植物脱毒的方法细胞工程论文
海南大学公选课
细胞工程结课论文
题目:《植物脱毒的方法》
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完成日期:2012年5月6日
植物脱毒的方法
肖宁
材料与化工学院生物工程2班
摘要:植物病毒是制约花卉产业发展的重要因素,通过茎尖处理、茎尖结合热处理、冷处理、化学药剂处理
及愈伤组织处理等方法可以去除植物病毒。通过查阅国内外研究文献和资料,综合阐述了茎尖培养脱毒、热
处理脱毒、化学药剂培养脱毒、愈伤组织脱毒、冷处理脱毒等方法。
关键词: 组织培养;;脱毒;;茎尖培养
很多无性繁殖的植物和花卉多带有病毒,例如,马铃薯、甘草、草莓、大蒜等经济作物,
以及康乃馨、菊花、郁金香、水仙、百合等花卉。病毒积累对于花卉而言会影响其观赏效果,
对于经济作物会影响质量与产量。为了防治病毒病,多年来植物学家们从各方面寻求解决的
方法。人们发现对植物进行脱毒,不但可以减轻病毒危害,增加产量而且尽可能小的伤害植
物。然而如何进行脱毒?就是我们下面所要探讨的。
关于脱毒历史悠久,在11世纪就出现了热处理脱毒法,最早也解决了一些作物的病毒病
害问题。到了上世纪50年代发展的植物组织培养技术为脱毒提供了一条有效途径。现在植物
的脱毒技术有多种,其中应用最广泛的有三种:热处理法、茎尖培养脱毒法、抗病毒药剂法、
但在具体的操作过程中往往将不同的方法结合起来应用效果会好。
(1)热处理法:其依据是病毒和寄主植物对高温的忍耐性存在差异,使植物 的生长速度超过病毒的扩散速度,而得到一小部分不含病毒的植物分生组织,再进行无毒个
体培育。其主要影响因素有温度和时间。通常是温度越高、时间越长、脱毒效果就越好,但
是同时植物的生存率却呈下降趋势。所以温度选择应当考虑脱毒效果和植物耐性两个方面。
也有人实验发现:变温处理比恒温处理植株死亡率低,脱毒效率高。热处理脱毒法已应用多
年,被世界多个国家利用。该项技术的优点是要求的设备条件比较简单,脱毒操作也比较容
易。主要缺点是脱毒时间长,脱毒不完全,仅对一些圆形病毒或者扇形病毒有效,另外该方
法脱毒也有一定的局限性。有些耐高温的病毒,比如烟草花叶病病毒(TMV)这类杆状病毒就
不能用这种方法脱除。
(2)茎尖培养脱毒法:其依据是植物体内病毒靠维管束系统移动,分生组织中没有维
管束存在,病毒只靠胞间连丝移动,速度很慢,难以追上生长活跃的分生组织,所以旺盛生
长的根尖、茎尖一般都无病毒或很少有病毒分布。其主要影响因素只有茎尖大小,一般要求
茎尖长度小于1mm。技术上通常切取茎尖越小,脱毒效果越好,但是茎尖培养的成活率变低。但对于木本植物来说,由于其分生组织在离体条件下很难控制其生长发育或者其形成的苗不易生根。所以在脱毒时可以采用微嫁接的方法,即,将分生组织嫁接到试管中繁殖的砧木上,得到完整植株。茎尖培养脱毒法脱毒率高,脱毒速度快,能在较短的时间内得到较多的原种繁殖材料,现在茎尖培养脱毒法已经成为植物无毒苗生产中应用最广泛的一种方法。但这种方法存在的缺点是植物的存活率低。为了克服这一缺点,现在经常是将热处理与茎尖培养相结合来使用。热处理与茎尖培养相结合之所以能够提高脱毒效果,是由于热处理可使植物生长本身所具有的顶端免疫区得以扩大,有利于切取较大的茎尖(在1mm 左右),从而能够提高培养或嫁接的成活率。
