第四章植物组织培养技术二
植物组织培养技术第四章：植物离体培养体系2
修剪外植体
接种
盖好瓶塞
外植体的灭菌处理
• 外植体灭菌流程 • 常用灭菌剂 • 灭菌关键性问题
– 适当的搭配 – 适当的浓度 – 适当的时间
外植体灭菌流程
材料的预处理 (剪切、清洗)
75%酒精 (20 s)
0.1%升汞 (15 min)
无菌水冲洗 （6次）
沥干
接种
外植体的预处理
对外植体进行修整,去掉不要的部分,在 流水下冲洗干净.
化的方法与技能。
一、外植体的种类与选择
1、外植体的种类
– 外植体是指植物离体培养中的各种接种材料。 包括植物体的各个器官、组织、细胞和原生质 体等。因此，可以作为培养对象的所有植物器 官、组织、细胞、原生质体等均是可选择的对 象。
常见外植体类型
• 茎尖（园艺植物组织培养中应用最多，繁殖率高， 不易发生遗传变异，但取材有限）
消毒注意事项
1、表面消毒剂对植物组织是有害的，应正确选择消毒 剂的浓度和处理时间，以减少组织的死亡。
2、在表面消毒后，必须用无菌水漂洗材料3次以上以 除去残留杀菌剂，但若用酒精消毒，则不必漂洗。
3、与消毒剂接触过的切面在转移到无菌基质前需将其 切除，因为消毒剂会阻碍植物细胞对基质中营养物质 的吸收。
第二节： 无菌外植体的选择与处理
本节主要内容
• 外植体的种类与选择 • 外植体的消毒 • 外植体的接种 • 外植体的初代培养与观察
–培养条件 –外植体的污染及其防治 –外植体的褐化及其防治 • 外植体的继代培养 –培养物的分化诱导培养：愈伤组织的诱导与分化；不
定芽的诱导与分化。 – 试管苗的增殖与生根诱导培养 – 试管苗的玻璃化与防治
4、若外植体污染严重则应先用流水漂洗1小时以上或 先种子培养得到无菌种苗，然后用其各个部分建立组 织培养。
04第四章植物组织培养技术(二)
（1）环境要求远离污染源 （2）水电、交通 （3） 工艺流程 （4）节能（5）无菌
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3.商业化生产的配套设施
相应配套设施包括过渡培养室和露地炼苗场。
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4.商业化生产的工艺流程
试管苗商业化生产的工艺流程是以其快繁程 序为基础建立起来的，如最成熟的草莓脱毒苗生产 流程和葡萄试管快繁流程。通过茎尖脱毒建立起来 的草莓商业化试管苗生产，除必须配备的培养和驯 化等条件外，还应增加病毒鉴定室。
导不定芽产生，再以芽繁殖芽的方式进行增殖；兰 科植物、百合等则采用原球茎增殖途径，以保障繁 殖材料的遗传稳定性。
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2.增殖培养基
增殖率是植株快速繁殖特别是商业性繁殖的重要 指标。外植体在每次继代培养中，应能产生最大数量 的有效繁殖体。
基本培养基一般与启动生长培养基相同，而细胞 分裂素和矿物元素的浓度水平则高于启动生长培养基。 一般MS+BA 1~3 mg/ml+NAA0.1~1 mg/ml。
①繁殖速度较快。②遗传性不稳定，已产生变异。③愈伤组织 是遗传转化、细胞培养或原生质体培养的良好材料
• 器官发生型也是许多植物快繁的主要方式。由于不 定芽形成的数量与腋芽数目无关，其增殖率高于丛 生芽发生型。 • 但经过愈伤组织途径或者多次继代培养后，容易导 致细胞分裂不正常，增加变异植株发生频率。如香 蕉继代次数控制在8代之内，再生植株的变异率则 可控制在3%左右。
• 根系结构不完善的试管苗移栽后不易存活。要求根 系结构完整，具根毛，再生根的吸收能力强。 • 叶表皮组织不发达的试管苗也不易移栽存活。移栽 要求打开瓶口驯化2-3天；或在瓶内添加一些生长延 缓剂如PP333、CCC等培育壮苗。
植物组织培养技术
楚雄师范学院化学与生命科学系生物技术专业《植物组织培养技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：031106014课程中文名称：植物组织培养技术课程英文名称：Plant Tissue Culture Technology课程性质：专业选修课使用专业：生物技术专业、葡萄与葡萄酒工程专业开课学期：第7学期总学时：36+27总学分：3预修课程：植物学、植物生理学课程简介植物组织培养技术是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，进而再生完整植株的无性繁殖技术，是实践性较强的专业课之一。
