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目前組織培養在農業上的應用，已經有了很輝煌的成就，尤其在無病植物的培養，以及進行革命性的新育種技術等方面，都發揮了很大的功能，現在就用幾個實際的例子來加以說明（其中有很多實例是中研院已經完成或正在進行研究中的）。

一、治療染病毒的無性繁殖植物

至今沒有絕對有效的藥品可以對付病毒（virus），而又不致傷害動植物的細胞。由微生物引起的疾病很多，比如霍亂等有疫苗來預防，白喉等可用血清治療，感冒等則靠本身產生的抗體來對付病菌。這些都是因為高等動物有免疫反應，能自動拒斥外來的高分子物質的關係，但植物卻無此反應（註一），所以一旦感染病毒就永無康復的可能。所幸大多數病毒均無法經過種子傳到下一代，故而其為害也僅僅止於一代，不會遺害其「子子孫孫」。但是，那些佔有重要地位靠營養體繁殖的作物，假如一旦感染病毒就永無康復的可能了。由於專靠營養體繁殖的關係，病毒就會利用這個機會蔓延開來，終於在不知不覺中全數感染，其品質及產量，自然都無法和健康者相提並論了，不過久而久之，農民及消費者都以這種品質及產量為滿足。本省栽培的大蒜及克難種馬鈴薯等已全數感染毒素病，殊不知若能得到健康的種苗，還可使產量及品質大大提高一番呢。

營養繁殖的作物，假如一旦全數感染病毒，難道就無從得到健康的個體嗎？這個問題若在十幾年前來說，其答案是肯定的，當時不知有多少優良的馬鈴薯及甘薯品種因全數感染了病毒而祇好忍痛放棄栽培。但是在科學家們鍥而不捨的努力下，已經找到了治療的方法；熱處理及組織培養，便是兩種較為有效的方法，現詳述於後：

熱處理治療病毒植物的方法

病毒，這個最小的生命單位，原來是一種裹在蛋白質外殼中的核酸，實際上是一種介於生物與無生物之間的「東西」，很容易遇高溫而喪失活性，因此把整個染病植物在高溫下放置一段時期便產生治療效果。但此植物必須能耐高溫，因此治療效果就要看植物體本身及病毒二者那一個更能耐得住高溫而定了。據實際經驗，球狀病毒較桿狀病毒不耐高溫，因此可得較高比例的治療效果。以熱處理法得到無病毒個體的作物有甘薯、柑桔、甘蔗、胡瓜等。

生長點培養法

重大的發現：1943懷特發現培養染有菸草嵌紋病毒（tobacco mosaic virus簡稱TMV）的根，其根端並沒有病毒的存在。1948年郝姆斯（Holmes）觀察到染病毒的大理花頂芽部分並無病徵。1949年利馬賽（Limasset）等人將感染TMV的菸草芽頂嫁接到健康的菸草上，果然發現這個芽並不含病毒，於是便想到病毒在植物體內的分布是不均勻的，病毒的移動速率比生長較為旺盛的根端或芽頂部分為慢，因此病毒永不能達到其先端，故生長點必定不含病毒。後來經過接種實驗證實這個想法是對的。又有人利用螢光抗體反應技術證明病毒祇分布到離生長點頂端200µ處，換句話說，200µ大小的生長點，可保證不含病毒（註二）。

新發現的實際應用：根端及芽頂即然不含病毒，那麼何不取出該健康部分使它發育成完整的個體呢？植物根端不具有分化全能性（totipotency），但莖頂原先就有分化所有器官的功能，具有分化全能性，由莖頂較有希望得到完整的個體，這構想引發了植物組織培養史上的一大發現。

曾經觀察到染病毒大理花芽先端的葉子不表現病徵的郝姆斯，將芽先端切下，小心的扦插使其發根而得到健康的苗體。1952年Morel和Martin二人便想到何不取出更微小的生長點作無菌培養？此微小的莖頂生長點如能發育成完整個體，必能根除病毒！於是便開始培養100～200µ大小的各種植物的莖頂生長點，均能徹底除盡病毒，消息傳出，轟動了整個植病學界。

祇能體會無法言傳：不少技術上的微妙事情，祇能體會而無法用語言或文字確切地表達出來，100～200µ大小的生長點的無菌培養，對大多數人來講，實在是件不可思議的事，因為其大小僅及大頭針針頭的十分之一，也祇有100～200個細胞，如何在無菌狀態下取出？如何放置於人工無菌培養基上呢？又如何使它發育成一株完整植物體？發表成功消息人未曾一一詳加介紹，更不能在旁指導你，因此祇好自己發展一套屬於你自己的辦法，才能逐步克服你在實際工作上所遭遇的困難。