(3)抗病毒药剂法:其依据是抗病毒药剂在三磷酸状态下会阻止病毒RNA帽子结构形成。在早期破坏RNA聚合酶的形成;在后期破坏病毒外壳蛋白的形成。常用抗病毒化学药物:有三氮唑核苷(病毒唑)、5-二氢尿嘧啶(DHT)和双乙酰-二氢-5-氮尿嘧啶(DA-DHT),盐酸吗啉双胍(C5H14N5Cl)、土霉素(C22O9H31N2)等。以上这些药物常常通过直接注射到带病毒的植株上,或者加到植株生长的培养基上。经过抗病毒药剂处理的嫩茎,切取茎尖,再进行组织培养,就会提高脱毒率和成活率。不过这种方法一般要与茎尖培养相结合应用,效果更好。
(4)其他脱毒方法:花药培养法 、愈伤组织培养法 、 胚珠培养法。
经过脱毒处理的植株是否还存在病毒,必须经过病毒学检测才能确定。可靠的病毒检测方法与建立有效的脱毒方法同等重要。传统上一直沿用的检测方法是目测法,但是这种方法无法剔除潜隐性病毒。后来出现的指示植物法,扩大了检测范围。近年来随着生物科学的迅猛发展,免疫学方法,分子生物学方法等许多先进的理化技术的应用,促进了病毒检测技术的改进与发展。常用的方法有指示植物法、免疫学方法、分子生物学法,此外,还有PCR微量板杂交法,蛋白质电泳法等也可以用来检测植物病毒。
(1)指示植物法:指示植物鉴定(indicator test plants) 所谓指示植物是指具有能够辨别某种病毒的专化性症状的寄主植物。 每种病毒都有自己敏感的植物,例如: 马铃薯病毒的敏感植物有千日红、黄花烟、心叶烟、毛叶曼佗罗 。大丽花病毒的敏感植物为:矮牵牛、黄瓜、苋色蓠 。菊花病毒:矮牵牛、豇豆 。
(2) 血清鉴定(serologic test) :试管沉淀反应;免疫双扩散;酶联免疫吸附测定(ELISA)。
(3)C 电镜检查法 :采用电子显微镜,可直接观察样品材料有无病毒存在,还可以进一步鉴定病毒颗粒大小、形状和结构,这些特征相当稳定,因此电镜检查法即准确又有效,但需要有一定的设备和技术。
(4)D 分子检测法 :例如RT-PCR(Reverse Transcription-Polymerase Chain Reation)
将待测的样品的总RNA与cDNA合成的试剂盒进行反应,合成cDNA,然后利用病毒DNA特有的序列设计引物进行PCR反应,即可知道在寄主中是否有病毒基因的表达。
实例:1.马铃薯是用块茎种植的无性繁殖作物,在生长期间容易被病毒侵染造成 病毒性退化,并常受晚疫病、环腐病、青枯病和黑胫病等多种病害侵袭。所 以马铃薯虽然是高产作物,但常常并不高产、稳产。特别是病毒性退化,是各地马铃薯生产的主要威胁。为了解决这一问题,我国于70 年代引进了马铃 薯茎尖脱毒技术,80年代逐渐普及到各省、市、自治区。现在许多研究单位 均已掌握了马铃薯脱毒苗的生产与快繁技术,脱毒薯正在迅速推广,并比一 般种薯增产30%~50%,甚至一倍以上,很受农民欢迎。同时我国各地在马铃薯生产过程中,因地制宜地创造了多种保种技术,如一季作地区的夏播留种;中原二季作地区的阳畦留种和春季早收留种并实行秋播;云南一些地区的三季薯留种法等。这对防止马铃薯种薯的迅速退化和减产都有显著作用。脱毒薯和留种技术相结合,既能增产,又能延长种薯使用年限。
参考文献:
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