本课程在介绍了组织培养的含义、特点及其意义；组织培养的概念、类型、特点；组织培养技术的基本原理及操作规范；组织培养的发展简史、发展趋势及其应用。
通过本课程的学习，使学生掌握组培实验室、家庭组培室、组培育苗工厂的组成、设计原则与设计要求；熟练掌握各种培养基的特点与应用；熟练掌握茎尖、茎段、叶及花器官培养消毒灭菌、接种及培养的技术；理解种质资源离体保存的意义，掌握种质资源离体保存常用方法；掌握一些常见植物的组培脱毒与快繁技术的应用。
教材建议《植物组织培养原理与技术》，李胜、李唯主编，化学工业出版社，2008年。
参考书《植物细胞组织培养》，刘庆昌编著，北京：中国农业大学出版社，2002年，标准书号：7-81066-529-4。
《植物组织培养（第三版）》，潘瑞炽编著，广州：广东高等教育出版社，2003年，标准书号：7-5361-2501-1。
《植物组织培养教程》，李浚明编著，北京：中国农业大学出版社，1996年，标准书号：7-81066-466-2。
《高等植物组织离体培养的形态建成及调控》，黄学林编著，北京：科学技术出版社，1995 年，标准书号：7-03-004377-4。
《植物组织培养》，王水琦编著，北京：中国轻工业出版社，2007年，标准书号：978-7-5019-5818-4。
《植物组织与细胞培养》，陈耀锋编著，北京：中国农业出版社，2007年，标准书号: 978-7-109-11844-7。
植物组织培养技术
2种激素5种浓度的实验组合 6-BA mg/L） 0 NAA 0 (mg/L) 0.5 2.5 5 10 0.5 1 6 11 16 21 2.5 2 7 12 17 22 3 8 13 18 23 5 4 9 14 19 24 10 5 10 15 20 25
• 完全试验方案试验因子越多，处理数越多，试验越复杂，消耗的 精力、物力越多。为了减少试验处理，但又能准确全面地获得试 验信息，通常采用正交试验。例如，采用正交设计，在使用此表 时就可以安排4个因子，3种水平的试验，一共做9种不同搭配的试 验，其结果相当于做了27次种种搭配的试验。正交试验虽然是多 因素搭配在一起的试验，但是在试验结果的分析中，每一种因素 所起的作用却又能够明白无误地表现出来。因此，一次系统的试 验结果，就可以把问题分析得清清楚楚，用有限的时间取得成倍 的收获。在组织培养研究中，可用于同时探求培养基中适宜的几 种成分的用量，如细胞分裂素、生长素、糖和其他成分的用量。
四、广谱实验法
• 在广谱实验法中，把培养基中所有组分分为4大类：无 机盐、有机营养物质(蔗糖、氨基酸和肌醇等)、生长素、 细胞分裂素。对每一类物质选定低(L)、中(M)、和高 (H)3个浓度。4类物质各3种浓度的自由组合即构成了 一项包括81个处理的实验。在这81个处理中最好的一 个可用4个字母表示。例如，一个包含中等浓度无机盐， 低等浓度生长素、中等浓度细胞分裂素和高等浓度有 机营养物质的处理即可表示为MLMH。达到这个阶段， 再试用不同类型的生长素和细胞分裂素即可找到培养 基的最佳配方。这是因为不同类型的生K素和细胞分裂 素对不同植物的活性有所不同。
• 不同的植物对培养基最适pH值的要求也是不同的(表 2—1)，大多在5、6．5左右，一般培养基皆要求5.8， 这基本能适应大多植物培养的需要。 • pH值适度因材料而异，也因培养基的组成而不同。以 硝态氮作氮源和以铵态氮作氮源就不一样，后者较高 一些。一般来说当pH值高于6．5时，培养基全变硬； 低于5时，琼脂不能很好地凝固。因为高温灭菌会降低 pH值(约0.2—0.3个pH值)因此在配制时常提高pH值 0．2—0．3单位。pH值大小调整可用0．1M的NaOH和 0．IM的HCI来调整。lml的NaOH可使pH值升高0．2单 位，lml的HCl可使pH值降低0．2单位。调节时一定要 充分搅拌均匀。
植物组织培养技术研究及应用
植物组织培养技术研究及应用第一章植物组织培养技术的概述植物组织培养技术是一种非常重要的植物生物技术，是利用体外培养方法，从植物体的不同部位，分离细胞、组织或器官，利用体外培养培养基中的适当营养物质和激素，使其发生生长、分化、再生或形成新的产物。
