c) meristems treated with heat shock (34-360C) to inactivate the virus, d) callus, which is usually virus free like meristems.e) chemical treatment of the media- attempts have been made to eradicate the viruses from infected plants by treating the culture medium with chemicals e.g. addition of cytokinins suppressed the multiplication of certain viruses. Among the culture techniques, meristem-tip culture is the most reliable method for virus and other pathogen elimination [8].

体细胞无性系变异
体外培养细胞的遗传变异发现统称为体细胞无性系变异和植物来自这些细胞被称为';'。已经观察到,长期的愈伤组织和细胞悬浮培养和植物再生从这些文化往往与染色体变异有关。这个属性的培养细胞,发现潜在的应用在作物改良和突变体的产生和变异(如马铃薯抗病)。体细胞无性系变异is one of the potential aspects of tissue culture which is widely used for crop improvement specially for obtaining desired traits in salt, drought, frost, temperature and disease resistance [1].
Hannig[1904]发起了一项新的调查涉及胚胎发生的组织的文化。他成功地切除近成熟的胚胎的十字花科和增长他们成熟矿物盐和糖溶液。范Overbeek等[15]椰奶(胚胎sacfluid)用于胚胎发展和愈伤组织形成曼陀罗证明胚胎培养领域的一个转折点。同时组织培养是一种新方法,Kotte(德国)和1922年罗宾斯(美国)[4]。他们认为一个真正的离体培养可以更容易通过使用分生组织细胞,如那些在根尖或萌芽状态。不断增长的一个重要突破根尖文化来自白色(1934、1937),他起初用酵母提取物中含有无机盐和蔗糖,但后来取代三种维生素B,也就是说,吡哆醇、硫胺素和烟酸。白的合成培养基后被证明是一个基本的媒体多种细胞和组织培养。

种子生产的合成
在合成种子,体细胞胚胎封装在一个合适的矩阵(如海藻酸钠),连同物质如菌根、杀虫剂、杀菌剂和除草剂。这些人工种子可以用于快速和大规模传播所需的植物物种的杂交品种。合成种子的主要优点是:
他们可以存储一年没有生存能力的损失。
)容易处理和有用的单位交付
b)可以直接播种在土壤自然种子和不需要驯化在绿房子里。

Mutantselection
细胞培养的一个重要用途是在突变体选择作物改良。突变的频率可以增加几倍通过诱变筛选治疗和数以百万计的细胞可以。大量的报告是可用的,突变体在细胞水平上被选中。细胞通常选择直接通过添加的有毒物质抵抗是寻求突变细胞。使用这种方法,细胞系对氨基酸类、抗生素、除草剂、真菌毒素等已经被隔离。

次生代谢产物的生产
最重要的化学品使用细胞培养生产次生代谢产物,它被定义为“那些不仅对生存至关重要的细胞成分”。这些次生代谢物包括生物碱、苷(类固醇和酚醛树脂)、萜类化合物、乳胶、单宁等。它已被观察到的细胞进行形态分化和成熟在植物生长过程中,一些细胞专门生产次生代谢产物。的体外生产次生代谢产物从分化组织相比更高non-differentiated组织。许多这样的二级产品特别是各种医学生物碱的使用。这些化学物质在细胞培养的产量,尽管通常低于在整个植物,它大大增加了操纵(10、11)生理生化条件。Shikonine紫草细胞产生的是一种染料erythrorhizon以商业规模。除此之外,有很多次生代谢物的产品被广泛用于各种目的。长春新碱作为抗癌剂,地高辛控制心血管疾病,pyrithrins是一个植物杀虫剂等专用化学品的生产已经成为一个数十亿的产业。

体细胞杂交和胞质杂种的产量
体细胞杂交/准性的杂交、原生质体融合提供了一个替代方法获取遥远的混合动力车与物种之间的性状显著或属,不能被传统的交叉性杂交的方法。
体细胞杂交广泛涉及体外分离原生质体的融合形成一个杂种细胞及其后续发展形成一个混合植物。这个过程包括:1)原生质体的融合,(b)的混合细胞,(c)混合植物的识别。在过去的二十年里,各种各样的治疗方法被用来带来植物原生质体的融合。原生质体融合可以通过自发的,机械,或诱导融合方法。这些疗法包括使用fusogens NaNO3、高pH Ca2 + +离子浓度高,使用聚乙二醇(PEG)和电融合。这些诱导代理人用于原生质体融合称为“fusogen”。钉治疗是应用最广泛的原生质体融合的方法,因为它比其他人有一定的优势。这些是:(一)结果的可再生的高频异核体的形成。,(b) The PEG fusion is non specific and therefore can be used for a wide range of plants., (c) It has low toxicity to the cell and (d) The formation of binucleate heterokaryons is low. The methods used for the selection of hybrid cells are biochemical, visual and cytometric methods using fluorescent dyes. The biochemical methods for selection of hybrid cells are based on the use of biochemical compounds in the medium. The drug sensitivity method is useful for the selection hybrids of two plants species, if one of them is sensitive to a drug. Another method, auxotrophic mutant selection method involves the auxotrophs which are mutants that cannot grow on a minimal medium. Therefore specific compounds are added in the medium. The selection of auxotropic mutants is possible only if the hybrid cells can grow on a minimal medium. The visual method involves the identification of heterokaryons under the light microscope. In some of the somatic hybridizations, the chloroplast deficient protoplast of one plant species is fused with the green protoplast of another plant species. The heterokaryons obtained are bigger and green in colour while the parental protoplasts are either small or colourless. The cytometric method uses flow cytometry and flourescent-activated cell sorting techniques for the analysis of plant protoplasts.
表显示植物物种和次生代谢产物利用组织培养技术获得它们

