植物组织培养
3第三章 植物组织培养简介
的细胞在人工诱导条件下，恢复分生能力， 的细胞在人工诱导条件下，恢复分生能力， 回复到分生组织状态的过程。 回复到分生组织状态的过程。
3.再分化 redifferentiation〕 3.再分化〔redifferentiation〕:
Folke Skoog(1908- )
1955年，Miller从DNA降解物中分离出6－呋喃 1955年 Miller从DNA降解物中分离出6 降解物中分离出 氨基嘌呤（激动素）， ），发现它诱导芽分化的效率比 氨基嘌呤（激动素），发现它诱导芽分化的效率比 腺嘌呤高3万倍。控制器官分化的激素模式变为激动 腺嘌呤高3万倍。控制器官分化的激素模式变为激动 生长素的比例关系 促进组培的发展。 的比例关系。 素／生长素的比例关系。促进组培的发展。
Gottlieb Haberlandt(1854-1946). He was the first to formulate clearly the principles of plant cell culture.
细胞全能性学说： 细胞全能性学说： 植物体中任何生活细胞都具有该 物种的全部遗传信息， 物种的全部遗传信息，具有相同的形态结构和一定的生理 功能。只要条件合适， 功能。只要条件合适，由一个单细胞就可以发育成为一个 新的个体。 新的个体。 该文还报道了几种植物的细胞和组织的培养实验，由 该文还报道了几种植物的细胞和组织的培养实验， 于当时的条件所限，都没有成功. 于当时的条件所限，都没有成功
第三章 植物组织培养 (tissue culture) 概述
第一节
植物组织培养的意义
植物组织培养概念(重点 重点) 一、植物组织培养概念 重点 植物组织培养理论基础(难点 难点) 二、植物组织培养理论基础 难点 植物组织培养类型(难点 难点) 三、植物组织培养类型 难点 植物组织培养特点(重点 重点) 四、植物组织培养特点 重点
植物组织培养
1.植物组织培养（离体培养）：是指在无菌条件下，将植物体的任何一部分，培养在人工配制的培养基上，并给予适宜的培养条件，使之发育形成完整植物体的过程。
2、植物组织培养的类型（1）根据培养基的类型分为:固体培养液体培养半液半固体培养（2）根据培养材料（外植体类型）分为：植株培养器官培养组织培养原生质体培养胚胎培养细胞培养（3）按培养过程分：初代培养继代培养生根培养3、植物组织培养的一般工作流程1.准备阶段：（1）查阅资料，制定培养方案；（2）清洗组培用器皿、工具；（3）配制所需试剂和培养基；（4）试剂、培养基与器皿、工具的灭菌。
2.外植体的选择与消毒；3.初代培养；4.继代培养；5.生根培养；6.炼苗移栽4、植物细胞的全能性概念：指植物体的每个活细胞都携带有该物种的全套遗传信息，在适宜条件下，离体细胞都具有发育为一个完整植株的潜在能力。
注意：（1）活细胞（2）离体细胞（3）细胞全能性表达的难易程度取决于细胞的分化程度5、细胞全能性的强弱表现：（1）植物细胞全能性根据细胞的性质不同由强到弱：营养生长中心＞形成层＞薄壁细胞＞厚壁细胞（木质化细胞）＞特化细胞（导管等）（2）植物细胞全能性根据所处的组织不同由强到弱：顶端分生组织＞侧生分生组织＞居间分生组织＞薄壁组织＞厚角组织＞输导组织＞厚壁组织6、植物组织培养中全能性表达的条件：1.无菌条件；2.离体条件；3.一定的营养物质；4.植物生长调节物质；5.适宜的外界条件。
7、胚性细胞的特点：未分化状态；细胞具有旺盛分裂能力；具有两极性8、脱分化：指在一定条件下，已分化成熟的细胞、组织或器官恢复到未分化的分生状态，并进行细胞分裂形成未分化的细胞团，如愈伤组织的形成过程。
9、愈伤组织形成的三个时期：（1）诱导期又称启动期（最难）。
（2）分裂期（3）分化期10、优良愈伤组织的特征：（1）具有旺盛的增殖能力；（2）容易散碎；（3）具有高度的胚性或再分化能力，便于植株再生；（4）经过长期的继代保存而不丧失胚性。
植物组织培养
植物组织培养的含义：将植物的离体材料（器官、组织、细胞、原生质体等）无菌培养，使其生长、分化、繁殖，再生出完整植株或生产次生代谢物质的技术。
植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性：指一个完整的植物细胞拥有形成一个完整植株所必需的全部遗传信息，在适宜条件下具有发育成完整植株的能力。
外植体：在植物组织培养中，在活体植物上提取下来的，接种在培养基上的无菌细胞、组织、器官等均称为外植体。
外植体选择的原则：①、再生能力强；②、遗传稳定性好；③、来源丰富；④、灭菌容易。
植物组织培养的类型：根据培养材料（即外植体）的不同，可将植物组织培养划分为植株、胚胎、器官、组织、细胞和原生质体五个水平上的培养类型。
愈伤组织：原指植物在受伤后于伤口表面形成的一团薄壁细胞，在组织培养中，则指在人工培养基上由外植体长出来的一团无序生长的薄壁细胞。
植物组织培养的特点：①、培养材料经济；②、培养条件可以人为控制；③、生长周期短，繁殖率高；④、管理方便，利于工厂化生产和自动化控制。
White（1943）撰写的《植物组织培养》是第一部有关植物组织培养的专著。
PH值最适5.6，高温、高压灭菌后PH值会降低，配制时一般为5.7~5.8，若PH值偏高，培养基会偏硬，会不利于植物材料吸取营养；PH值偏低，培养基凝固不好，不利于植物材料的固定。
MS培养基特点：①、无机盐成分很高，硝酸盐、NH+、K+含量高；②、元素平衡较好；③、缓冲性能也比较好；④、微量元素、有机成分丰富、齐全。
无机盐母液适度冷藏保存。
维生素等有机营养元素在—20℃保存，使用前用温水溶解。
MS培养基母液的成分：大量元素母液、微量元素母液、铁盐母液、有机物母液。