本技术的研究与应用不断发展，已经被广泛应用于植物育种、组织培育、抗病防治、生物技术、林业、药用植物等领域，并成为了现代农业生产的重要手段。
第二章植物组织培养技术的原理植物组织培养技术是基于细胞生物学、生物化学、植物生理学和分子遗传学等相关学科的理论基础。
它的基础理论包括培养基的基本组成和物质交换、细胞和组织分化规律、外源性激素对植物生长发育调控机制及其信号传递途径等。
植物组织培养技术的成功关键是基础培养基的选择，培养基的成分直接影响着培养细胞的生长速度、分化和再生。
一般基础培养基中包括主要营养元素、生长激素和维生素等。
其中生长激素是调节植物生长发育的重要因素，外源性激素可以调节幼芽、根、茎、叶、花和果实的生长，增加或减少某些生长活性，可以成功地培养出许多无性繁殖植物，得到了许多极其重要的经济作物。
对于不同组织和器官，其生理生态条件不同，因此其对培养基中营养物质需求也不相同，需要针对性的选择营养元素和生长激素。
比如幼芽主要需要氮源、磷源和水分，而叶片需要氮源、镁源、铁源和维生素等。
第三章植物组织培养技术的应用在植物生产上，植物组织培养技术被广泛应用于无性繁殖、倍数体系制备、育种、抗病防治等方面。
无性繁殖方面，植物组织培养技术被广泛应用于花卉、水果、蔬菜等的无性繁殖和扦插。
利用组织培养技术，可以在短时间内繁殖出大量的优良品种、优良种源等，充分利用遗传材料资源，为生产提供了更多的选择。
倍数体系制备方面，植物组织培养技术可以通过果实胚乳、胚珠、花药、受粉子房及子宫等组织培育得到大量的细胞、组织或植株材料。
在此基础上，可以采用诱导、筛选和分离等技术制备大量的病毒、菌、真菌、细菌和DNA等，得到更多的新种质资源，为育种提供了更多的手段和决策。
《植物组织培养技术》课件
04 植物组织培养技术的应用实例
快速繁殖技术
快速繁殖技术是指利用植物组 织培养技术，快速、大量繁殖
植物种苗的一种方法。
该技术广泛应用于花卉、果树 、林木等植物的快速繁殖，能 够大大缩短繁殖周期，提高繁
殖系数。
快速繁殖技术还可以通过控制 培养条件，实现植物的定向繁 殖，如矮化、无病毒等。
快速繁殖技术具有高效、环保 、可重复利用等优点，是现代 农业和林业生产的重要手段之 一。
濒危植物保护与复壮是保护生 物多样性和维护生态平衡的重 要手段之一，具有深远的社会 意义和生态意义。
05 植物组织培养技术的挑战与前景
技术瓶颈与解决方案
技术瓶颈
目前植物组织培养技术面临的主要瓶颈包括培养基的优化、外植体的选择与处 理、污染控制以及基因转化效率等。
解决方案
针对这些问题，研究者们正在探索新型的培养基成分、优化外植体的选择标准 、开发新型的消毒方法以及改进基因转化技术，以期提高植物组织培养的效率 和成功率。
指任何一个植物细胞都包含该物种的 全套遗传信息，具有发育成完整个体 的潜在能力。
植物细胞全能性证明
植物细胞全能性的应用
植物组织培养技术利用植物细胞的全 能性，通过离体培养获得完整的植株 ，广泛应用于植物繁殖、品种改良、 基因工程等领域。
许多植物细胞如胡萝卜、烟草、草莓 等在适宜条件下能够发育成完整的植 株，证明了植物细胞的全能性。
技术发展趋势与展望
发展趋势
随着生物技术的不断发展，植物组织培 养技术也在不断进步和完善。未来，该 技术将更加注重与基因编辑、合成生物 学等新兴技术的结合，以实现更为精准 和高效的植物育种和种质资源保护。
VS
展望
未来，植物组织培养技术有望在农业、园 艺、林业等领域发挥更大的作用，为解决 全球粮食安全、生态恢复等问题提供有力 支持。
植物组织培养技术
植物组织培养技术第一章绪论第二章植物组织培养实验室组成、仪器设备及无菌操作技术第三章植物组织培养基本原理第四章器官培养技术第五章植物胚胎培养第六章花粉及花药培养第七章细胞及原生质体培养第八章组培培养技术在中药学上的应用第一章绪论一、植物组织培养的概念1. 概念植物组织培养（Plant tissue culture）广义上是指无菌条件下，在特定的培养基上对离体的植物器官、组织、细胞和原生质体甚至包括完整植株进行培养的技术。
2.主要特征（1）在培养容器中进行；（2）无菌培养环境，排除了微生物如真菌、细菌以及害虫等的侵入；（3）各种环境因子如营养因子、激素因子以及光照、温度等物理因子处于人工控制之下，并可达到最适条件。