中研院植物組織研究室的工作

中研院自民國58年起開始植物組織培養的研究工作，其中生長點培養便佔了很重要的部分。臺灣有多種作物因歷年的經營繁殖，已全數感染病毒，因此產量降低，品質低落，而農民又無從比較優劣，就以現狀為滿足了。譬如說，中部地區的克難種馬鈴薯已全部感染捲葉病毒，故產量減低，品質亦差；又如大蒜也全數感染病毒，生育的後期全株枯萎，因而提早收穫，品質產量均差。因此中研院便開始作以上兩種作物的生長點培養，希望能得到健全的個體，其中馬鈴薯已獲得成功，大蒜也有初步成就，現在就來談談這件工作的情形。

無菌培養時馬鈴薯生長點的大小及方法：嚴重侵害本省馬鈴薯的病毒主要有PVX（potato virus X），PVY（potato virus Y）與捲葉病毒三種。據文獻記載，PVX病毒分布到距生長點100µ處，換句話說，取出小於100µ的生長點就能保證100％不含病毒。同樣的，PVY是200µ，而捲葉病毒是500µ，因此，理論上是祇要去除PVX就能去除其他兩種毒素。馬鈴薯生長點的縱切面和立體照片如圖五、六所示，幼葉去除之後便露出生長點，將此生長點用最細的縫紉針摘下100µ、200µ及500µ三種大小，放在Morel＆Muller固體培養基上，初期在150lux光強，日照16小時，在日夜25℃的恒溫下，培養約5個月，便長成5mm高之生長點發育體。

不定根之誘導：經培養半年的生長點發育體高約5～6mm，有莖葉而無根，因此必先設法誘導不定根才能成為完整的植物體。我們想到用auxin（一種植物生長素）來誘導不定根的發生，發生不定根的部分也要給以充分的氧氣，經過多次失敗，終於找出一種可以100％發生不定根的方法，即是用含有NAA 1ppm（百萬分之一）的Morel＆Muller液體培養基，以濾紙架橋，將5mm大小的莖葉置於其上，兩週之內便長出不定根。

移出試管栽培：這細小植物體生根後便加速生長，大約一個月（生長點培養後約7個月）便長成高約1公分的小苗，此時移出到直徑10公分的素燒花盆內砂耕培養，澆以Knop氏培養液，上面蓋以燒杯以防水分的蒸發，放置在日照16小時，光強2200lux，日溫25℃，夜溫15℃的人工生長箱（growth chamber）中培養，終於得到完全健康的馬鈴薯，其大小如圖十所示。

病毒的檢定：經由生長點培養長大之馬鈴薯，必須作病毒檢定，確為無病毒個體才行，此工作由中興大學的盧耀村博士負責。他用兔子抗血清及檢定植物來檢定，稍有懷疑者，便予燒毀以絕後患。

重要的試驗資料及結論：

這種根除病毒的工作原則上只須得到一個健全個體，便能由此大量繁殖，經培養各種大小的生長點結果如表一所示。

由上表可知，培養100個100µ高的生長點祇有11個存活，其中有10個無病毒，佔生存個體的91％，但是無病毒的個體祇佔培養總數的10％，而在試管內生長1cm高的日數卻要240天之久。又如祇需要一個健康苗，就能培養出1000µ（1mm）大的莖頂100個，90天後能得到1cm大的健康小苗。為了除盡其他未知的病毒，我們還是培養100～200µ大的生長點。