CuSO4、CuCl2取25mg溶于10mL，制成2.5mg/mL溶液，配制50mL微量元素母液，吸取该溶液0.05mL。
灭菌的条件：培养基的成分：1、水分2、无机盐①、大量元素：指植物生长发育所需浓度大于0.5mmol/L的营养元素。
植物组织培养
（3）肌醇 又叫环己六醇，在糖类的相互转 化中起重要作用。 使用浓度：一般为lOOmg／L。 作用：适当使用肌醇，能促进愈 伤组织的生长以及胚状体和芽的形 成。对组织和细胞的繁殖、分化有 促进作用，对细胞壁的形成也有作 用。
（4）氨基酸 (almino acide） 作用：蛋白质的组成部分，也是一种有机氮化 合物。是很好的有机氮源，可直接被细胞吸收利用。 种类：最常用的是甘氨酸，其他的如精氨酸、 谷氨酸，谷酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺、丙氨酸等 半胱氨酸及多种氨基酸的混合物（水解酪蛋白、水 解乳蛋白）等。
（11）再分化 经脱分化的组织或细胞在一定 的培养条件下可又转变为各种 不同细胞类型的能力。 （12） 分化培养 经过脱分化阶段的外植体（形 成愈伤组织），转移到另一培 养基上分化出芽（或小球茎） 或胚时，则称为分化培养，所 用的培养基为分化培养基。
（13） 增殖培养 已分化芽、小球茎或无性幼胚再继续进行增殖，即
1. 培养条件可人为控制，周年生产
植物组织培养中的植物材料完全是在人为提供的 培养基及小气候环境下生长的，摆脱了大自然中 四季、昼夜气温频繁变化及灾害性气候等外界不 利因素的影响，且条件均一、对植物生长极为有 利。因此植物组织培养不受气候和季节的限制， 可周年进行生产。
2. 生长周期短，繁殖速度快
植物组织培养可根据不同植物、不同器官、不同 组织的不同要求而提供不同的培养条件，满足其 快速生长的要求，缩短培养周期。一般20~30d就 完成一个繁殖周期.每一繁殖周期可增殖几倍到几 十倍,甚至上百倍,植物材料以几何级数增加。
3. 管理方便，可实现工厂化生产
植物组织培养是在人为的提供一定温度、光照、 湿度、营养和植物生长调节剂等条件下进行的， 不受自然界中病、虫、杂草等有害生物危害，生 产微型化、精细化、高度集约化，重复性强，便 于标准化管理和自动化控制，真正实现了种苗的 工厂化生产。与田间栽培、盆栽等相比，省去了 中耕除草、浇水施肥、病虫防治等一系列繁杂劳 动，可大大节省人力、物力及田间种植所需要的 土地。
植物组织培养(1)
0.1.3 植物组织培养的研究类型和任务
• 组织培养：分生组织、形成层组织、薄壁组织、韧皮部组 织等。
• 器官培养：根、茎、叶、花、果实、种子。 • 胚胎培养：幼胚、成熟胚、胚乳、胚珠、子房等。 • 细胞培养：单细胞或较小细胞团，如性细胞、叶肉细胞、
1. Thimann和Wickson
• 1958年，他们发现腋芽（当顶芽存在时为休眠状态） 的生长，可以通过外源细胞分裂素的应用而启动。这 样，将茎段培养在含有细胞分裂素的培养基上，就可 以在一个具有完整顶芽的生长中的茎上诱导侧芽的形 成。这将消除顶端优势，得到大量不定芽。
Thimann
2. Morel－脱毒、快繁商业化
• 1922 年 ， 植 物 离 体 组 织 培 养 取 得 了 一 些 进 展 。 德 国 人 Kotte和美国人Robbins两人同时分别独立地将分生组织作 为外植体。Kotte研究切下的根尖，如豌豆、玉米根尖， 将它们放在含有Knop溶液盐成分、葡萄糖、含氮化合物 如天冬酰氨酸、丙氨酸以及肉汁的各种营养液中。Kotte 观察到根尖生长持续了2周，但他没有进行继代培养。另 一方面Robbins通过继代，将玉米根尖离体培养了更长的 时间，但随着时间延长，生长量减少，最后消失。
• 1952年， Morel和Martin提出了植物脱毒（virus free）技 术，通过分离已被病毒感染的大丽花个体的根尖，并将其 离体培养，重新获得了无病毒的大丽花。
• 1960年，Morel利用兰花茎尖培养，实现了脱毒和快速繁殖 （rapid clone propagation）的两个目的。这一技术导致欧 洲、美洲和东南亚许多国家“兰花工业”的兴起。
0.2 植物组织培养的形成和发展
植物组织培养(全)
胚培养是器官培养的一种。选用的外植体是成熟或未成熟的胚进行离体无菌培养。其具体方法是将取出放在液体或固体培养基上培养，由于胚包含在胚珠和子房里，因而进行胚胎培养时，常常是将胚珠和子房放在培养基上培养。
胚培养用途：1.拯救胚2.研究胚的发育营养研究3.一些特殊的领域的研究。
(4)细胞和原生质体培养
二是要给予它们适当的刺激，即给予它们一定的营养物质，并使它们受到一定的激素的作用。
全能性体现的两个过程
一个已分化的细胞要表现它的全能性，必须经历两个过程，即首先要经历脱分化过程，然后再经历再分化过程。
再分化的过程有两种方式：
一是器官发生方式 二是胚胎发生方式
2.激素（植物生长调节剂）调控
后来证明，激素可调控器官发生的概念对于多数物种都可适用，只是由于在不同组织中这些激素的内生水平不同，因而对于某一具体的形态发生过程来说，它们所要求的外源激素的水平也会有所不同。
⑤1958年，Wickson和Thimann指出，应用外源细胞分裂素可促成在顶芽存在的情况下处于休眠状态的腋芽的生长。
当把茎尖接种在含有细胞分裂素的培养基上以后，将可使侧芽解除休眠状态，而且，能够从顶端优势下解脱出来的不只是那些既存于原来茎尖上的腋芽，此外，还有由原来的茎尖在培养中长成的侧枝上的腋芽，结果就会形成一个郁郁葱葱的结构，里面包含了数目很多的小枝条，其中每个小枝条又可取出来重复上述过程，于是在相当短的时间内，就可以得到成千上万的小枝条。当把这些小枝条转够到另外一种培养基上诱导生根以后，即可移植于土壤中。