（4）通常打破了正常的植物发育过程和格局；（5）随着单细胞和原生质体培养技术的发展，对植物显微结构进行操作成为可能。
二、植物组织培养类型：根据不同分类的依据可以分为不同类型。
1、根据培养材料不同分为：（1）完整植株培养（Plant Culture）：对幼苗和较大植株等的培养。
（2）胚胎培养（Embryo Culture）：包括成熟胚、幼胚、子房、胚珠等的培养。
（3）器官培养（Organ Culture）：包括离体根、茎、叶、果实、种子、花器官的培养。
（4）组织培养（Tissue Culture）：如分生组织、薄壁组织、输导组织培养。
（5）细胞培养（Cell Culture）：指对单细胞或较小的细胞团进行培养。
（6）原生质体培养（Protoplast Culture）：指对去掉细胞壁后所获得的原生质体进行培养。
2、根据再生途径分为：（1）器官发生途径（Organogenesis）：直接器官发生途径：植物器官可以直接由外植体上诱导。
如茎尖培养。
间接器官发生途径：成熟细胞经过脱分化（dedifferentiation）及再分化（redifferentiation）过程而形成新的组织和器官的过程。
主要经济植物组织培养技术2---蝴蝶兰电子教案
主要经济植物组织培养技术2---蝴蝶兰一、授课章节主要经济植物组织培养技术2---蝴蝶兰。
二、学时安排2学时。
三、教学目标1．通过蝴蝶兰组培技术的学习，掌握兰科花卉的组培快繁技术。
四、教学重点、难点分析重点：蝴蝶兰的培养程序。
难点：增殖与继代培养。
五、教具电化教学设备, 试管苗。
六、教学方法讲授法，演示法。
七、教学过程Ⅰ导入本次课主要介绍的是蝴蝶兰的组织培养技术。
II新课二、蝴蝶兰的组织培养技术（一）培养意义蝴蝶兰属于兰科、蝴蝶兰属，为多年生热带花卉，是世界上栽培最广泛、最受喜爱的洋兰之一。
蝴蝶兰的繁殖大多采用分株的方法，得到种苗量少，不能满足栽培的需求。
通过组织培养技术繁育蝴蝶兰种苗，实现“兰花工业”是目前繁殖率最高、种苗质量最优秀的方法。
（二）培养程序1.外植体的选择蝴蝶兰的组织培养外植体有茎尖、茎段、叶片、花梗腋芽、花梗节间、根尖等，各部位都能诱导成功，只是难易程度不一。
蝴蝶兰是单茎性热带气生兰，只有一个茎尖，如果直接从开花植株取得茎尖或茎段，整株造成浪费。
以叶片或根尖作外植体，材料丰富，但诱导周期长、难度大；用花梗腋芽或花梗节间作外植体，容易诱导，外植体表面灭菌成功率高，是最合适的外植体取样部位。
2.外植体的处理、接种与初代培养●花梗腋芽的培养：蝴蝶兰为总状花序，近顶端的节着生花蕾，近基部的几个节，常具有苞叶覆盖的腋芽。
剪取整枝花梗，清水冲洗30min，将花梗剪成长约2～3cm带腋芽的切段，用无菌吸水纸或纱布吸干水分，带入无菌操作室按无菌操作程序进行接种。
先用70%的酒精溶液浸泡30s，再用0.1%的升汞溶液浸泡8～10min，用无菌水反复冲洗5～8次，接种在MS+BA 3mg/L的培养基上，可使腋芽萌发为丛生芽。
●花梗节间的培养：生长中的蝴蝶兰幼嫩花茎最具分化原球茎的能力。
取生长期在45d以内的蝴蝶兰花梗，经无菌操作消毒后（消毒方法同花梗腋芽），斜切成1～1.5mm厚的薄片，平放在固体培养基上。
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。
植物组织培养技术
植物组织培养技术植物组织培养（Plant tissue culture）是指在无菌条件下，将离体的植物器官（根、茎、叶、花等）、组织（如形成层、花药组织、胚乳、皮层等）、细胞（体细胞和生殖细胞），以及原生质体，培养在人工配制的培养基上，给予适当的培养条件，使其长成完整的植株，统称为植物组织培养。
植物组织培养的过程可概括为：外植体脱分化或完整植株胚状体茎尖、胚及子房等器官做外植体可不经脱分化直接形成试管苗。
植物组织培养技术是生物技术的重要组成部分，在生产实践及基因工程、遗传转化等研究中有重要应用前景。
植物脱毒及离体快繁，花药培养与单倍体育种、幼胚培养与试管受精，抗性突变体的筛选与体细胞无性系变异，植物产品的工厂化生产等方面的研究和应用，均必须借助植物组织培养技术的基本程序和方法。
通过本实验，要求同学掌握植物组织培养操作技术；了解外植体脱分化及再生的过程；理解植物细胞全能性。
