植物组织细胞培养
植物细胞组织培养(PPT)
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06.10.2020
主要有:
➢ 原生质体（Protoplast）培养 ➢ 悬浮细胞培养 ➢ 组织（愈伤组织Callus、茎尖分生组织）培
养 ➢ 器官（胚，花药，子房，根和茎）培养
其中最常见的是愈伤组织培养。
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植物细胞组织培养范畴：
（广义）又叫离体培养：指从植物体分离出 符合需要的组织、器官或细胞、原生质体等， 通过无菌操作，在人工控制条件下进行培养 以获得再生的完整植株或生产具有经济价值 的其他产品的技术。
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三、植物组织培养的生理依据
植物生长调节物质对于植物细胞组织的分化和决定具 有关键性作用。它包括：生长素类、细胞分裂素类、 赤霉素、脱落酸、乙烯等
生长素类主要用于愈伤组织的形成，体细胞胚的产生及试管 苗的生根。常用的有2,4-D、NAA、IBA、IAA等。其作用强 弱为2,4-D>NAA>IBA>IAA。
细胞分裂素类则有促进细胞的分裂与分化，延迟组织的衰老， 促进芽的产生等作用。常用的有Zip(异戊烯腺嘌呤)、KT、6BA、ZT等作用强弱顺序为。Zip>KT>6-BA>ZT。
赤霉素则有促进已分化的芽伸长生长，打破种子休眠的作用。 常用的为GA3。
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四、植物组织培养的原理
★植物细胞全能性（Cellular totipotency）： 任何具有完整细胞核的植物细胞，都拥有形成
种子培养
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3. 组织或愈伤组织培养(tissue， callus culture) ：是对植物体的各部分
组织进行培养，如茎尖分生组织、形成层、 木质部、韧皮部、表皮组织、胚乳组织和薄 壁组织等等；或对由植物器官培养产生的愈 伤组织进行培养，二者均通过再分化诱导形 成植株.
植物组织培养与细胞培养知识重点
第一个发明的培养基为White 培养基培养基中的铁盐采用Fe-EDTA 形态IAA/CTK比例高时，促进生根培养，比例低时，促进芽的分化植物组织培养：（广义）人工控制条件下培养形成再生植株（狭义）对植物组织器官产生愈伤组织进行培养直至生成完整植株。
外植体：从植物体上分离下来的用于离体培养的材料愈伤组织：在离体培养的条件下切口处形成的一团具有分生能力的不规则的细胞团分化：细胞在分裂过程中发生结构和功能上的改变形成各类组织和器官的过程脱分化：已分化好的细胞在人工诱导条件下恢复分生能力恢复到分生组织状态的过程再分化：由脱分化的细胞重新形成各类组织和器官的过程初代培养：诱导愈伤组织、侧芽或不定芽、胚状体（形似胚，具有配的功能）过程继代培养：更换新鲜培养基繁殖同一类型材料生根培养：将芽苗转移到生根培养基上培养形成完整植株驯化培养：将组培苗经人工炼苗驯化使其能够在苗床上生长器官培养：是指对植物体各种器官的离体培养离体胚培养：指从植物种子中分离出胚组织进行离体培养的技术细胞悬浮培养：将植物的细胞或细胞小聚体悬浮在液体培养基上进行培养，使之在体外繁殖、生长、发育，并在培养过程中能保持很好的分散性的技术原生质体培养：指从细胞中分离出来的原生质体经过离体培养使其分裂、增殖进而分化成完整植株的技术。
器官发生：又名器官形成，是指植物根茎叶花果实等器官的分化与形成灭菌：用物理或化学方法，杀死物体表面或空隙间的微生物消毒：杀死，消除或抑制部分微生物，使之不发生作用褐化：接种后外植体表面产生酚、醌类棕褐色物质，细胞停止代谢生长玻璃化：离体植物嫩茎或叶呈半透明水状，生理失调不能进行光合作用指示植物：能够对病毒汁液产生迅速和特有的反应的某类转株寄主植物细胞的全能性：每个植物细胞都具有母体的全部遗传特性；每一个细胞都可以在特定条件下发育成与母体一样的植株灭菌方法：物理法：灼烧、常压蒸煮，紫外线，超声波，微波，过滤清洗。
化学法：升汞，过氧化氢，甲醛，酒精，高锰酸钾，漂白粉，次氯酸钠，抗菌素四大母液：大量元素母液，微量元素母液、铁盐母液、有机物质母液、激素母液实验室安排：贮藏室、药品室、洗涤间、消毒室、接种室，准备室、暗室、分析室、培养室离体培养基本设备：天平、酸度计、移液管、容量瓶、三角瓶添加活性炭的目的：活性炭具有吸附作用，可吸附非极性物质和色素大分子物质，茎尖初代培养使可防止褐化，促进生根，防止玻璃化苗几种维生素：VB1：有利于植株生根，促进愈伤组织产生VB6：促进根的生长VC：防止褐化VB5：影响植物代谢和胚的发育VE、VB12各培养基的特点：White：无机盐浓度低，适宜于生根培养；MS：无机盐浓度高，为比较稳定的离子平衡溶液，其养分的数量和比例比较合适，可满足植物的营养和生理需要，硝酸盐含量相对较高，广泛应用于植物器官，花药，细胞和原生质体培养，效果良好；B5：含较低的铵对不少培养物的生长有抑制作用。
