小麦是重要的世界性粮食作物，是全球35~40%人口的主食，在保障人类粮食供给方面扮演着重要角色。
我国的小麦栽培历史悠久，种植面积广泛，产量达到了世界总产的17%左右，是全球最大的小麦生产国和消费国。
因此，维持我国的小麦产量的稳定增长不仅对保障国家粮食安全具有重要意义，而且还对国际粮价有一定的影响。
近年来，在耕地资源短缺、气候条件变化等诸多因素的影响下，中国粮食产量提高速度逐步放缓，身为三大粮食作物之一的小麦更是表现出了严峻的减产形式，目前中国小麦的供求处于紧平衡状态。
多年来，小麦种质资源的改良一直受到植物育种家的高度重视，在过去20年里，我国小麦的种质创新与产量潜力的挖掘主要是通过杂交育种方法实现的，目前，以传统育种方法改良种质已处于瓶颈阶段，小麦产量多年来没有明显的增长，无法满足日益增长的市场需求。
近年来，现代分子生物学取得了丰硕的成果，分子育种技术随之发展起来。
目前，转基因技术已在许多植物上取得了突破性的进展，在新品种的选育和种质资源的改良上发挥着其重要作用，与传统育种相比，转基因技术具有精确改良目标性状，克服远缘杂交不亲和性，育种周期短等独特优势。
目前，两种主要的转基因方法—农杆菌介导法和基因枪法都是建立在组织培养基础上的，而小麦细胞特异性强且分化能力弱，难以通过愈伤组织获得大量的再生植株，这个因素限制了生物技术在小麦遗传改良中的应用。
一个高频、稳定的再生体系是进行转基因研究的重要基础和保证，影响再生的因素有很多，选择外植体的类型、把握其生理状态是其中的重要环节，适宜的外植体可以大大降低培养难度，提高培养效率。
前人的研究表明，幼胚是小麦离体培养中最好的外植体源，与其他外植体源相比，由幼胚诱导的愈伤组织的诱导率及再生率最高，在遗传转化研究中得到了广泛应用，大大推进了小麦的遗传改良。
但幼胚的取材受季节、天气及其生理状态的严格限制，植株需要在温度、光照控制情况良好的温室中生长，难以周年提供材料。
与幼胚相比，平时可作为干燥种子保存的成熟胚，不仅具有生理状态的一致性，还省略了在温室种植供体材料的过程，被认为是开展遗传转化最方便的受体。
但由小麦成熟胚诱导的愈伤组织质量较差，植株再生能力弱，这种情况限制了成熟胚在小麦遗传改良中的应用，因此，提高成熟胚诱导的愈伤组织质量，优化成熟胚再生体系，将大大促进小麦转基因工作的开展。
植物细胞培养的发展历程及应用
组织培养技术是植物生物技术的重要组成部分，早在1902年，德国科学家Haberalndt就提出了植物体细胞可以在离体条件下经人工培养发育成完整植株的概念，并开展了相关研究。
但是受到当时试验条件的限制，并未获得完整的植株，直到30年之后，White和Nobecourt分别以番茄根和胡萝卜进行离体培养并取得了成功，验证了植物细胞的全能性，使组织培养取得了突破性的成果，因此，Haberalndt、White和Nobecourt一起被誉为植物组织离体培养的奠基人。
六十年代末期，随着组织培养技术的逐渐成熟，国外许多组织培养学家将研究方向由模式作物转向了以禾本科植物为代表的主要农作物的细胞培养研究。
我国相关研究工作比国外要晚五年左右，在1978年所举行的组织培养会议后形成较大规模，同时开展了相关理论性研究，理论与应用性研究相辅相成、共同进步，逐步形成了完整的研究体系。
如今，组织培养技术已经过一百多年的发展历程，在世界各国科学家的不断努力下，组织培养技术取得了长足的发展，被广泛应用于植物科学的各个领域，成为植物基因工程、远缘杂交、单倍体育种、种苗脱毒、人工种子等众多研究领域的重要基础和桥梁，是现代生物科学中最有生命力的一个学科，其产生的经济与社会效益在应对国际粮食危机、保护濒危物种及种质资源保存上做出了突出贡献。
目前，该技术已成功在1000多种植物上得到了应用，现已成为认识、改造和保护生命的重要手段，在品种的培育和改良中发挥了巨大作用。
与其他植物相比，小麦拥有复杂的基因组及大量重复的DNA序列，存在着培养难度大及再生困难的问题，这导致其成为了最后一个获得转基因植株的重要禾谷类作物。
小麦最早的离体培养研究可追溯到上世纪50~60年代，一些科学家以根为外植体进行小麦离体再生的探索，但均未诱导出愈伤组织，直到1968年在Trione等的研究中才首次实现了根愈伤组织的诱导。
此后，未成熟胚、幼穗、花药等外植体相继被用于小麦离体培养研究，取得了良好的培养效果。前人的研究表明，基因型、外植体源、培养基成分、培养条件是影响其培养效果的几个重要因素。