一、试材与用具1．植物材料：花生、烟草、苹果、大白菜、玉米等。
2．实验室：准备室、接种室、培养室等。
3．仪器设备：高压灭菌锅（器）、光照培养箱、振荡培养箱、天秤、酸度计、超净工作台等。
4．器械及用具：镊子、手术刀、接种针、细菌过滤器、记号笔等。
5．玻动器皿：三角瓶、培养瓶、培养皿、量筒、容量瓶等。
二、方法步骤（一）培养基的制备1．母液的配制在植物组织培养中，不同的植物，不同的器官和组织，不同的研究目的，使用不同的培养基，培养基尽管千差万别，按其性质和含量来分主要由以下几部分组成：①无机营养，包括大量元素和微量元素；②有机物质；③铁盐；④碳水化合物；⑤天然复合物；⑥激素；⑦琼脂（固体培养基）；⑧其他添加物。
在培养基的配制中，对各组分的成分，常先要按其需用量扩大一定倍数，配制成母液（表2－1）。
配制母液时应注意以下两个方面：（1）配制大量元素母液时，为了避免产生沉淀，各种化学物质必须充分溶解后才能混合，同时混合时要注意先后顺序，把钙离子（Ca2+）、锰离子（Mn2+）、钡离子（Ba2+）和硫酸根（SO42-）、磷酸根（PO43-）错开，以免形成硫酸钙、磷酸钙等沉淀，并且各种成分要慢慢混合，边混合边搅拌。
第四章 植物组织培养拓展技术
4.6.3 人工种子的结构
4.6.3.1
体细胞胚 4.6.3.2 人工胚乳 4.6.3.3 人工种皮
人工种子结构示意图
4.6.4 人工种子包埋方法
4.6.4.1 干燥包理法
23℃，相对湿度为70％土5％，黑暗条件下逐 渐干燥。
4.6.4.2 液胶包理法
将胚状体悬浮在一种黏滞的流体胶中，直接插 入土壤。
机械分离法和酶解分离法的比较
机械法 1. 细胞不受到酶的伤害； 2. 机械法不用质壁分离； 3. 细胞产量低； 4. 细胞易破。 1. 细胞受到酶的伤害； 2. 要质壁分离； 3. 细胞产量高； 4. 细胞不易破。
酶解法
4.1.2 单细胞的培养 4.1.2.1 看护培养法
含义：用一块活跃生长的愈伤组织块来看 护单个细胞，并使其生长和增殖的方法。 用途：诱导形成单细胞系。 要求：看护愈伤组织处于活跃生长状态； 愈伤组织和所要培养的细胞可以是同一个 物种也可以不同。
先将植物叶片取下经过无菌处理后，在研钵 中轻轻研碎，经过一定孔径的纱布或不绣钢 滤网过滤，取出过滤后的研磨介质经过低速 离心等其他处理使细胞得到纯化。
4.1.1.2 酶解分离
用纤维素酶和果胶酶等酶液处理适合植物外 植体即可得到所需要的单细胞。
4.1.1.3 由组织培养物分离
离体培养的愈伤组织分离单细胞。
4.3 花药和花粉培养
4.3.1 花药培养
4.3.1.1 花药材料的选择
选择大致处于所需要时期的花蕾。由于 花粉发育时期和植株的某些外部形态特征 之间的大致相关性，因此利用这些外部标 志，选择符合条件的花蕾，经镜检确定花 粉发育的准确时期。
4.3.1.2 培养基的选择
《植物组织培养》电子教案
《植物组织培养》电子教案第一章：植物组织培养概述1.1 植物组织培养的定义1.2 植物组织培养的历史与发展1.3 植物组织培养的应用领域第二章：植物组织培养的原理与技术2.1 植物组织培养的基本原理2.2 植物组织培养的操作技术2.3 植物组织培养的注意事项第三章：植物组织培养的实验操作3.1 实验材料的选择与准备3.2 实验设备的准备与使用3.3 实验操作步骤与技巧第四章：植物组织培养的实践案例4.1 植物繁殖的新途径4.2 植物品种改良与创新4.3 植物组织的应用前景第五章：植物组织培养的争议与伦理问题5.1 植物组织培养与生物安全5.2 植物组织培养与环境保护5.3 植物组织培养的伦理问题探讨第六章：植物组织培养的生物学基础6.1 植物细胞全能性的概念6.2 植物激素在组织培养中的作用6.3 植物基因表达调控在组织培养中的角色第七章：植物组织培养技术的进阶应用7.1 愈伤组织诱导与胚胎发生7.2 植物繁殖的新技术：微型繁殖与种子生产7.3 植物基因转化与遗传改良第八章：植物组织培养在农业领域的应用8.1 作物遗传资源的保存与利用8.2 抗病虫害作物的培育与应用8.3 逆境生物学与耐旱抗寒植物的培养第九章：植物组织培养在生物产业的应用9.1 植物制药与生物活性成分的生产9.2 植物生物反应器的研究与应用9.3 植物组织培养与生物降解材料的开发第十章：植物组织培养的未来发展趋势10.1 合成生物学在植物组织培养中的应用10.2 植物组织培养与数字农业的融合10.3 植物组织培养在可持续农业中的角色与挑战重点和难点解析一、植物组织培养概述难点解析：理解植物组织培养的概念及其在植物繁殖和生物技术中的应用。
