国内外植物组织培养技术的差距

国内外植物组织培养技术的差距、摘要植物组织培养技术是农业生物技术中最早实现产业化并取得显著经济效益和社会效益的领域，在理论研究和生产实践中具有广泛的应用价值。通过对国内外植物组培的发展概况以及技术差距的分析，指出了我国植物组织培养技术的发展现状、目前存在的主要问题和应采取的措施，并对植物组织培养技术的发展作了展望。关键词：组织培养 概况 差距 展望 Abstract The plant tissue culture technology is agricultural biotechnology as the first realized industrialization and get a remarkable economic and social benefits of the field, in the theoretical research and production practice has wide application value. Through the domestic and international plant tissue and the development situation of the technology gap analysis, and pointed out the plant tissue culture technologys development present situation, the existing problems and the measures should be taken, and the development of plant tissue culture technology are discussed.Key words：Tissue culture situation gap looking目录中文摘要i英文摘要i一、引言1二、国内外植物组织培养的概况1(一) 国内植物组培概况.1(二) 国外植物组培概况.1三、国内外植物组培技术的差距1(一) 国内外植物组培的在发展上差距.1(二) 国内外植物组培在技术创新上的差距.23.2.1在研究的深度方面23.2.2在技术环境及条件控制方面23.2.3在培养方式方面2（三）国内外植物组培在产业化的差距23.3.1在技术与产业结合方面23.3.2在污染率控制方面23.3.3在生产自动化程度方面24、在订单生产方面.33.3.5在监测技术体系方面33.3.6在人员培训方面33.3.7在与其它新技术结合方面3四、我国植物组织培养技术的发展展望3参考文献4一、引言植物组织培养技术是农业生物技术中最早实现产业化并取得显著经济效益和社会效益的领域。植物组织培养技术即植物无菌培养技术，是根据植物细胞具有全能性的理论，利用植物体离体的器官、组织或细胞(如根、茎、叶、花、果实、种子、胚、胚珠、子房、花药、花粉以及贮藏器官的薄壁组织、维管束组织等)，在无菌、适宜的人工培养基及光照、温度等条件下，诱导出愈伤组织、不定芽、不定根最后形成与母体遗传性相同的完整植株。当前，植物组织培养技术得到了快速发展，广泛应用于植物育种、植物脱毒和快速繁殖、植物有用产物生产、植物种质资源保存和交换、遗传、生理、生化和病理研究。植物组织培养技术已经渗透到科研、生产和生活各个领域，必将为社会创造更大的价值和效益。二、国内外植物组织培养的概况（一）国内植物组培概况我国花卉组培研究始干20世纪80年代，目前在广东、海南上海云南，福建、浙江和广西等地，花卉组培苗产业化生产已具规模。据2000年1 2月在兰州举行的植物组培效益与前景高级研讨会上发布我国约有2000个组培室，在上千种植物中建立了组培再生技术，组培苗年产能力可达3亿株，而实际年产量约为05亿株。重点组培公司与实验室有：云南省农科院园艺所花卉研究中心，广州花卉研究中心，中国科学院与广东新会、顺德德两地有关科研单位合作建立的香蕉试管苗厂，广西农业科学院所属的广西植物试管苗有限公司，等等。（二）国外植物组培概况70年代以来，国外组培苗生产发展很快，欧洲许多国家纷纷建立植物繁殖公司，重点是繁殖那些经济价值较高的观赏植物。据欧洲及地中海植物保护组织(EPPO)1991年公报，西欧国家共有248个植物微繁殖公司。