胞质杂种
胞质杂交,细胞核来自单亲和细胞质中来自父母被称为胞质杂种。胞质杂种的形成的过程叫做cybridization。cybridization和异核体的形成过程中,细胞核刺激隔离,这样一个原生质体有利于细胞质而另一贡献核。伽马射线和x射线的照射和使用代谢抑制剂使原生质体活性和非区分。一些在某些植物cytoplasmically控制遗传性状。这包括某些类型的男性不育,抵抗某些抗生素和除草剂。因此胞质杂种的转移是重要的细胞质雄性不育(CMS),抗生素和抗除草剂在农业有用的植物。胞质杂种的芸苔属植物获得包含显著的核,叶绿体的atrazinc抗b capestris并从获得雄性不育的可能已经开发出来。

体外植物种质资源保护
种质资源是指所有在场的基因的总和在作物及其相关物种。
种质资源的保护包括保护遗传多样性的一个特定的工厂或遗传股票的使用在未来的任何时候。重要的是要保护濒临灭绝的植物或其他的一些有价值的遗传性状存在于现有的和原始的植物将丢失。一个全球性组织——国际植物遗传资源委员会(IBPGR)已经建立种质保护和提供必要的支持收集、保护和利用植物geneic资源在整个世界。
的种质保存以下两种方式:
(a)原位保护——种质是守恒的自然环境通过建立生态保护区等国家公园、保护区。这是用于保护自然栖息地附近的陆地植物以及几种野生类型。
(b)让其它保护——这种方法用于种质的保存从栽培和野生植物材料。遗传物质形式的种子或体外文化保存和存储作为长期使用的基因库。
体内基因库,保护遗传资源的传统方法如种子,营养繁殖体等。体外基因库,保护遗传资源的非传统方法细胞和组织培养等方法。这将确保宝贵的种质资源的可用性增殖开发新的和改进的品种。参与体外种质资源保护的方法有:
(一)低温贮藏,低温贮藏(Greek-krayos-frost),细胞保存在冰冻状态。种质资源存储在非常低的温度下使用固体二氧化碳(-790 c),使用低温冷藏库(-800 c),使用蒸汽氮(c - 1500)和液氮(- 1960 c)。细胞在完全不活跃的状态,从而可以长期保存。任何组织从一种植物可用于低温贮藏如分生组织,胚胎,胚乳,胚珠,种子,植物细胞培养,原生质体,老茧。某些化合物比如- DMSO(二甲亚砜),甘油,乙烯,丙烯,蔗糖、甘露糖、葡萄糖、低温贮藏期间添加果仁糖、乙酰胺等。这些被称为冷冻保护剂和防止损害细胞(通过冻结或解冻)通过降低水的冰点和超级冷却点[12]。
(b)冷藏冷库是一个缓慢增长种质保护方法和保存种质资源在一个较低和耐冻的温度(1 - 90 - c)。植物材料的增长放缓在冷藏相比之下完成中断在低温贮藏,因此防止低温伤害。长期冷藏很简单,成本效益和收益率种质具有良好的存活率。病毒免费草莓植物可以在100摄氏度保存6年了。几个葡萄植物已经存储了超过15年使用冷藏温度90 c和转移每年在新鲜培养基。
(c)低压和低氧储存-在低压力存储、植物周围的大气压力降低,在低氧储存、氧气浓度降低。降低了分压降低体外生长的植物。在低氧贮藏,氧浓度降低,氧低于50毫米汞柱的分压降低植物组织的增长。由于减少了O2的可用性,并降低生产的二氧化碳,抑制植物的光合活性降低组织生长和维度。这种方法也帮助增加许多水果的保质期,蔬菜和鲜花。种质资源保护通过传统的方法存在一些局限性如短暂的种子,种子休眠、等疾病,和高成本和劳动力的投入。低温保存的技术(冷冻细胞和组织在-1960 c)和使用冷存储帮助我们克服这些问题。

单倍体植物的生产
Maheshwari和古[2]产生单倍体植物花药培养的曼陀罗。这标志着开始的花药培养orpollen文化单倍体植物的生产。进一步的技术专家会诊尼奇和尼奇孤立的小孢子的烟草生产完整的植物。单倍体的应用已被用于改善各种植物[5]。

结论
建立单一细胞培养提供了一个绝佳的机会来调查白纸和植物细胞的潜力。这样的系统有助于我们对相互关系的理解和补充影响细胞的多细胞生物。Thesingle细胞系统有一个作物改良潜力巨大。免费细胞文化permitquick不同化学物质的管理和退出/物质,从而使themeasy目标突变体的选择。此外,单个细胞内人口culturedcells总是显示细胞遗传学的和代谢变化取决于从底子周期的阶段和文化条件。器官性的分化是一个过程的结果去分化后byredifferentiation的细胞。去分化有利于组织细胞生长和resultantdeveloped愈伤组织分生组织随机分裂。这些分生组织,如果providedappropriate体外条件下,将redifferentiate拍摄芽和根(整个plantregeneration)。这个建立的体细胞全能性进行再生。因此,有必要了解各种typesof文化体外,还其增长模式。

引用















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