二、植物组织培养的原理与技术难点解析：掌握植物组织培养的操作步骤和技术要点，以及实验过程中的注意事项。
三、植物组织培养的实验操作难点解析：实验操作的细节处理，如无菌技术的应用、外植体选择的重要性等。
植物组织培养：第4章 外植体的选择、灭菌及培养
防细菌滤膜的网孔的直径为0.45μm以下，当溶液 通过滤膜后，细菌的细胞和真菌的孢子等因大于滤膜直 径而被阻。
在需要过滤灭菌的液体量大时，常使用抽滤装置； 液量小时，可用注射器。使用前对其高压灭菌，将滤 膜装在注射器的靠针管处，将待过滤的液体装入注射 器，推压注射器活塞杆，溶液压出滤膜，从针管压出 的溶液就是无菌溶液。
由于在消毒后的环境里和物品上没有活着的微生物， 所以通过严格消毒灭菌的操作空间(接种室、超净台、 等)和使用的器皿，以及操作者的衣着和手都不带任何 活着的微生物。在这样的条件下进行的操作，就叫做无 菌操作。
一 常用的灭菌方法 物理方法
化学方法
湿热灭菌(常压或高压蒸煮) 干热灭菌(烘烧和灼烧) 射线处理(紫外线、超声波、微波) 过滤除菌 大量无菌水冲洗
3. 叶片：由于叶片的来源最有保证，因而许多植物的组 织培养以叶片为起始培养物，如，玫瑰、海棠、矮牵 牛和豆瓣绿等许多植物。
4.子叶或下胚轴：对一些培养较困难的植物，则往往可 以通过其子叶或下胚轴来建立其组织培养体系。 若有可能，最好对培养较困难的植物各部位的诱导及 分化能力进行比较，从中筛选出最佳外植体。
甲醛(福尔马林)
过氧化氢 高锰酸钾 来苏儿 漂白粉 次氯酸钠 升汞(氯化汞) 酒精
（一）物理方法灭菌
1.湿热灭菌（高压蒸汽灭菌）—培养基灭菌
培养基在制备后的24h内完成灭菌工序。高压灭菌 的原理是：在密闭的蒸锅内，其中的蒸气不能外溢， 压力不断上升，使水的沸点不断提高，从而锅内温度 也随之增加。在0.1MPa的压力下，锅内温度达121℃。 在此蒸气温度下，可以很快杀死各种细菌及其高度耐 热的芽孢。
植物组织培养技术第四章：植物离体培养体系
• 其他物质
– 玻璃纤维 滤纸桥 海绵等
辅助性物质
• 抗生素类物质
– 种类：青霉素、链霉素、庆大霉素等 – 用量：5－20mg/L。 – 作用：防污染，减少材料损失 – 注意：抗生素对组织生长有抑制作用，使用要慎重。
• 抗氧化物
– 常用抗氧化剂：半胱氨酸、PVP、VC – 用量：50－200mg/L – 作用：防止氧化褐变 – 注意：可用抗氧化剂洗涤外植体伤口表面。
MS 有机物
C6H12O6 ·2H2O NH2 ·CH2·COOH C12H17ClN4OS ·HCl C8H11O3N ·HCl NC5H4COOH
激素类—培养基的关键性物质
• 激素影响到植物的细胞分化、分裂、发育 • 激素影响到植物的形态建成、开花、结实、
成熟、脱落、衰老和休眠以及萌发等的生理 生化活动 • 所以植物生长调节物是培养基的关键物质， 对植物组织培养起着决定性作用
植物离体培养体系建立的五大技术模块
• 植物离体培养的营养条件----培 养基的配制
• 外植体的选择 • 外植体的灭菌与接种 • 外植体的培养技术 • 炼苗移栽技术
第一节：植物离体培养的营养条件 —培养基
• 主要内容
– 培养基的营养组成 – 常用培养基的类型与筛选 – 培养基母液的配制 – 培养基的配制、消毒与保存
生长素
• 诱导愈伤组织形成 • 诱导根的分化 • 促进根、茎、芽的生长
组培中常用的生长素类调节剂
• 种类：NAA(萘乙酸)；IAA(吲哚乙酸)；IBA(吲哚 丁酸)；2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸)。
• 活性强弱与活性比：2，4-D>NAA>IBA>IAA； 活性比：IAA∶ NAA∶2，4-D = 1∶10∶100。
植物组织培养技术
植物组织培养技术植物组织培养是70年代快速发展并趋成熟的现代生物技术，是在含有营养物质及植物生长调节物质的培养基中离体培养植物组织(器官或细胞)的技术。
它的理论依据是植物细胞的全能性，即植物体的每一个细胞都有分化成一个完整植株的潜在能力。