生產種薯的經過：民國五十九年中研院獲得農復會的經費補助，展開這項研究工作，到了60年年底便先後解決幾個難題，開始進行大量試管內生長點培養。61年初培養出100公克左右的小球，為了這100公克小球總共花掉了20萬元之多（包括國科會補助的設備費在內）。因此有人開玩笑說：「你的馬鈴薯每1公克值新台幣一千塊錢！」。民國61年開始，利用霧社農校及台大園藝系梅峰農場作隔離繁殖，那年年底生產了20公斤的健康種薯，於是農復會便邀請了有關單位商討如何大量生產。結果61年年底至翌年年初由新竹改良場負責在塑膠溫室內繁殖一次，共得120公斤，62年初到62年底在台大梅峰農場繁殖二次，共得9噸健康種薯。自62年12月到63年3月在中部地區公開作比較示範栽培，與農民自留的種薯作生育及產量比較，證明確實能增產百分之20到40之多，博得一般農民的好評。民國62年日本正式宣佈發生馬鈴薯黃金線蟲，此種線蟲不但為害馬鈴薯，也為害十字花科的根菜類，因本省尚無此種線蟲，政府決定禁止輸入日本種薯，我們的工作正好大大發揮了其功能。此工作在農會支持下已有遠程計畫，能不斷供應薯農健康種薯，不但已由輸入種薯躍進到自給種薯的階段，不久的將來或能輸出種薯，爭取外匯。這個工作自始至終得農復會及國科會充份支持，並由中研院、台灣大學、中興大學、新竹改良場、省農會等機構密切的合作，才有今天的成就。筆者由此經驗深深的體會到一件較大的工作，如能集合幾個專家密切合作，必定能在短期內得到成功，事實上，單槍匹馬、閉門造車的時代早已過去了。

另一個方法的應用：中研院組織培養研究室，最近已成功地由患有病毒的馬鈴薯生長點（500µ高）經培養得到癒合組織（callus tissue），然後由此再分化成無數小植物，經病毒檢定證明其中有46％是不含病毒的健康體。由第一表可知，如經生長點培養同樣大小的生長點直接長成植物體的話，只能得到16％的健康個體。由逆分化後再分化的方法，不但可以得到較高比率的健康個體，而且可以縮短培養時間，這的確是個一舉兩得的方法。不過，植物組織細胞經逆分化、再分化之後常有變異的現象，關於這一點我們正做試驗檢討。

二、花藥培養

馳譽全球的印度德里大學植物學教授馬海舒瓦瑞（Maheshwari）與固哈（Guha）在1964年發表有關花藥培養的論文，從此引起這方面的研究熱潮。花藥包括花粉粒、藥壁、花絲與連接藥室的結合組織等，除了花粉粒為半數體外，均為二倍體。某種植物（例如菸草）的花粉，經人工培養後能直接發育成胚狀物，續而發育成半數體植物體。花藥培養除了能得到由花粉粒長成的半數體細胞外，尚含有其他部分長成的二倍體細胞，此二倍體細胞的發育往往比半數體細胞來得旺盛，兩者混合存在時，半數體細胞往往被埋沒而不易被發現，終會被淘汰，因此很難得到所希望的半數體植物。花粉的單獨培養雖可免除其他二倍體細胞的干擾，但一直不能培養成功。為甚麼花粉在花藥內和花藥一起培養時，常會有發育的現象，而單獨培養時便不能發育呢？顯然花藥的組織會供給花粉一種未知的物質以助其發育，不然就是花粉的有毒代謝物經花藥組織吸收，可免對花粉自己發生毒性，就這兩種推想來說似乎前者較為合理。

一個聰明的方法：花粉必須和花藥一起培養始能發育成癒合組織，但其他二倍體細胞也同樣成為癒合組織而使半數體細胞終被埋沒，如果單獨培養花粉便不能使它發育。那麼何不兩者分開之後再培養在一起，兩者之間以濾紙分隔，等花粉發育成癒合組織後，再小心地移走，另行培養呢？這構想果然生效，1972年由沙普（Sharp）等人首先採用（圖二十），培養蕃茄花粉成功。

中研院植物研究所的吳旭初博士於民國61年成功地由花藥培養出雜種半數體。本省的栽培稻可分為印度型及日本型兩類，通常印度型比日本型能耐乾旱，抗稻熱病亦強，但較容易感染白葉枯病，而此兩種雜種的育種發生困難。他由IR－8與嘉農242號雜種（註三）的花藥培養得到一株水稻，經染色體檢查證明為單倍體，又經由秋水仙素處理之後開花得到14粒種子，播種長成之14株水稻，其外表一致，經證明為純系。這樣利用花藥培養的技術在短短一年之內完成雜種品種之固定，如用以往的方法，至少得花費6年時間。（四之三） 作者通信處：中央研究院植物研究所

註一：最近有些實驗能證明，植物很可能也會產生很微弱的抵抗性，但無法完全抗拒外來的高分子物質。

註二：將一種螢光物質與抗血清結合之後，與組織內的抗原起抗原抗體反應，在螢光顯微鏡下可以看出發出螢光部份為病毒存在的部位。

註三：IR－8為稻米研究中心育出之高產量種，被稱為奇蹟之米；嘉農242號為矮生誘變種。

http://140.111.103.200/science/content/1974/00070055/0010.htm