¿Cuáles son los productos de cultivo de células vegetales?
En la actualidad, el cultivo de tejidos vegetales se ha utilizado ampliamente en el mejoramiento de cultivos en el país y en el extranjero, y se han logrado grandes avances en los siguientes aspectos:
1 Las plantas haploides en reproducción haploide a menudo no producen frutos. Cuando se tratan con colchicina en cultivo, los cromosomas se pueden duplicar para convertirse en plantas diploides homocigotas. La aplicación de esta técnica de cultivo en la reproducción se denomina reproducción haploide. La reproducción haploide tiene las ventajas de alta velocidad, alta eficiencia y obtención de genotipos homocigotos al mismo tiempo. Por lo tanto, la reproducción de haploides mediante cultivo de anteras o polen es un método de reproducción completamente nuevo. y comenzó a cultivar nuevas variedades de cultivos para plantaciones a gran escala. En materia de reproducción haploide, los científicos chinos han realizado contribuciones destacadas. En 1974, se obtuvo con éxito la primera variedad de cultivo nueva del mundo, la variedad de tabaco Shanyu 1. Posteriormente, se obtuvieron nuevas variedades de cultivos como el arroz Zhonghua No. 8, Jinghua 1 y el trigo Danjing 92-2097. También se han obtenido un gran número de nuevas cepas para el cultivo de flores de diversos cultivos. La provincia de Henan ha logrado resultados fructíferos en el cultivo y mejoramiento de anteras, y ha cultivado excelentes variedades (líneas) como Peihua 28, Peihua 2321, Xiamai 1, Yumai 1, Yumai 37, Huataizao y Yumai 60, que se han promovido durante 700 años. .
2. Cultivo de embriones En la hibridación interespecífica de plantas o hibridación a distancia, la esterilidad híbrida trae muchas dificultades a la hibridación a distancia. El cultivo temprano de embriones in vitro puede permitir que los embriones se desarrollen normalmente y produzcan con éxito descendencia híbrida. Se puede obtener una gran cantidad de poblaciones con las mismas características mediante la reproducción clonal. El cultivo de embriones se ha realizado con éxito en más de 50 familias y géneros. En cruces distantes, los óvulos no fertilizados pueden aislarse y fertilizarse in vitro con polen heterogéneo. Los embriones híbridos resultantes se desarrollan hasta convertirse en plantas completas en un tubo de ensayo, lo que se denomina "fertilización in vitro". El cultivo de endospermo puede obtener plantas triploides, lo que abre una nueva forma de inducir plantas triploides. Después de la duplicación triploide, se pueden obtener plantas hexaploides y se pueden obtener nuevas variedades poliploides.
3. Fusión celular. Mediante la fusión de protoplastos se puede superar parcialmente la incompatibilidad de la hibridación sexual y se pueden obtener híbridos somáticos, creando así nuevas especies o generando variedades excelentes. Esta es la aplicación más importante del cultivo de tejidos. Aspectos atractivos. Se han obtenido más de 40 híbridos de células somáticas, callos y algunas de ellas, algunas de las cuales se diferenciaron aún más en plántulas. Actualmente, la tecnología de fusión de protoplastos se ha aplicado a plantas que nunca han sido hibridadas, como tomates y patatas, tabaco y dragones. Jiezi et al. obtuvieron híbridos interespecíficos, pero estos híbridos no tienen valor de aplicación práctica. A medida que las tecnologías de fusión, selección y cultivo de protoplastos continúen madurando y desarrollándose, se espera que en el futuro se obtengan más híbridos de células somáticas y nuevas variedades de cultivos económicos con cierto valor de aplicación.
4. Ingeniería genética Utilizando métodos de ingeniería genética, se puede cortar el gen diana y el gen extraño se puede integrar en el genoma de la planta a través de un vector. Si esta investigación tiene éxito, superará la ceguera en el mejoramiento de cultivos y la transformará en la manipulación de la variación genética de los cultivos de acuerdo con las necesidades de las personas y el cultivo de variedades excelentes. Esta investigación se encuentra actualmente en sus inicios y el trasfondo genético de las plantas es más complejo que el de los procariotas. Por lo tanto, será conveniente utilizar la ingeniería genética para lograr la mejora de los cultivos para aumentar el rendimiento y mejorar la calidad.
5. Los mutantes de células cultivadas, ya sean cultivos de callos o cultivos celulares, se encuentran en un estado meristemático sin cambios y se ven fácilmente afectados por las condiciones de cultivo y las presiones externas (como rayos, productos químicos) inducidas por la influencia, los mutantes. Se descartan los útiles para el hombre y se crean nuevas variedades. Especialmente para algunos rasgos que son difíciles de inducir mutaciones y tienen bajas tasas de mutación, el cultivo celular se utiliza para la inducción, detección e identificación. La cantidad de células tratadas es mucho mayor que la cantidad de individuos tratados, por lo que es posible seleccionar algunos rasgos con tasas de mutación extremadamente bajas. Como inducir enfermedades de las plantas y resistencia a insectos, resistencia al frío, tolerancia a la sal, toxicidad de herbicidas y cambios fisiológicos y bioquímicos, etc., proporcionando una gran cantidad de materiales de mutación para una mayor detección y mejoramiento. En la actualidad, mediante este método se han seleccionado mutantes con resistencia a enfermedades, tolerancia a la sal, alto contenido de lisina, alto contenido de proteínas y alto rendimiento, y algunos de ellos se han utilizado en la producción.