其中，培养物的发育进程受基因型的影响表现出培养难易的不同；外植体的类型其生理状态决定着初始诱导出愈伤组织的生长速度和质量；而培养基及培养条件对培养物的生理状态进行调控，是植物组织离体培养研究中易于人为操控的主要方面，通过对培养基及培养条件的遴选，有助于提高培养物的再生能力。
外植体源对培养效果的影响
外植体往往直接决定着培养效果，选择适当的外植体可以使组织培养事半功倍，对于烟草、番茄这类易培养的植物来说，其植株的各个组织几乎都可作为外植体进行离体培养。
经过几十年的发展，原生质体、幼胚、幼穗、花药、成熟胚等多种外植体相继在小麦离体培养中取得了成功，通常来讲，幼嫩、细胞分化程度低、发育抑制物较少的组织或器官更利于诱导出高质量的愈伤组织，获得良好的培养效果。
小麦原生质体培养
原生质体是具有全能性且不含细胞壁的裸露细胞，是进行细胞功能及基因编辑研究的重要材料。
关于小麦原生质体的最早报告是于1988年Harris等由小麦花药的愈伤组织悬浮系中获得的，经过培养首次实现了小麦原生质体的植株再生。
目前，研究人员已分别从小麦幼穗、花粉、幼胚及成熟胚的悬浮系中获得了原生质体，并成功分化出了植株。
KM8P被认为是最适合进行小麦原生质体培养的基本培养基，在KM8P中添加少量蜂王浆或多胺有利于提高原生质体的植株再生能力。
张小红等的研究表明，原生质体的酶解时间控制在4~6h时，有利于提高原生质体的活力及产量。
刘鑫等的研究表明，对材料进行酶前预处理有促进细胞质质壁分离的效果，并以此为基础，优化了小麦原生质体的转化体系，将转化效率提高到了85%。
与其他外植体相比，小麦原生质体研究进展缓慢，主要原因是其依赖的悬浮系建立和维持较为困难，研究成本高，重复性差，并且原生质体的培养具有较强的基因型依赖，这些限制导致了原生质技术难以用于小麦的遗传改良。
小麦幼胚培养
以小麦幼胚为外植体源进行组织培养研究的报道最早是1969年Shimada等所进行的研究，但并未获得再生植株，直到1978年才实现了以幼胚为外植体的植株再生。
与其他外植体相比，以小麦幼胚进行培养获得的植株再生率最高，基因型间差异相对较小，能够获得足够数量的再生植株，且操作简单、污染率低，因此，一直被用作小麦组织培养和转基因育种的主要材料。
在幼胚应用的发展过程中，科学家从基因型、培养基、发育阶段等多方面对小麦幼胚的愈伤组织诱导及再生做了大量的工作。
曾寒冰等、章力建等对不同培养基在幼胚培养中的应用效果进行了大量的对比研究，表明MS培养基最适合进行幼胚的培养及继代，一般添加低浓度（1~2 mg?L-1）的2,4-D即可获得较好的培养效果。
接种时幼胚的生理状态对愈伤组织再生能力及转化效果具有较大影响，研究人员对适合培养的幼胚进行了许多研究，但获得的研究结果不尽相同。
赵占军等认为幼胚最适宜进行培养的胚龄为14~16d。
章立建等认为春小麦与冬小麦适宜培养的胚龄不同，春麦的最适胚龄在16~18d，而冬麦的最适胚龄在19~22d之间，但有研究人员认为，外界因素及基因型对幼胚的生长发育具有较大影响，单纯以胚龄作为标准对取材进行指导并不可靠，应根据幼胚的实际发育情况进行取材。
Ishida等认为在植株扬花后14d左右，且直径在2~2.5mm范围内的幼胚最适合进行遗传转化研究，而杨丽荣等认为在小麦扬花后10~14d左右，且多数幼胚直径达到1.5 mm左右是小麦幼胚最佳取材时机。
王海波等认为在幼胚刚好发育到由透明向半透明状态过渡时进行取材，获得的愈伤组织状态最好，培养效率最高。
刘少翔等通过大量的观察，确定了幼胚适宜取材的植株形态学指标，即在种子脊部种皮由带有光亮的嫩绿色转向无光泽并刚刚形成绒毛时，通常为幼胚透明度的转变阶段，这个发现大大减少了确定幼胚取材时所需的时间。
大量研究表明，接种前对幼胚进行一定时间的低温预处理能促进胚状体的形成，提高培养物的再生能力，但处理时间不宜过长，往往在4℃培养箱中保存5d以上即会逐渐丧失培养价值。
幼胚是再生体系最健全、转化效率最高的外植体，在遗传转化研究中应用广泛，大大促进了小麦品种的遗传改良。
但幼胚存在取材难以把握及不易保存，供体植株需要在温光控制良好的人工温室中度过漫长的生育期等缺点，这个过程要消耗大量的成本，并且人们过度依赖未成熟胚，也导致了其它一些具有独特优势的外植体如取材方便的成熟胚的再生体系和转化研究较少。