奠基阶段（从20世纪30年代中至20世纪50年代末）
30年代中期，植物组织培养领域两个重要的发现，其一是认识了B族维生素对植物生长的重要意义；二是发现了生长素--一种天然的生长调节物质。
植物组织培养技术
初代培养（ culture） 初代培养（primary culture）：指在组织 培养过程中，最初建立的外植体无菌培 养阶段。由于首批外植体来源复杂，携 带较多细菌，要对培养条件进行适应， 因此，初代培养一般比较困难。 继代培养（ subculture） 继代培养 （ subculture ） ： 在组织培养过 程中，当外植体被接种一段时间后，将 已经形成愈伤组织或已经分化根、茎、 叶、花等的培养物重新切割，转接到其 它培养基上以进一步扩大培养的过程称 为继代培养。
另一为药物和生物制品的工业生产，探索 天然药物生产工业化的途径是当前药物生产 的一个新方向，有可能用组织培养法来代替 全植物提取有效成分。组织培养应用在药学 方面的工作虽然历史不长，但发展很迅速， 它具有如下一些优点： 1．利用组织培养代替原植物的栽培以获得 所需的有效成分，达到产量高，成本低的目 的，还可节约土地。 2．除了应用于产生次生物质外，还可应用 于生物转化。例如烟草组织培养中蒂巴因去 甲基后可能生成吗啡。
目前中国已成功地将麦角菌、灵芝、猴 头菇等真菌进行工业化生产，高等植物组织 培养在工业化中的应用也正在研究。 总之，植物组织培养这一新技术在中草药 方面应用的前途是无限广阔的，它不仅有利 于探讨和阐明药用植物生理、遗传和成分生 物合成等一系列理论问题，而且一旦工业化 生产问题得到解决，将可以为防病治病做出 很大的贡献。
2 培养基的种类 MS培养基、B5培养基、White培养基、N6培养基等等。 3 培养基的配制 （1）混和培养基中的各成分 （2）融化琼脂 （3）调整pH为5.8 （4）分装 （5）灭菌 （6）放置备用
二组织培养操作的一般流程
1 2 3 4 5 6 器皿的洗涤 培养基的配制和灭菌 接种室及用具消毒 材料灭菌：70％酒精、氯化汞 接种 无菌培养
植物组织培养
植物组织培养植物组织培养：在无菌的条件下，将离体的植物材料包括器官，组织，细胞以及原生质体在人工培养基上进行培养，使其再生发育成完整植株的过程，又称植物离体培养。
细胞全能性：植物体的任何一个细胞都携带该物种的全部遗传信息，离体细胞在一定的条件下具有发育成完整植株的潜在能力。
外植体：植物组织培养中离体的植物材料，包括植物器官，胚胎、组织、细胞和原生质体。
细胞分化：导致细胞形成不同结构，引起功能改变或潜在发育方式改变的过程。
脱分化：已分化成熟的植物组织或器官回复到分生状态，细胞开始分裂形成无组织结构的细胞团或愈伤组织的过程。
再分化：是指在一定条件下，脱分化形成的愈伤组织转变成为具有一定结构、执行一定生理功能的细胞团和组织、并进一步形成完整植株的过程，即从愈伤组织再生形成完整植株的过程。
愈伤组织：植物体受伤后的伤口处或在植物组织培养中外植体切口处产生的一团不定型的薄壁组织。
离体无性繁殖：根据植物细胞全能性原理，在无菌条件先短时间内形成大量植株。
玻璃化苗：在植物组培中，茎叶形成透明矮小肿胀的形态，生根能力差。
问答题：1、无菌操作是贯穿于整个组织培养过程的一门关键技术，请根据自己的体会论述如何在植物组织培养过程中做到无菌？1）取少菌的材料（春夏，中午的幼芽）2）严格灭菌3）合理安排操作程序4）无菌保存5）操作规范2、组培在生产上的应用有哪些？学好植物组培的意义？1）植物快速繁殖：增殖速度快，成本低，易于批量生成和管理。
比如利用一小块叶片或一个茎尖，一年内可繁殖出1000-100000株幼苗2）脱除病毒：植物在生长过程中几乎都要蒙受到病毒的危害，采用茎尖培养方法可以除去植物体内的病毒。
脱毒苗恢复了原有的优良种性，生长势明显增强，整齐一致。
3）培养新品种：克服远缘杂交不亲合性；克服远缘杂交的不孕性；选择细胞突变体；单倍体育种；转基因育种。
4）植物次生代谢产物生产：利用植物组织后细胞的大规模培养，可以生产一些天然有机化合物，这些次生代谢产物，往往具有一些特定的功能，对人类有重要的影响和作用。
植物组织培养概念
植物组织培养概念植物组织培养是一种以细胞、组织或器官为原料用营养培养基培养的方法，用于研究生长特性以及遗传、营养代谢和形态等不同方面的外源因素的影响。
它涉及到植物细胞、组织或器官、细胞质和细胞壁等植物器官的培养。
1908年，匈牙利科学家拉贡·劳姆·麦金尼尔发现，用培养基培养的细胞可以分泌生长激素，使用这种技术可以将植物细胞、组织或器官维持在可生长的状态。
从那以后，植物组织培养就被用于研究许多各种植物育种、突变学、植物分子生物学、病毒学、生物化学、基因工程、细胞形态学等领域。
植物组织培养主要包括四个步骤：细胞收集、细胞处理、细胞获得状态和细胞培养步骤。
细胞收集是指将植物体切割成较小的片段，提取其中的细胞或组织，它的目的是将细胞、组织或器官脱离原有的环境使其保持原有的活性状态。
植物细胞收集的一般方法是锤式剪或磨碎镊，有时会采用复杂的技术，如流式细胞术和激光切割。
细胞处理是指用各种实验技术优化细胞或组织的特性，它的作用是在细胞脱离原位后，能够使细胞保持其最初的动态状态，以及促进细胞增殖和分化。
常用的细胞处理技术有：分散、抗原分离、抑制剂处理、激活剂处理和氧化剂处理等。
细胞获得状态是指使细胞发生分化，并能与培养基联合活性状态的一种技术，它可以让生物细胞具有可识别细胞活性的有机溶剂属性的自身信息，响应自身的环境信号，导致细胞有别于原来的基因状态，并实现分子和活性的突变。
这种技术主要集中在调控细胞活力状态，如：催乳剂、多肽、荷爾蒙等，以及胁迫特征，如：光、氧气、pH值等。