80年代后，以商品为目的组培苗生产量以20-30的速度递增，年产组培苗在10万株以上的植物微繁殖公司约占50，年产量大于50万株的公司约占25，整个西欧年产组培苗达2亿多株。世界知名的组培公司与实验室有：色列的SHEM、Benzur苗圃，美国Ball园艺公司、IVerson植物园、Wyford国际公司，印度AVT生物技术实验室、Harrisons Malayalam有限公司，马来西亚的热带实验室与温室苗圃，等等。三、国内外植物组培技术的差距（一）国内外植物组培的在发展上差距自从1902年德国科学家Gotdieb Haberlandt提出植物细胞的全能性理论后细胞全能性研究逐渐成为生物学研究领域的热点而建立在细胞全能性基础上的植物组织培养技术从此逐渐兴起和发展。国外科学家较早地深入研究植物组培技术，如：1934年，美国White通过对番茄离体根的培养，形成了第一个可以正常生长的无性系，从而使非胚器官的培养首先获得成功；1937年，White以种间杂种烟草茎段的形成层为材料，成功地进行了植物组织培养和继代培养；1943年，White出版了专著植物组织培养手册，标志着植物组培技术开始成为一门新兴的科学和技术。此后，更多的国外科学家和学者对植物组培技术不断地进行探索与创新，并建立的许多重点实验室和公司，实现了组培的产业化。而我国对此却鲜有贡献， 仅于1933年，李继侗进行银杏的离体培养时，证明了大小约3mm的幼胚能正常生长。当然，不能以此否定完我国的组培技术。20世纪70年代，我国学者首先完成了20多种植物的花粉培养，使我国在这一领域处于世界领先地位。由于先天的不足，总得来说，目前我国仍处于追逐国际的状态。（二）国内外植物组培在技术创新上的差距3.2.1在研究的系统性方面国外研究品种多，不仅研究种间差异，还研究无性系间的差异。我国虽研究范围广，但系统性差。目前几乎所有现赏植物都曾进行过组织培养，但多数局限干培养的最终结果或围绕结果的几个重要因素的研究。3.2.2在研究的深度方面国外除了研究通过植物组织培养各种途径再生植株外，更为重要的是对植物组织培养苗各阶段的生长特性，遗传稳定性及组培苗田间表现等方面进行了研究。而我国继代培养的代数普遍偏长，且很少追踪组培苗田间表现的研究。32.3在技术环境及条件控制方面国外在组织培养技术及培养环境条件控制方面的工作做得更细，更精，根据不同种类，不同生长阶段在培养条件上进行不同控制。这些研究对于促进植物组培快繁技术体系的完善和实现组培苗商品化、工厂厂化生产都是十分必要的。国内有关组织培养方面的研究报道，重复性研究很多但试验结果的可重复性较差，多数报道只有结果，对所采用的技术手段和原因分析较少。3.2.4在培养方式方面发达国家采用穴盘营养液无糖培养方式有效地降低了成本，其培养室内的光照，光质，光周期，温湿度、二氧化碳浓度等全部采用自动控制。而我国多数还是采用基质容器的粗放培养。（三）国内外植物组培在产业化的差距3.3.1在技术与产业结合方面发达国家特别注重产业化，从事组织培养的研究机构都与产业相结台，他们征实验研究、开发推广到生产试验上的经费投放之比为1：10：lOO。而我国的研究机构大多游离于产业之外，使技术和产业分离。加之科研主管部门的研究经费大多投入在前期的基础研究上，而对中试和进一步产业化的投入则远远不足，这就是导致我国目前组培育苗产业化程度不高的主要原园之一。3.3.2在污染率控制方面国外新型工厂化组培苗的生产，从培养基的制备、消毒、存储，植物的接种、培养、观察等都是在无菌工作间进行的，降低了污染率，提高了工作效率。而在国内，由于资金有限，除了在接种台上必需的无菌操作外，其它的都是在自然空气中，加之培养室环境控制不好，污染率较高，致使损失严重。此外，国外组培设施设备、环境条件和人员素质优于我国，对组培产业化生产的管理比较规范，并使用比较合理的防污染药剂，组培的污染率可以控制任5以内。但我国组培室周围大都没有隔离，组培苗的污染率往往超过5%。还有就是缺少管理经验，对污染的危害性认识不足，缺乏对污染源的诊断与对症下药。3.3.3在生产自动化程度方面在组培产业化中为节省人工，减轻强度，国外已开始在培养基容器的清洗，培箨基配制、分装、灭菌和搬运中建立自动化和半自化生产线和设备。现代他的智能化温室较普遍用于植物组培苗的移栽，并用电脑进行自动控制。而国内目前组培苗的生产尚未实现机械化与自动化。仍以人工为主，存在速度慢、劳动强度大，成活率低。生产成本高等问题。