(2) Aplicación en la desintoxicación de plantas y propagación rápida
Las plántulas libres de virus y la propagación rápida in vitro son actualmente los aspectos más utilizados y eficaces del cultivo de tejidos vegetales. Muchos productos agrícolas contienen virus, especialmente plantas asexuales como patatas, boniatos, fresas, ajos, etc. Sin embargo, no todas las partes de una planta infectada portan el virus, y White descubrió ya en 1943 que las concentraciones de virus cerca de los puntos de crecimiento de las plantas eran bajas o incluso inexistentes.
Si se utiliza un cultivo de tejidos y se toman puntas de tallos de cierto tamaño para el cultivo, las plantas regeneradas pueden estar libres de virus, obteniendo así plántulas libres de virus, y luego usar plántulas libres de virus para la propagación, de modo que los cultivos plantados no o rara vez producen virus. En la actualidad, el cultivo de tejidos se ha utilizado con éxito en importantes cultivos comerciales como la caña de azúcar, la piña, el plátano y la fresa. Los explantes utilizados no se limitan a las puntas de los tallos, también se pueden utilizar otros explantes como yemas laterales, escamas, hojas, bulbos y raíces.
Dado que la característica sobresaliente del cultivo de tejidos es la rápida reproducción de los cultivos, la reproducción de algunas variedades de cultivos "famosas, excelentes, especiales, nuevas y extrañas" con bajos coeficientes de reproducción es de mayor importancia. Las plántulas libres de virus, las razas raras recién introducidas, las plantas individuales excelentes, las plantas en peligro de extinción y las plantas genéticamente modificadas se pueden propagar rápidamente en tubos de ensayo y no se ven afectadas por la región ni el clima. Proporcione rápidamente grandes cantidades de semillas de papa y plántulas de alta calidad. Los tallos de papa libres de virus, las plántulas libres de virus y las semillas de papa libres de microvirus se utilizan ampliamente en la producción de papa, resolviendo fundamentalmente el problema de la degradación de la papa. En la actualidad, algunas o la mayoría de las plantas ornamentales, cultivos hortícolas, árboles económicos, cultivos de propagación vegetativa, etc. reciben plántulas mediante propagación rápida in vitro. Las plántulas in vitro han aparecido en el mercado internacional y se han industrializado.
(3) Aplicación en productos vegetales útiles
A través del cultivo a gran escala de tejidos o células, es posible producir todos los compuestos orgánicos naturales que necesita el ser humano, como proteínas y grasas. , azúcar, drogas, especias, alcaloides y otros compuestos activos. Por ello, este campo ha despertado un gran interés en los últimos años, y muchos sectores industriales han invertido en investigación. En la actualidad, existen más de 20 tipos de tejidos de cultivo vegetal con sustancias más efectivas que las plantas originales y se han obtenido más de 100 patentes a nivel internacional. Se están realizando investigaciones sobre el uso del cultivo de tejidos para producir microorganismos y fármacos o principios activos que no pueden sintetizarse artificialmente, y algunos de ellos han sido puestos en producción industrial, y se espera que haya un mayor desarrollo en el futuro.
(D) Aplicación en la conservación e intercambio de recursos de germoplasma vegetal.
La producción agrícola se basa en los recursos de germoplasma existentes. Debido a la competencia entre los desastres naturales y los seres vivos y al impacto de las actividades humanas en la naturaleza, un número considerable de especies de plantas han desaparecido o están desapareciendo de la tierra. La extinción de especies biológicas con características genéticas únicas es una pérdida irreparable. La preservación de germoplasma a baja temperatura utilizando métodos de células y tejidos vegetales puede ahorrar en gran medida mano de obra, recursos materiales y tierra, y también facilitar el intercambio y la transferencia de recursos de germoplasma. Prevenir la propagación artificial de plagas y enfermedades dañinas brinda esperanza para la preservación y rescate de genes útiles. Por ejemplo, las suspensiones celulares de plantas como la zanahoria y el tabaco pueden reanudar el crecimiento y regenerar las plantas después de haber sido almacenadas a bajas temperaturas de -20 °C a -196 °C durante varios meses.
(E) En investigaciones genéticas, fisiológicas, bioquímicas y patológicas.
El cultivo de tejidos ha impulsado el estudio de la genética, fisiología, bioquímica y patología vegetal y se ha convertido en un método rutinario para la investigación científica vegetal. Las plantas diploides haploides y homocigotas obtenidas de cultivos de anteras y polen son materiales excelentes para estudiar la citogenética. En el cultivo celular, es fácil provocar mutaciones y cambios cromosómicos, obteniendo así nuevos cultivos, como líneas adicionales, líneas de sustitución y líneas de translocación, lo que abre nuevas formas de estudiar la ingeniería de teñido.
El cultivo celular y el cultivo de tejidos proporcionan medios muy potentes para estudiar las actividades fisiológicas de las plantas. El cultivo de tejidos vegetales ha realizado muchas investigaciones sobre nutrición mineral, nutrición orgánica, sustancias activas del crecimiento, etc., lo que es útil para comprender los problemas de nutrición de las plantas. El cultivo unicelular es ideal para estudiar el metabolismo fotosintético de las plantas y el cultivo fotoautótrofo también ha resultado muy eficaz en los últimos años. El cultivo de tejidos celulares también es muy útil en el estudio de la biosíntesis celular. Por ejemplo, al encontrar la ubicación de la nicotina en el tabaco, el cultivo celular resulta conveniente para el estudio de la patología. Por ejemplo, la resistencia a las enfermedades de las plantas se puede identificar mediante el cultivo de una sola célula o de protoplastos, y los resultados están disponibles en unos pocos días.