细胞培养就是在合适的营养培养基中，使收集的细胞和组织保持生命活动，并可以进行繁殖的一种技术。
它不仅有利于新型培养基的建立，为细胞的连续培养提供方法，而且可以实现不同的植物细胞之间的交叉繁殖，并可以提取多种特定的生长激素，促进细胞分化、繁殖以及细胞发酵过程中的各种特性。
植物组织培养名词解释
植物组织培养名词解释植物组织培养是指将植物体的一部分或细胞外植体（包括种子、芽、刺、茎尖、叶尖等）在无菌条件下培养和繁殖，以便快速、大规模地繁殖植物。
植物组织培养是一项重要的生物技术，可应用于种苗繁殖、植物改良、品种保存和组织工程等领域。
植物组织培养涉及许多名词，下面对其中一些常见的名词进行解释。
1. 细胞分裂：细胞分裂是指细胞分裂成两个或多个细胞的过程。
细胞分裂是植物组织培养中细胞增殖的基础。
2. 培养基：培养基是提供植物组织或细胞生长所需的营养物质和植物激素的培养介质。
培养基可以根据不同的植物种类和培养目的进行调配。
3. 愈伤组织：愈伤组织是植物在外界刺激下形成的生长异常组织，具有无定向分裂和再生能力。
愈伤组织培养能够实现无性繁殖，即从愈伤组织中培养出整个植株。
4. 植株再生：植株再生是指在培养基上通过愈伤组织培养得到新的植株。
植株再生可以通过不同的途径实现，如愈伤组织诱导再生、原球茎诱导再生等。
5. 轮回：轮回是指将植物体分离为单细胞再进行培养和繁殖的过程。
轮回可以大大提高植物的繁殖速度和效率。
6. 培养器：培养器是植物组织培养过程中用于装载培养基和植物细胞的容器。
常见的培养器有试管、培养瓶和培养皿等。
7. 无菌技术：无菌技术是一种用于消灭或控制培养中的微生物污染的方法。
无菌技术在植物组织培养中非常重要，可以确保培养体系的纯净性和成功的培养结果。
8. 再生植株硬化：再生植株硬化是指通过逐渐减少对植物的外界保护和提供适宜的环境条件，使得再生植株逐渐适应自然条件。
再生植株硬化是植物组织培养最后一个重要环节，可以确保再生植株的生长和生产力。
总之，植物组织培养是利用植物细胞的再生分裂能力进行无性繁殖和植物改良的生物技术。
在植物组织培养过程中，一系列名词的应用和理解对于成功进行培养和繁殖非常重要。
植物组织培养
植物组织培养名词解释1.细胞的全能性：指植物体的任何一个有完整细胞核的活细胞都具有该植物的全套遗传基因和产生完整植株的潜在能力。
2.分化：指细胞、组织、器官或整株植物从分生组织或幼小状态发育为成熟状态的过程，并在生理、形态上发生的变化。
其最大的特征是失去分裂能力。
3.脱分化：植物离休的器官、组织、细胞在人工培养基上，经过多次细胞分裂而失去原来的分化状态，形成无结构的愈伤组织或细胞团的过程，使其回复到胚性细胞的状态。
其特征是已失去分裂能力的细胞重新获得了分裂能力。
4.再分化：指由脱分化的细胞再度分化成另一种或几种类型的细胞、组织、器官，甚至最终再生成完整的植株的过程。
5.试管苗：指在无菌离体条件下，对植物组织、细胞、器官进行组培所获得的的再生植株。
6.根芽激素理论：根和芽的分化由生长素和细胞分裂素的比率所决定，这一比率高时促进生根，比率低时促进茎芽的分化，比率适中时，组织则倾向于以一种无结构的方式生长。
通过改变培养基中这两类生长调节物质的相对浓度可以控制器官的分化。
7.污染：批在组培过程中，由于真菌、幼苗等微生物的侵染，在培养容器内滋生大量的菌斑，使试管苗不能生长和发育的现象。
8.褐变：指在组培过程中，培养材料向培养基中释放褐色物质，致使培养基逐渐变成褐色，培养材料也随之慢慢变褐而死亡的现象。
9.玻璃化现象：指试管苗因生理失调而引起的嫩茎、叶片出现半透明状和水渍状的现象。
10.无菌操作：亦称接种。
指将经过表面灭菌后的植物材料在无菌环境中切碎或分离出器官、组织或细胞转移到无菌培养基上的过程。
由于整个过程均在无菌条件下进行，所以将这个过程称为无菌操作。
11.植物组织培养：指在无菌条件下，将离体的植物器官(如叶、花、未成熟的果实、种子)、组织(如形成层、花药组织、胚乳)、胚胎(如成熟和未成熟的胚)、细胞或原生质体，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，使其长成完整的植株或生产具有经济价值的其他产品。
植物的组织培养技术
果树脱病毒技术的实践与应用
要点一
总结词
要点二
详细描述
植物组织培养技术可用于果树的脱病毒处理，提高果树的 抗病各种病毒病，导致产 量下降、品质变劣等问题。植物组织培养技术可以用于果 树的脱病毒处理，通过将感染病毒的果树组织进行离体培 养，再从中选择和繁殖出无病毒的植株。这种方法可以提 高果树的抗病性和产量，改善果实品质，对于果树的健康 生产和经济效益具有重要意义。
03 植物组织培养的操作流程
外植体的选择与处理
外植体的选择
选择健康、无病虫害的植物组织 作为外植体，如根、茎、叶、花 、胚等。
外植体的处理
清洗、切割、消毒等步骤，确保 外植体无菌，为后续培养提供良 好的基础。
无菌操作技术
无菌操作环境
在无菌操作室内进行，确保空气经过过滤，减少微生物污染 。
无菌操作工具
智能化监控与管理
借助物联网和大数据技术，实 现植物组织培养过程的智能监
控与管理，提高培养效率。
对环境与伦理的考虑
环境影响
植物组织培养技术的发展和应用需要考虑其 对环境的影响，如能源消耗、废弃物处理等 。
伦理问题
在应用植物组织培养技术时，需要关注伦理 问题，如基因改造和克隆技术的道德争议等 。
06 植物组织培养技术案例分析
VS
有机化学品生产
通过植物组织培养技术，可以生产具有工 业用途的有机化学品，如香精油、色素等 。
植物的脱病毒与复壮
脱病毒
通过植物组织培养技术，可以从感染病毒的植株中分离出无病毒的植株，提高植株的健 康水平。
复壮
