植物細胞中的基因克隆以及為什麼克隆植物?
關鍵詞
營養繁殖,無性繁殖,繁殖,真菌,細菌。
簡介
植物克隆是一種營養繁殖植物的技術,其中將來源植物的莖或根的一部分放置在合適的培養基中,例如潮溼的土壤、盆栽混合物、椰糠或岩棉。插條會產生新的根、莖或兩者兼而有之,從而成為獨立於母體的新的植物。
無性繁殖是許多物種中自然發生的一種現象,包括大多數植物和一些昆蟲。植物是倖存者,它們在地球上生存的時間比第一批動物還要早。植物可以自然地克隆自己,使用許多不同的方法,例如壓條、匍匐莖或塊莖。在穩定的、不變的環境條件下,克隆對植物來說是一種優勢。
植物能夠適應地球上每一個環境的原因之一是它們獨特的繁殖方法。另一方面,大多數植物可以透過克隆從單個親本無性繁殖後代。由於母株在該環境中生長良好,因此其克隆也可能存活並繁殖。克隆開始時是母株的多細胞部分,可以快速生長並佔據區域。
人工克隆植物是根據物種的不同使用不同的方法進行的。一些克隆方法利用植物自然產生的後代志願者,並將它們與母株分離。
這種克隆通常更快,成功率更高,因為母株在後代發育過程中通常會為其提供水分和養分。其他型別的克隆方法包括分離母株的碎片或一部分,並在理想的溫度、光照和溼度條件下生長。
一些常見的植物克隆方法包括扦插、嫁接、壓條和組織培養。這是一種植物、真菌和細菌使用的繁殖方法,也是克隆菌落自我繁殖的方式。這些生物的例子包括藍莓植物、榛樹、顫楊樹、肯塔基咖啡樹、楊梅和美國楓香。
為什麼克隆植物?
透過克隆培育植物是一種有益的方法,因為它可以確保後代植物具有與其母株相同的特徵和性狀。克隆的好處在於它可以持續地生產出與母株具有相同理想性狀的植物。
幾個世紀以來,植物一直透過莖插或整株分割進行“克隆”,也許可以追溯到農業的起源。當從植物上取下一段插條並將其培育成新的植物(營養繁殖)時,您就是在克隆原始植物,因為新植物與供體植物具有相同的基因構成。
營養繁殖之所以有效,是因為插條的末端會形成一群稱為愈傷組織的未分化細胞。例如,葡萄、馬鈴薯和香蕉。莖插、根插、接穗插、芽插、葉插是一些常見的方法。
組織培養和克隆在培育基因工程產生的相同植物方面很重要。在這種方法中,繁殖是透過取下專門的根的部分,將其分解成根細胞並在富含營養的培養基中培養細胞來完成的。在培養中,特化細胞會脫分化成愈傷組織。
然後可以用適當的植物激素刺激愈傷組織生長成新的植物,這些植物與最初取下根塊的植物相同。園藝家廣泛使用此程式來培育珍貴的蘭花和其他稀有花卉。它也恰好是最困難的,需要相當多的經驗才能做好。
嫁接和芽接是園藝技術,用於將兩株或多株植物的部分連線在一起,使它們看起來像一株植物一樣生長。在嫁接中,一株植物的上部(接穗)生長在另一株植物的根系(砧木)上。在芽接過程中,從一株植物上取下芽並在另一株植物上生長。
在決定克隆什麼時,還需要考慮的另一件事是植物是雙子葉植物還是單子葉植物。雙子葉植物是指發育出不同分支的植物(草本植物、甜菜、藤本植物等),而單子葉植物則只有一根莖(蘆筍、玉米、洋蔥等)。對於克隆來說,雙子葉植物會更成功,因為它們有可以切割和克隆的分支,同時保持原始植物完整。草本植物的克隆傳統上表現良好——一些值得嘗試的品種包括百里香、鼠尾草、羅勒和薄荷。
植物克隆的優點
一些優點包括
- 所有植物都具有相同的基因型,因此也具有相同的表型。
- 產生的植物沒有疾病。
- 可以對植物進行基因改造,使其對某些疾病具有免疫力。
- 基因改造使種植者能夠確保植物具有非常獨特的特徵。
- 該過程快速且可以產生大量的新植物。
- 產生的幼苗可以輕鬆地運輸到其他地點。
- 難以從種子中培育的植物可以透過植物克隆來生產。
- 植物可以在任何國家、任何季節種植。
- 可以繁殖稀有和瀕危物種,以防止其滅絕。
- 可以從基因改造的細胞/組織中培育出完整的植物。
- 使用栽培品種可以避免植物雜交和從種子中生長時產生的F1雜種的風險,因此產品更均勻。
植物克隆的缺點
一些缺點如下
- 這是一個昂貴且勞動密集型的過程。
- 該過程容易受到微生物汙染。
- 沒有遺傳變異,因此所有後代都容易受到相同的疾病或其他環境因素的影響。
- 這存在一個國家/大陸的特定植物作物大規模損失的風險,因此建議使用一系列栽培品種。
- 必須仔細篩選新植物是否存在可能導致新植物感染的異常情況。
- 存在意外的次級代謝化學反應的風險,這可能導致新外植體生長遲緩甚至死亡。
結論
克隆植物是為了快速經濟地生產相同的植物。與讓植物繁殖然後收集和播種種子相比,透過克隆生產新植物的速度更快。因此,這是一種從稀有和瀕危植物中生產新個體的有效方法,有助於保護該物種。克隆體在遺傳上也將與提供分生組織的原始植物相同。這對於提供具有理想特徵(如抗病性)的大規模種植的作物植物很有用。
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