该技术在品种选育、名特优品种的快速繁殖、自然资源的保护、品种质量的提高、濒危植物种质保存等诸方面都表现出巨大的应用前景，取得了明显的经济效益。
组织培养前景广阔植物组织培养技术一诞生就表现了强大的生命力和美好的前景。
它在细胞学、遗传学、农学、生理学、生物化学等学科的基础理论研究中，成了一种常用的生物学技术;在实际应用中也发挥了巨大作用，取得了显著的经济效益和社会效益。
育种：通过组织培养技术，结合诱变育种技术，成功地培育出许多优良品种。
如抗黄化叶病的大麦品种;培育出脱病毒的马铃薯、甘蔗品种，使马铃薯产量增加十多倍;选育出早熟(比母本提早15天)、优质(含糖量9.5%)、高产(单果平均重106克)的京早三号桃(中科院植物所培育)等等，这些例子不胜枚举。
快速繁殖：应用组织培养技术可使某一个优良品种得到快速繁殖，可在一年内从一个芽或一张叶片，培养与繁殖成几十万或上百万株小苗，使得该优良品种很快得以推广。
如浙江省金华婺东葡萄良品场，1990年将日本引进的葡萄品种栽培成功后，我们通过快速繁殖，使每月的增殖系数达到6～9，可使一个芽在一年之内产生100万个芽。
快繁技术在花卉、果树等经济植物的优良品种繁育中，取得了良好的经济效益。
名、特、优、稀植物品种的保存与繁殖：许多名贵植物(如兰花)由于繁殖慢或困难，数量不多;而众多的野生植物(如花卉、药材)由于人们过度的采伐，变成濒危植物。
这些品种的保存与繁殖越来越显得重要与紧迫。
应用组织培养技术，不仅可以在实验室条件下保存种质，还可以进行工业化生产，大量繁殖来满足人类生活的需求。
无土栽培：现代正在快速推广的无土栽培技术，就是建立在组织培养的基础理论之上的，特别是无土栽培中的营养液成分，与组织培养的培养基配制基本相似。
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
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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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二、植物快繁器官形成方式（再分化形成植 株的方式）
根据器官形成方式的不同，将植物器官的 再生分为五种类型，即短枝发生型（不定 芽型）、丛生芽发生型（器官型）、器官 发生性、胚状体发生型和原球茎发生型。
（一）短枝发生型（不定芽型）
短枝发生型是指外植体携带的带叶茎段，在适 宜的培养环境中萌发，形成完整植株，再将其剪成 带叶茎段，继代再成苗的繁殖方法。
丛生芽发生型是大多数植物快繁的主要途 径，它不经过愈伤组织，能使无性系后代保持原 品种的特性，在生产中普遍应用。
特点： ①繁殖率非常 高，但繁殖速 度较慢。 ②遗传性稳定。
（三）器官发生型（已讲过）
是指外植体在适宜培养基和培养条件下，经过脱分化形成愈 伤组织，然后经过再分化诱导愈伤组织产生不定芽，或外植 体不形成愈伤组织而直接从其表面形成不定芽，将芽苗转移 到生根培养基中，经培养获得完整植株的繁殖方法。
四、移栽驯化
试管小植株的移栽驯化是试管苗从异养到自 养的转变，有一个逐渐适应过程。移栽前需对试 管植株进行高光强炼苗，使植株生长粗壮，并打 开瓶口，降低湿度，使其逐渐适应外界环境。 1.移栽 2.驯化管理
１.移栽
• 首先应洗去小植株根部附着的培养基，避免微生物 的繁殖污染，造成小苗死亡。
• 然后将小植株栽入人工配制的混合培养基质中，基 质用保湿又透气的材料，如蛭石、珍珠岩、粗沙、 泥炭等按比例混合，以利小植株生长。几天后小植 株可形成新的功能根系。
2.驯化管理
• 移栽的试管小植株和活体生根的小植株，其湿度的 控制十分重要。因试管苗在高湿（90％～100％的 相对湿度）环境中生长，茎叶表面防止水分散失的 角质层等几乎全无，根系又不发达，移栽后难以保 证水分平衡，即使根系周围有足够的水分也不行。 所以，应采用加覆塑料薄膜、经常喷雾的方法，提 高小植株周围的空气湿度，减少叶面蒸腾。同时， 逐渐降低空气相对湿度，使其适应自然环境条件。
分为间接途径（经愈伤途径）和直接途径两种。 胚状体发生途径具有成苗数量大、速度快、结构 完整的特点，因而是外植体增殖系数最大的途径。