通过植物组织培养技术，可以繁殖出具有优良性状的植株，恢复或提高植物的种质资源 价值。
植物组织培养
植物组织培养重点名词解释：1、植物组织培养：是指在无菌和人工控制的环境条件下，利用适当的培养基，对离体的植物器官、组织、细胞及原生质体进行培养，使其再生细胞或完整植株的技术。
又称为植物离体培养2、外植体（explant）：用于离体培养的那部分植物器官、组织或细胞。
3、愈伤组织（callus）：是指外植体因受伤或在离体培养时，其细胞进行活跃的分裂增殖而形成的一种无特定结构和功能的组织。
4、离体生态学（in vitro ecology）：是指研究离体培养环境条件控制的科学，其研究对象是培养基、植物材料和人工环境条件。
5、植物细胞全能性（totipotency）：是指任何携带完整遗传信息的植物活细胞都具有表达其所有遗传信息的能力，能够发育成完整的植株。
胞需经过脱分化和再分化过程才能表现其全能性。
6、脱分化（dedifferentiation）：成熟细胞或分化细胞转变为分生状态（即形成愈伤组织）的过程。
7、再分化（redifferentiation）：成熟细胞或分化细胞脱分化转变为愈伤组织后重新分化成异质细胞的过程。
8、植物茎段培养是指对植物的带有一个以上定芽或不定芽的外植体（包括块茎、球茎、鳞茎在内的幼茎切段）进行离体培养的技术。
9、茎尖培养（shoot tip culture or apical meristem culture）是指对植物顶端的原分生组织和它衍生的分生组织的培养。
10、叶培养的意义：研究叶形态建成、光合作用、叶绿体形成等；叶细胞全能性；原生质体融合；无性繁殖系；诱变育种。
11、离体叶组织发育途径：直接产生不定芽，由愈伤组织产生不定芽，胚状体和其他。
12、植物器官培养是指对植物某一器官的全部或部分或器官原基进行离体培养的技术。
13、植物胚胎培养是指对植物的胚、胚乳、胚珠和子房等进行离体培养，使其发育成完整植株的技术。
包括：胚培养、胚乳培养、胚珠培养以及子房培养。
14、胚乳培养是指将胚乳组织从母体上分离出来，通过离体培养，使其发育成完整植株的技术15、胚珠培养是将胚珠从母体分离出来，无菌条件下让其进一步生长发育，使其形成植株的技术。
植物组织培养
第八章植物组织培养技术一、基本概念植物组织培养是指在无菌条件下，将离体的植物器官(如根尖、茎尖、叶、花、未成熟的果实、种子等)、组织(如形成层、花药组织、胚乳、皮层等)、细胞(如体细胞、生殖细胞等)、胚胎(如成熟和未成熟的胚)、原生质体(如脱壁后仍具有生活力的原生质体)，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱发产生愈伤组织，或潜伏芽等，或长成完整的植株，统称为植物组织培养。
由于是在试管内培养，而且培养的是脱离植物母体的培养物，因此也称离体培养和试管培养，根据外植体来源和培养对象的不同，又分为植株培养、胚胎培养、器官培养、组织培养、原生质体培养等。
二、培养方式植物组织培养方式大致可分为固体培养和液体培养两类。
固体培养即将植物材料培养在加入一定量凝固剂的固体培养基上，最常用的凝固剂是琼脂，其用量为6-10g/L，以不液化为原则（半固体）。
用量太高，培养基过硬，培养材料感好，生长不好；用量太少，则培养基太软，材料在培养基中不稳定，甚至下沉，从而影响组织的呼吸。
培养基的硬度还可能受到所用琼脂的质量、培养基pH及无机盐浓度的影响。
固体培养基的优点是简便，只要具备培养室（箱）、接种室（箱）以及一般是实验室的玻璃皿就可以开展工作。
其缺点是被培养的材料只有一部分表面能与培养基接触，因此与组织接触处的营养物质很快被吸收掉，而其他区域补充又来得较慢，形成了培养基中营养物质浓度差异，影响组织的生长速率。
液体培养即植物材料被培养在不加凝固剂的液体培养基中。
液体培养基常用摇床或转床来振动培养容器，振动速度一般为50-100次／分。
液体培养基中培养物是被培养基所包围，培养基中的营养物质分布均匀，不会出现浓度差异现象，同时培养物的供氧情况也得到改善，有利于它的代谢、生长。
因此，在液体培养中，培养物的生长速度要比固体培养快得多。
三、培养基及配制（一）培养基的成分培养基是植物组织培养中离体植物材料赖以生存、生长发育的基地。
植物组织培养-绪论
大蒜愈伤组织培养
日本牵牛花的离体培养
禾本科牧草的体胚发生过程
菊花体细胞胚胎 发生及植株再生
大蒜体细胞胚 胎发生过程
01 人工种子（Ar tificial seed，Synthetic
02 Seed）：是指植物离 体培养产生的胚状体或 不定芽被包裹在含有营 养和保护功能的人工胚 乳和人工种皮中，从而 形成能发芽出苗的颗粒 体。作为繁殖材料。
1934年，美国的White（怀特） 用无机盐、糖类和酵母抽提物的 培养基进行番茄根尖切段培养， 建立了第一个活跃生长的无性繁 殖系。无机盐、三种B族维生素、 取代酵母浸出液（1934→1968） 继代1600代后仍能正常生长。
1943年，white出版了第一本专 著《植物组织培养手册》《A Hand Book of Plant Tissue Culture》。
体细胞胚胎发生
贯叶金丝桃不定芽直接再生过程
非洲紫罗兰叶片培养
无BAP BAP 0.1mg/l BAP 5.0mg/l 无NAA
优化培养基 1%蔗糖
无蔗糖 5%蔗糖
无BAP BAP 0.1mg/l BAP 5.0mg/l 无NAA
优化培养基 1%蔗糖
无蔗糖 5%蔗糖
台湾百合离体 培养
大花蕙兰原球茎增 殖与植株再生
可概括为以下四个方面：
1962 Murashige & Skoog 在烟草培养中筛选出卓 有成效的MS培养基。
2. 原生质体培养取得突破：