3.3.4在订单生产方面国外的组培公司都是按订单进行生产，国内普遍存在组培计划，生产段销售脱节问题。组培苗工产业化生产是一个系统程，只要其中的任何一个环节出现问题，都会影响到整个生产计划和任务的完成。所以征制定计划时要充分考虑到各种可能发生的情况，同时又不能能把余地留得太大，以免生产过多造成浪费和增加成本，或者不能按订单提供相应的产品。3.3.5在监测技术体系方面荷兰已着手对组培质量监测技术体系进行研究。设在荷兰的SBW组培蛮验掌研究项目负责人彼得范德林特指出，为保证培养及生产工序的质量，必须实施一套标准化程序。范德林特说，质量包括很多方面，但有两个因素是非常重要的：一是产品的质量，另一个是生产工序的质量。而后者可以通过世界公认的生产标准认证如ISO或HACCP得到保障。关于组培技术标准方面，在国际上由于大多数大的组培工厂都是公司性质，出于商业机密，基本不将组培技术标准公布于众。到木前为止，尚未见有国际标准、国家标准。3.3.6在人员培训方面农业发达的国家和地区，农业专业技术人员都是经过严格培训的，而我国除了少部分农业技术员有机会接受专业技术培训外，大多数从事农业的人员都没有得到很好的培训。特别是组培业，很多参与组培厂管理和技术工作的人员都是工作后才真正接触组培，边工作边学习。少部分专门从事组培研究的专家却不能直接参与生产和管理，使得技术和管理不能有机地结合，从而影响了产效，尤其是能有机会出国接受专业培圳的人更是微乎其微。这种状况也影响了我国组培产业的研究和发展。3.3.7在与其它新技术结合方面国外组培产业斗始向规模化、产业化、综台化和多样化发展，并与计算机技术、信息技术自动化技术以及新材料结合，不仅进行植物的组培快繁，而且通过信息网络，进行组培生产和经营管理，以节省时间，提高生产效率，使组培产业化能持续健康发展。而国内组培事规模和档次不一，有的规模投入过大，设计不科学，装备不配套，难以以堵转和赢利；有的过于简陋，规模太小、难以投入生产使用；有些组培室建成后，由于缺乏市场、技术、人才和管理，处于闲置状态。四、我国植物组织培养技术的发展展望由于国|内外在组培业上存在明显的差距，我国必须在注重以下各点：一是加强国际合作，引进新技术。组培产业的发展关键在于技术的创新，由于我国缺乏相关的技术基础，引进成为了我国技术创新的第一步，在模仿中进步，是我国组培技术发展的必经之路。二是学习并运用国外成功的经营管理措施。产业化的成败决定于经营管理方法的科学与否，部门的设置、制定生产计划、人员管理、生产过程管理、生产管理和销售管理等方面都必须科学合理、可行。三是利用本土资源，大力投资发展组培产业。我国组培产业尚处于发展初期，发展前景与市场非常广阔。在劳动力成本已成为发达国家降低试管苗生产成本的重要制约因素前提下，组培产业的东移（主要是东南亚国家）和南移（拉美国家）将成为一大趋势。我国在地理气候，植物资源及技术储备上，有许多优势。我们应该利用本土资源优势培育特色产品并努力开拓国际市场，促进我国组培产业规模化发展，提高组培产业规模化发展，提高组培技术成果的商业性转化。此外，我国的中草药是一份人类宝贵的财富，但很多种中草药资源匮乏，产量不足，甚至濒于灭绝。如果能利用组织和细胞培养的方法在实验室内生产，不再依附于自然环境，不仅可以解决现有困难，而且可以通过筛选高产有效成分的细胞系，来提高其药用价值。还有，带动我国组培苗商品化发展的重要原因是为外方提供“组培苗代加工”业务。外方提供新培育的无病毒植物种源，经过我国组培快速增殖后成为商品苗，再返销国外。这种三角关系为我国组培技术与国际接轨，使我国组培苗成为国际性商品提供了极好的机遇。参考文献1沈海龙.植物组织培养M.北京:中国林业出版社，2005.1-12,247-2672植物组培网. 植物组培的应用前景EB/OL. 3植物组培网. 够带来全球经济利益的组培产业国内外发展现状EB/OL. 4 徐刚,陈剑平,汪一婷,吕永平,牟豪杰.J.国内外植物组培技术的差距，2008(3).5 文惠民.J植物组织培养技术及应用前景,2011(2).6齐春华.J植物组织培养技术的发展现状及方向,2011,4(202).7 王勇智.J浅谈我国植物组织培养的发展及展望,2011(4)8张建.J植物组织培养技术的发展历程,2002(5).9 梁称福.J植物组织培养研究进展与应用概况, 2005,23 (4) : 99-10