胚状体发生型 特点：①胚状体发生数量多、速度快、结构完整、 繁殖系数高。②遗传性稳定
菊花花瓣体细胞胚胎发生及体胚发育过程的扫描电镜观察
（五）原球茎发生型
原球茎发生型是兰科植物的一种快繁方式， 它是指茎尖或腋芽外植体经培养产生原球茎（即 扁球状体、基部生假根）的繁殖类型。
植物快繁程序
植物快繁的程序包括四个阶段： 无菌（或初代）培养的建立 繁殖体增殖 芽苗生根 小植株的移栽驯化
一、无菌培养的建立
这个阶段的任务是母株和外植体的选取、 无菌培养物的获得及外植体的启动生长，以利于 离体材料在适宜培养环境中以某种器官发生类型 进行增殖。
二、增殖培养
1.培养材料的增殖方式 五种方式。(取决于培养目的和材料自身的可
对有些植物，如果芽苗在含有生长素的培养基中生长 1～2d，再转移至无生长素的培养基中，或芽苗在含生长素 的生根溶液中浸蘸后直接插入无生长素的培养基中，湿度 85%以上，温度25℃，弱光或黑暗条件。
2.活体生根（试管外生根） 芽苗先在生长素中快速浸蘸或在
含有相对高浓度生长素的培养基中培养 5~10天，然后在温室中栽入培养基质， 经常喷雾，给予高湿度环境，几天后便 可自行生根。
能性。) 一般大多数植物采用无菌短枝或腋芽萌发或诱
导不定芽产生，再以芽繁殖芽的方式进行增殖；兰 科植物、百合等则采用原球茎增殖途径，以保障繁 殖材料的遗传稳定性。
2.增殖培养基 增殖率是植株快速繁殖特别是商业性繁殖
的重要指标。外植体在每次继代培养中，应能 产生最大数量的有效繁殖体。
基本培养Байду номын сангаас一般与启动生长培养基相同， 而细胞分裂素和矿物元素的浓度水平则高于启 动生长培养基。一般 1~3 0.1~1 。
• 原球茎是兰花种子发芽过程中的一种形态学构造。种子萌发初期并不出 现胚根，只是胚逐渐膨大，以后种皮的一端破裂，肿胀的胚呈小圆锥状， 故称为原球茎。
• 原球茎是短缩的、呈珠粒状的、由胚性细胞组成的、类似嫩茎的器官， 它可以增殖，形成原球茎丛。由茎尖或腋芽外植体诱导产生原球茎，切 割原球茎进行增殖，或停止切割使其继续培养而转绿，产生毛状假根， 叶原基发育成幼叶，将其转移培养生根，形成完整植株。
特点： ①繁殖率高，利用外植体的 芽特别是原受到抑制的腋芽 和大量形成不定芽。 ②能保持该种植物遗传稳定 性。 ③可使繁殖周期长的林木缩 短其童年期
（二）丛生芽发生型(器官型)
丛生芽发生型是指使外植体携带的顶芽或 腋芽在适宜培养环境中不断发生腋芽而呈丛生状 芽，或者直接从外植体上长出多个从芽，将单个 芽转入生根培养基中，诱导生根成苗的繁殖方法。
• 表现嵌合性状的植株通过此方式再生时，往往导致嵌合性 状发生分离而失去原有价值。如观赏植物色彩镶嵌的叶子、 带金边或者银边等性状的植物，通过器官发生性途径再生 植株时，可能导致这些观赏性状消失。这类植株快繁时， 应通过丛生芽途径进行。
A
B
C
E
花烛叶片离体培养及植株再生
（四）胚状体发生型
胚状体发生型是指外植体在适宜培养环境中，经 诱导产生体细胞胚的繁殖方法 ，从而形成小植株的繁 殖方法。
①繁殖速度较快。②遗传性不稳定，已产生变异。③愈伤组织 是遗传转化、细胞培养或原生质体培养的良好材料
• 器官发生型也是许多植物快繁的主要方式。由于不 定芽形成的数量与腋芽数目无关，其增殖率高于丛 生芽发生型。
• 但经过愈伤组织途径或者多次继代培养后，容易导 致细胞分裂不正常，增加变异植株发生频率。如香 蕉继代次数控制在8代之内，再生植株的变异率则 可控制在3%左右。
第三节 植物离体繁殖
I概述 一、概念和特点
（一）概念
植物离体繁殖（ ）又称植物快繁或微繁，是 指利用植物组织培养技术对外植体进行离体培养， 使其短期内获得遗传性一致的大量再生植株的方法。
（二）特点
1、繁殖效率高。 2、培养条件可控性强。 3、占用空间小。 4、管理方便，利于自动化控制。 5、便于种质保存和交换。
3.增殖体的大小和切割方法 一般携带一个茎节，但第一次增殖的茎段一般
都有2~4个茎节。 茎段可以垂直插入培养基中，但插入的深度不
应淹没茎节；或水平放入培养基表面，以刺激侧芽 的萌动。
青花菜增殖
枇杷增殖
三、芽苗生根
将单个芽苗转移到生根培养基或适宜环境中诱导生根。 1.离体生根（试管内生根）
降低无机盐浓度（1/2或者1/4），减少或不需要细胞 分裂素，增加生长素的浓度。