1971 Takebe 在烟草上首次由原生质体获得了 再生植株。再次证实植物细胞的全能性。原生质 体培养为外源基因的导入提供了理想的受体，促 进了体细胞融合技术的发展细胞水平→分子水平
植物的组织培养
植物的组织培养【基础回顾】考点一、植物组织培养的过程1．组织培养过程外植体――→脱分化愈伤组织――→再分化幼苗―→移栽2．培养基(1)成分：大量元素、微量元素、有机物、植物激素和琼脂。
(2)类型：MS培养基、发芽培养基和生根培养基。
(3)作用：植物组织或器官生长和发育的营养条件。
(4)配制：称量、溶解、调pH、分装(三角瓶)、灭菌。
考点二、植物组织培养的实验操作(1)菊花的组织培养过程制备MS培养基(配制母液、配制培养基、灭菌)→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培。
(2)月季的花药培养过程①过程：材料的选取→材料的消毒→接种和培养→鉴定和筛选。
②影响花药培养的因素主要有材料的选择和培养基的组成。
③要挑选完全未开放的花蕾，确定花粉发育时期最常用的方法是醋酸洋红法。
【技能方法】1．植物组织培养技术和花药离体培养技术的异同2．植物激素与组织培养(1)生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，其作用及特点：①在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。
②使用顺序不同，结果不同，具体如下：③用量比例不同，结果也不同3．影响植物组织培养的因素(1)材料：植物的种类、材料的年龄和保存时间的长短等都会影响实验结果。
一般来说，容易进行无性繁殖的植物容易进行组织培养。
嫩枝生理状态好，容易诱导脱分化和再分化。
(2)营养：常用的培养基是MS培养基，其中含有的大量元素是N、P、S、K、Ca、Mg，微量元素是Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、I、Co，有机物有甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等。
(3)环境条件：pH、温度、光照等条件。
如菊花的组织培养所需pH为5.8左右，温度为18～22 ℃，光照条件为每日用日光灯照射12 h。
4、实验操作中注意事项(1)材料的选取：菊花的组织培养实验中，应选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝；月季的花药培养实验中，应选择花粉发育过程中的单核靠边期的花粉进行培养。
植物组织培养资料
一、名词解释。
1、植物组织培养：植物的离体器官、组织或细胞在人工制备的培养基上进行无菌培养，并在人工控制的环境条件下，使其发育成完整植株的科学技术。
2、脱分化：指失去分裂能力的细胞回复到分生性状态并进行分裂，形成无分化的细胞即愈伤组织的现象。
3、再分化：愈伤组织形成不定芽或不定根或胚状体。
4、外植体：植物组织培养过程中从活体植株上切去下来的用于离体培养的一切材料。
5、愈伤组织：原本指植物在受伤后于其伤口表面形成的一团薄壁细胞。
在组培中，则指人工培养基上由外植体形成的一团无序生长的薄壁细胞。
6、器官发生：胚胎时期由胚层器官原基发育成器官的过程。
包括细胞分化和器官形成。
7、胚状体发生：在植物细胞、组织或器官体外培养过程中，由一个或一些体细胞经过胚胎发生和发育过程，形成的与合子胚相类似的结构。
可进一步发育成植株。
8、细胞全能性：指植物的每一个细胞都携带有一完整的基因组，并具有发育成完整植株的潜在能力。
9、细胞分化：一个尚未特化的细胞发育出特征性结构和功能的过程。
10、极性：细胞内的一端与另一端在形态结构和生理生化上的差异。
11、试管苗：通过组织培养产生的植株。
12、看护培养：是指用一块活跃生长的愈伤组织来看护单个细胞，使其持续分裂和增殖的一种培养方法。
这块愈伤组织被称为看护组织。
13、固相化培养：将细胞或原生质体固着在琼脂糖、藻（月元）酸盐或多聚赖氨酸中，然后将他们放入液体培养基中震荡培养。
这种培养方法既利用了振荡培养室营养物质和气体易于交换的优点，有利用了固相化使细胞免受振荡时剪切力的作用。
14、悬浮细胞培养：将单个游离细胞或小细胞团在液体培养基中进行培养增值的技术。
适用于大规模的培养，使细胞工程的基本平台。
15、离体授粉：将未授粉的胚珠或子房从母体上分离下来,进行无菌培养,并以一定的方式授以无菌花粉,使之在试管内实现受精的技术,又称为离体受精或试管受精。
16、器官培养：指植物的根、茎、叶、花器和幼小果实的无菌培养。
植物组织培养技术
植物基因编辑：利 用组织培养技术， 可以对植物基因进 行编辑，提高植物 的抗病性、抗虫性 等特性。
植物生物反应器： 组织培养技术可以 用于生产生物药物 、生物燃料等，提 高生物产业的发展 水平。
植物修复技术：组 织培养技术可以用 于修复受损的植物 组织，提高植物的 生存能力和生长速 度。
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汇报人：
生物反应器技术：利用生物反应器技术，实现植物组织培养的规模化和自动化
生物信息学技术：利用生物信息学技术，分析植物组织培养过程中的基因表达和调控机制
合成生物学技术：利用合成生物学技术，设计和构建新型植物组织培养体系，提高植物组织 培养的效率和成功率。
应用前景
植物新品种的培育： 通过组织培养技术， 可以快速培育出新 的植物品种，提高 农业生产效率。
缺点
技术要求高：需要熟练掌握植物组织培养技术，操作难度大 成本高：培养基、培养设备、培养室等成本较高 成功率低：植物组织培养成功率较低，需要多次尝试 培养周期长：植物组织培养周期较长，需要耐心等待
