Aplicación del cultivo de tejidos en el cultivo de tejidos 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) Mejoramiento de haploides Haploide Las plantas 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 la primera nueva variedad de cultivo del mundo, la variedad de tabaco Shanyu 1. Posteriormente, se obtuvieron nuevas variedades de cultivos cultivadas en regiones 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. Se han cultivado excelentes variedades (líneas) como Peihua 28, Peihua 2321, Xiamai 1, Yumai 37, Huahua 9, Huatezao y Yumai 60, que se han promovido a más de 7. millones de acres. Clasificado entre los mejores del país.
(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 generen con éxito descendencia híbrida. A través de la reproducción clonal, se puede obtener una gran cantidad de poblaciones con las mismas características. El cultivo de embriones se ha realizado con éxito en más de 50 familias y géneros. En cruces distantes, los óvulos no fertilizados se pueden separar y utilizar en diferentes flores en tubos de ensayo.
El polen germina y se fertiliza en el óvulo, y el embrión híbrido resultante se desarrolla hasta convertirse en una planta completa en el tubo de ensayo. Este método se llama "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 puede obtener hexaploide y se pueden generar nuevas variedades poliploides.
(3) Fusión celular A través de la fusión de protoplastos, la incompatibilidad de la hibridación sexual se puede superar parcialmente y se pueden obtener híbridos somáticos para crear nuevas especies o generar variedades superiores. Este es el método más prometedor para aplicaciones de cultivo de tejidos. Aspectos atractivos. En la actualidad se han obtenido más de 40 híbridos somáticos y callos interespecíficos, intergenéricos e incluso interfamiliares, algunos de los cuales se han diferenciado aún más en plántulas. Se pueden obtener híbridos intergenéricos a partir de plantas no híbridas mediante la tecnología de fusión de protoplastos, como el tomate y la patata, el tabaco y las solanáceas, la mostaza y la colza, 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) Es completamente posible que la ingeniería genética corte el gen objetivo a través de un vector e integre el gen extraño en el genoma de la planta. Si esta investigación tiene éxito, superará la ceguera en el mejoramiento de cultivos, manipulará la variación genética de los cultivos de acuerdo con las necesidades de las personas y se convertirá en 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, es necesario
Mejorar el rendimiento y la calidad de los cultivos mediante la ingeniería genética será un problema que deberá resolverse en el siglo XXI.
(5) Los mutantes de células cultivadas, ya sean cultivos de callos o cultivos celulares, se encuentran en un estado meristemático constante y se ven fácilmente afectados por las condiciones de cultivo y las presiones externas (como rayos, productos químicos). Son inducidos y Los mutantes útiles para los humanos se seleccionan para generar nuevas variedades. En particular, se llevaron a cabo la inducción, detección e identificación de cultivos celulares para algunos rasgos que son difíciles de inducir mutaciones y tienen bajas tasas de mutación.
El número de células que se procesan actualmente es mucho mayor que el número de individuos que se procesan, 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, resistencia a herbicidas y plantas mutantes fisiológicas y bioquímicas, proporcionando abundantes materiales de mutación para una mayor selección 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.
2.2 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 el método de cultivo de tejidos, se toman puntas de tallo de cierto tamaño para el cultivo y las plantas regeneradas pueden estar libres de virus, obteniendo así plántulas libres de virus, y luego las plántulas libres de virus se usan para la propagación, de modo que los cultivos cultivados de esta manera 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 brotes. Se pueden aplicar otros cultivos como brotes laterales, escamas, hojas, bulbos y raíces. Dado que la característica sobresaliente del método de cultivo de tejidos es la rápida propagación de cultivos, para la propagación de algunas variedades de cultivos "famosas, excelentes, especiales, nuevas y exóticas" con bajos coeficientes de reproducción, también es adecuado para plántulas libres de virus, nuevas La reproducción, la reproducción recién introducida, la reproducción escasa y las excelentes plantas individuales, plantas en peligro de extinción, genes, etc., tienen una gran importancia. Al mismo tiempo, puede reproducirse entre decenas de miles y millones de veces más rápido que los métodos convencionales, proporcionando una gran cantidad de semillas de patatas y plántulas de alta calidad en el momento oportuno. Los tallos de papa libres de virus, las plántulas libres de virus y las semillas de papa libres de microvirus se han utilizado 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.
2.3 Aplicación en la producción de 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, grasas, azúcares, medicamentos, fragancias, biosellos 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, las sustancias eficaces en los tejidos cultivados de unas 20 clases de plantas son superiores a las de las plantas originales. Se han obtenido más de 100 patentes en el mundo. En los últimos años, el cultivo unicelular para la producción de proteínas ofrecerá amplias perspectivas para la producción de materias primas para las industrias alimentaria y de piensos. 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.