05
植物组织培养技术的未 来展望
技术创新方向
基因编辑技术：通过基因编辑技术，提高植物组织培养的效率和成功率
应用：植物组织培养技术广泛应用 于植物育种、生物技术、植物保护 等领域。
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原理：利用植物细胞的全能性，使 其在适宜的条件下，经过脱分化和 再分化，形成完整的植株。
特点：快速繁殖、保持品种特性、 提高生产效率等。
原理
植物组织培养技术是指利用植物细 胞、组织或器官在无菌条件下进行 培养，使其生长、分化和再生的技 术。
植物组织培养技术在药物生 产中的应用
植物组织培养技术在药物质 量控制中的应用
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第一章植物的快速繁殖技术一、快速繁殖的概念植物一般通过有性繁殖和无性繁殖两种方式繁衍后代。
很多花卉、果树林木和一部分粮食作物，由于它们的高度杂合性，常通过扦插、埋条、压条、嫁接或种植特殊的营养器官等方法进行营养繁殖，从而得到和亲本遗传性一致的后代；有些种子休眠期特别长的作物，用营养繁殖可以加快繁殖的速度；某些多年生作物用种子繁殖时要经过一个很长的幼年期，如用成年植物材料进行营养繁殖，常可大大缩短生长期。
这些都是无性的营养繁殖。
用组织培养繁殖植物的技术是一种特殊的营养繁殖方式，现在一般称之为“快速繁殖技术”（rapid propagation）或“微繁殖技术”（mic-ropropagation）。
它是在无菌条件下，利用植物体的一部分，包括细胞、组织或器官，在人工控制的营养和环境条件下繁殖植物的方法。
这可以看作是常规营养繁殖方式的一种扩展和延伸，它不但保持了常规方法的特点，而且还具有以下几个明显的优点：（1）使用的植物材料极少，往往只要少量的茎尖、叶片、剪切段或其他器官就能在试管中建立起反复增殖的系统。
这样就可以节省常规营养繁殖时所需要的大量母本植株和因栽培和保持这些母株所需的土地和人力，对于珍贵稀有的植物材料还可能做到不毁坏原有的植株。
(2)由于每个外植体产生的芽或胚状体常多于常规繁殖方法，每一个繁殖周期又比常规繁殖短得多，一般只要1一2个月，加上可以不受季节和气候条件的影响进行周年生产，所以繁殖速度往往比常规方法要高得多，繁殖的数量在一年中常可达几万、几十万甚至上百万倍。
另外，由于试管中芽、植株或胚状体的小型化和利用多层的集约化培养架，可以在有限的空间生产大量的植株。
在实际应用中，某些技术较完善的作物，每平方米培养面积一年约可生产一万到几万株，一个熟练工人一年约可生产数试管苗。
如萱草，从30个外植体开始，在1.8平方米的培养面积上，8个月可以生产二万棵试管苗。
（3）由于快速繁殖是在无菌的容器中进行的，在繁殖过程中不受病虫的侵害。
如果和去病源技术相结合，可以大量生产高质、均一的无病苗木，而这一点用常规方法是很难做到的。
这样的无菌无病的试管苗在远距离的运输中和国际交流中都是极安全和方便的，既可以防止病害的传播又可以免去复杂的检疫手续。
（4）对于某些植物，组织培养产生的植株的表现型和从种子或常规营养繁殖方法得到的植株会有所不同，其性状要优于原植株。
如波士顿蕨的试管植株由于不表现强烈的顶端优势而能形成更多的分枝，使植株形态更美观。
非洲紫罗兰的试管植株呈莲座状，而用常规叶插方法得到的植株，叶柄长，整个植株更为直立，园艺性状也较差。
快速繁殖技术除了有上述明显的优点之外，和常规的营养繁殖方法相比也有其固有的一些特点，这方面常常容易被人们忽视而造成工作的失败或资金的浪费。
首先，和常规方法相比较，要建立一个比较完整的组织培养实验室，需要相当的投资。
在发达国家目前约要几万美元，在我国如建立一个包括实验室、培养室和有一定温室面积的系统也要投资几万、十几万以至几十万元，而且如完全使用电能调控光照和温度的话，运转费用也是相当可观的（我国大部分地区夏天需要降温，冬天需要升温，潮湿地区又需去温，以及培养的光照，都要消耗大量的电）。
其次，此项工作对人员的要求比较高，除了要求能熟练和严格地进行无菌操作之外，对培养物的生长、分化和它的控制方法要有所了解。
在探索一种新的植物的快速繁殖时需要进行大量的系统研究，这就要求有一定的理论知识和实践经验。
另外，由于这种方法有可能在短时期内从极少量的外植体产生大量的新植株，所以在材料的选择、工艺流程稳定性的控制、周年生产中的各个环节的安排和衔接上要作精心的组织，否则常可能由于某一环节的失误而导致整个工作的失败。
如由于选择了不良的原始材料（不良的基因型、未发现的变异体等），或在培养过程中由于培养方法不当，或因其他原因产生的遗传变异未能及早发现等，而导致最后产生大量的具有严重缺陷的植株。
这一点在多年生木本植物中的后果些性状要经过几年以至几十年的时间才表现出来。
在某些培养系统中还会出现对于生产不利的遗传变异，如试管苗中残留的细胞分裂素效应常使分枝过多而影响某些作物的经济性状。
二、快速繁殖技术发展史简略和应用概况从本世纪初哈伯兰特（Haberlandt）提出植物细胞组织培养的设想到六十年代，通过长期的科学研究，植物细胞的全能性和器官分化、体细胞胚胎发生的激素调节都得到了证实。
同时对试管植物的营养研究发展了各种适合于不同植物细胞组织培养的培养基，基本完善了原生质体培养、单细胞培养、细胞悬浮培养、组织和器官培养（包括愈伤组织、胚培养、花药培养、茎尖培养）等各种技术，积累了几百种植物的器官发生和体细胞胚胎发生的资料。
这些成果为六十年代以后细胞组织培养技术在生产上的应用奠定了坚实的理论和方法的基础。