2.4.Aplicación en la conservación e intercambio de recursos de germoplasma vegetal
La producción agrícola se realiza sobre la base de 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 del germoplasma a baja temperatura utilizando métodos celulares y de tejidos vegetales puede ahorrar en gran medida mano de obra, recursos materiales y tierra, y también facilitar el germoplasma.
El intercambio y transferencia de recursos previene la propagación artificial de plagas y enfermedades dañinas, y trae esperanza para la preservación y rescate de genes útiles. Por ejemplo, las suspensiones celulares de plantas como las zanahorias y el tabaco pueden almacenarse a bajas temperaturas, de -20 °C a -196 °C, durante varios meses, pero aún pueden volver a crecer y regenerar las plantas.
2.5 Aplicación en investigación genética, fisiológica, bioquímica y patológica
El cultivo de tejidos ha promovido la investigación en genética, fisiología, bioquímica y patología vegetal y se ha convertido en una parte importante de la investigación científica vegetal. método convencional. Las plantas diploides haploides y homocigotas obtenidas de cultivos de anteras y polen son materiales excelentes para estudiar la citogenética. Es fácil provocar mutaciones y cambios cromosómicos en cultivos celulares, obteniendo así nuevos cultivos, como líneas adicionales, líneas de sustitución y líneas de translocación. Abre una nueva forma de estudiar ingeniería de teñido. El cultivo celular y el cultivo de tejidos proporcionan medios muy poderosos para estudiar las actividades fisiológicas de las plantas. El cultivo de tejidos vegetales ha llevado a cabo muchos estudios sobre nutrición mineral, nutrición orgánica, sustancias activas del crecimiento, etc., lo que es útil para comprender los problemas de nutrición de las plantas. Los cultivos unicelulares son ideales para estudiar el metabolismo fotosintético de las plantas. En los últimos años, las investigaciones sobre cultivos fotoautótrofos también han sido muy fructíferas. El cultivo de tejidos celulares también es muy útil en el estudio de la biosíntesis celular, como por ejemplo para descubrir dónde se encuentra la nicotina en el tabaco.
El cultivo celular proporciona comodidad para la investigación patológica, como la identificación de la resistencia a enfermedades de las plantas mediante el cultivo de células individuales o de protoplastos, y los resultados se pueden obtener en unos pocos días.
2.6. Investigar tecnología de cultivo de tejidos abierto para resolver problemas globales
Utilizar vasos de plástico desechables y envoltorios de plástico para alimentos como recipientes de cultivo y materiales de sellado, y agregar agentes bacteriostáticos para inhibir sin contaminación de El medio de cultivo, las plántulas de cultivo de tejidos vegetales calificadas y robustas se pueden cultivar rápidamente en un invernadero con iluminación natural. Recientemente, el proyecto pasó la revisión de nueve expertos y académicos, entre ellos Chen Junyu, académico de la famosa Academia China de Ingeniería. Los expertos creen que, en vista de la limitación de que el cultivo de tejidos vegetales debe realizarse en un entorno estrictamente estéril, este estudio desarrolló un agente bacteriostático altamente eficaz. Después de agregar agentes bacteriostáticos al medio de cultivo, el medio de cultivo tiene el efecto de inhibir el crecimiento de hongos y bacterias y no tiene efectos adversos sobre el crecimiento de las plantas dentro de un rango de concentración inhibidor limitado. Por lo tanto, en el proceso de cultivo de tejidos vegetales, se puede omitir el proceso de esterilización a alta presión del medio de cultivo y la inoculación se puede realizar sin una mesa de trabajo limpia. Este es un gran avance en la historia de la tecnología del cultivo de tejidos vegetales. el primero de su tipo en el país y en el extranjero; el uso de plástico de polietileno ordinario. El vaso reemplaza los productos tradicionales de plástico de polipropileno y vidrio de alta temperatura y alta presión, y la tecnología de uso de película de conservación de alimentos para reemplazar la película de sellado también es la primera en el país y en el extranjero. . El perfecto protocolo abierto de cultivo de tejidos vegetales propuesto por el instituto y el medio de cultivo comercial desarrollado a partir de agentes bacteriostáticos de la medicina tradicional china han reducido en gran medida el costo del cultivo de tejidos vegetales, acercando la tecnología de alta precisión del cultivo de tejidos vegetales al público en general, y permitirá Definitivamente acelerar el desarrollo del cultivo de tejidos vegetales en nuestro país. El ritmo de industrialización del cultivo de tejidos promueve el desarrollo del cultivo de tejidos.