最早使用细胞组织培养技术进行植物快速繁殖的是法国科学家莫里尔（Morel），六十年代他用茎尖培养的方法大量繁殖生花获得成功，从而引起了人们的极大兴趣．促使了七十年代这方面工作的迅速发展。
七十年代，穆拉希格（Mu-rashige）作出了较为突出的贡献,他首先提出了快速繁殖技术应分成外植体的建立、芽的增殖、生根和试管苗移栽前的锻炼等三个阶段，每一个阶段又需要不同的培养基成分和环境条件。
使用这种技术在很多草木园艺作物上获得了成功，并很快地投入了生产。
草本园艺作物较易获得成功的原因：一方面是由于对它的器官分化和体细胞胚胎发生研究较多，同时它本身经济价值较高，易引起人们重视，另一方面在茎尖培养时由于顶端优势不强，侧芽增殖较快和容易生根。
和草木园艺作物相比，木本植物的快速繁殖的研究发展较慢，这是由于很多木本植物的外植体在培养初期的褐变和不易打破茎尖的休眠状态，器官分化和体细胞胚胎发生的例子较少，以及诱导生根困难较多。
直到七十年代后期这方面的研究才逐渐发展起来。
其中有代表性的是琼斯（Jones）等人关于苹果茎尖培养的工作，1976年他们发现了一种酚类物质——根皮苷，在苹果成年树茎尖培养和诱导生根中有良好的促进作用，这项工作促使果树、木本经济作物和观赏树种的快速繁殖有一个较大的发展。
大多数木本造林树种都是用种子繁殖的，但是由于育种周期太长和大规模杂交制种的困难等原因，现在越来越重视在自然界已有群体中或杂种一代中选择优良单株发展无性系的工作，因此对快速繁殖技术提出了迫切的要求。
但至今这方面成功的例子不多，只限于桉树、杨树和麻栗树等少数树种。
目前快速繁殖技术已用于一些苗木的大规模商业化生产中，其中多数是观赏植物，如兰花、波士顿蕨、非洲菊、百合、唐菖蒲、菊花、香石竹、花烛和大岩桐，还有草莓、芦笋、香蕉、桉树和桃树砧木等。
其中相当大部分的年产量在100万株以上。
正在进行田间试验而在不久的将来可能投入商品化生产的除了各种观赏植物之外，还有不少果树和经济林木，如油棕、苹果及其砧木、苹果和柑桔的无病毒苗等。
我国这一方面的工作从七十年代开始，起步较晚但发展较快，现在除甘蔗和马铃薯无毒苗已进行了大规模的试验之外，在兰花、香石竹、月季、菊花、唐菖蒲、大花萱草、非洲紫罗兰、大岩桐、重瓣玉簪、花叶竽、瑞香、无籽西瓜、草莓、茶花、桉树、杨树、醋栗如葡萄等也进行了中间试验或一定规模的商品化生产。
估计今后几年可能有较大的发展，并逐渐形成我国的试管苗产业。
三、快速繁殖技术的适用范围到目前为止可以通过组织培养方法在试管中形成植株的植物已有几百种。
因此可以说很多植物都具有进行快速繁殖的潜力。
但是由于各种各样的原因，如某些技术环节还未突破、效率不高、成本过高、市场需要不大等，真正比常规繁殖方式优越而用于实际生产的只是其中一小部分。
在今后一个相当长的时间内它还只能用于某些作物或用于一些特殊目的的繁殖上。
主要包括以下几个方面。
（1）用于加速某些难繁殖或繁殖速度低的植物，如珍稀名贵的花卉、一些需要发展的濒危植物的繁殖上。
（2）某些植物虽然容易繁殖但很易感染病毒，像香石竹、百合、草莓、马铃薯等，可以先用分生组织培养的方法去除病毒，经鉴定后确认是无病毒的植株再用此法大量繁殖，得到的无毒苗可用作原种或直接栽种。
这样可以大大减少繁殖过程中再感染的机会，节省大量的时间和精力。
（3）有些杂合的园艺作物，如非洲菊、花烛等用常规种子繁殖时，由于后代分离而不能得到性状一致的后代，用快速繁殖的方法可以产生均一的个体基因型无性系。
（4）用于需要加速繁殖的特殊基因型，如由常规育种或通过生物工程产生的新品种、国外引人的优良品种、果树中的芽变品系、木本植物的优选单株、雌雄异株作物中有经济性状或经济性状较好的植株等的快速繁殖，以减少进行推广或投入市场所需的时间。
也可用于育种过程中需要迅速扩大的自交系、原始材料、亲本和杂种子代的繁殖上，以缩短育种周期。
随着科学研究的发展，相信会有越来越多的植物可使从快速繁殖技术来进行繁殖。
四、快速繁殖的一般技术快速繁殖过程一般可包括四个阶段，即无菌培养物的建立、芽的增殖、诱导生根和试管苗的移植。
：1．无菌培养物的建立（1）外植体的选择。
选择适当的外植体对于快速繁殖能否成功是极其重要的。
而选择什么样的外植体首先决定于第二阶段芽的增值所采用的途径。
通过腋芽的形成来增加芽的数量时，应从带有营养芽的都分得到外植体，并注意以下问题。
第一，外植体的大小。
这要由培养的目的来决定，如为了得到无病毒植株需使用分生组织（生长锥带1—2个叶原基），如为一般繁殖或原材料经鉴定是不带病毒的可使用茎尖（除分生组织外还带有少量幼叶）、芽或带芽的切段作为外植体。
外植体越小，带病毒和其他的病源体就越少，但是难培养；反之，则带病毒越多也越容易污染，但容易培养。
第二，取材植株的生理状态对培养的成败也是极重要的。
一般在春天植物开始生长，芽已膨大但芽鳞片还未张开时最为合适。
此时芽生长旺盛，并有芽鳞片的保护，不易污染。
为了避免季节的影响，在有条件时也可以将植物放在光、温条件稳定的人工气候箱或温室中，使植株保持营养生长状态。
对某些需要低温或高温或特殊论同期处理才能打破休眠的块茎、鳞茎、球茎，常常要处理后才可剥取茎尖进行培养。
第三，芽在植株上的部位也是需要注意的。
在一些草本植物（如菊花和香石竹）中，使顶芽或上部的芽作分生组织或茎尖培养时的成功率常常比侧芽或基部的芽要高，这可能和它们生长较旺盛有关，但由于顶芽数量有限也常使用侧芽作材料。
第四，多年生的木本植物随着年龄的增加，分生组织、茎尖和芽的培养越困难，特别是成年树较幼态树的培养要困难得多。
此时，常使用部分返幼、阶段年龄较低的根孽苗或不定芽做材料，或采取某些措拖，如将芽嫁接在实生苗上、修剪、保持高水平的施肥、进．行营养繁殖或用细胞分裂素喷洒植株等方法。
”在通过不定芽途径使芽增殖时，可以根据不同的植物采用不同的外植体，如根、茎、叶或花器官的各部分。