3.植物细胞培养（植物组织培养）
3.植物细胞培养（植物组织培养）第三章植物细胞培养植物细胞培养：指对从植物器官或由愈伤组织上分离的单细胞（或⼩细胞团）进⾏培养，形成单细胞⽆性系或再⽣植株的技术。
Haberlandt（1902）⾸次尝试分离和培养植物叶⽚单细胞。
细胞培养的意义有利于进⾏细胞⽣理代谢以及各种不同物质对细胞代谢影响的研究。
进⾏细胞培养，通过单细胞的克隆化，即称为“细胞株”（cell line），可以把微⽣物遗传技术⽤于⾼等植物以进⾏农作物的改良。
细胞培养的增殖速度快，适合⼤规模悬浮培养，⽣产⼀些特有的产物，如许多种植物的次⽣代谢产物，包括各种药材的有效成分等，⽤于医药业、酶⼯业及天然⾊素⼯业，这是植物产品⼯业化⽣产的新途径。
由于植物组织培养中细胞之间在遗传和⽣理⽣化上会出现种种变异，这些细胞形成的植株也都表现出⼀定的差异。
这种差异反映在它们的植株的形态、产量、品质、抗病⾍和抗逆性等⽅⾯。
所以由单细胞培养获得的单细胞⽆性繁殖系，并对不同的细胞进⾏研究，在理论上和实践上都有很重要的意义。
细胞培养就是从⾼等植物的某个特定的器官或组织中取得单个细胞进⾏培养，并诱导其分裂增殖，由细胞分裂形成细胞团，再通过细胞分化形成芽根等器官或胚状体，长成完整植株。
第⼀节植物细胞培养⼀. 单细胞培养(⼀)单细胞分离1.机械法2.酶解法3.从愈伤组织中分离(⼆)单细胞的培养⽅法1、平板培养（细胞的⽣长周期）2、看护培养3、微室培养 4. 条件化培养⼆. 细胞悬浮培养（⼀）悬浮培养的⽅法1、分批培养（细胞的⽣长周期）2、半连续培养3、连续培养——封闭型、开放型（化学、浊度恒定式）4、固定化培养（⼆）培养细胞的同步化1. 化学⽅法(饥饿法、抑制法、有丝分裂抑制法）2. 物理⽅法（分选、低温）（三）培养基振荡⼀、单细胞培养（⼀）单细胞的分离1.机械法: Ball(1965)⾸次由花⽣成熟叶⽚利⽤机械的⽅法使叶⾁细胞得到分离的技术。
⑴⼑⽚刮: 取下叶⽚→叶⽚消毒(75%酒精或7%次氯酸钠)→撕去下表⽪(露出叶⾁细胞) →⽤解剖⼑刮下细胞→单细胞悬浮培养⑵研磨离⼼法: 取下叶⽚→叶⽚消毒(75%酒精或7%次氯酸钠) →研磨匀浆(10g叶⽚+40ml研磨介质)→匀浆过滤(细纱布) →离⼼(先低速去碎屑) →游离细胞沉降到底部(净化细胞) →植株培养或悬浮培养研磨介质: 20µmol蔗糖+ 10µmol MgCl2 + 20µmol Tris-HCl (pH7.8)机械法的特点：⑴细胞不受酶的伤害；⑵不发⽣质壁分离。
细胞工程植物组织与细胞培养
B、植物细胞培养过程
3．3．5 植物细胞培养的应用
3．3．6 原生质体 培养
（技术线 路，以经 济海藻— —红篱为
例）
【习题】
1、名词解释，并简要说明它们间关系： 去分化与再分化
外植体与胚状体 无毒苗与快繁苗 2、简要分析愈伤组织和胚状体在植物细胞全
能性的实现途径中技术关键是什么？
Chapter3、植物组织与细胞培养
3．1 植物细胞工程概述 3．2 植物组织培养 3．3 植物细胞培养
3．1 植物细胞工程概述
3．1．1 植物细胞工程是细胞工程的一个重要分支学科。
3．1．2 植物细胞工程（plant cell engineering）
植物细胞工程（plant cell engineering）：是 在植物细胞全能性的基础上，以植物细胞为 基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖或 人为的精细操作，使细胞的某些生物学特性 按照人们的意愿发生改变，从而改良品种或 创制新种，或加速繁殖植物个体，或获得有 用产物的过程。
体细胞胚的培养：（自旋过滤式反应器）气升式剪 切力小。
3．2．9 存在问题：
一、理论问题：细胞全能性与激素作用机制； 二、技术问题：效率偏低、外植体诱导时间
长、培养基配方、继代培养植株变异、 新型反应器工艺设备改进； 三、应用范围：工厂化、成本高、资金多。
3．3 植物细胞培养 3．3．1 定义： 植物细胞培养：是指在离体条件下，将愈 伤组织或其他易分散的组织置于液体培养 基中进行振荡培养，得到悬浮细胞，再通 过继代培养使细胞增殖，从而获得大量细 胞群体的技术。它是在组培基础上发展起 来的。
七、植物组织器官的生物反应器培养
——是指那些用来生产植物次生代谢产物的组织 器官（生长快，生理、生化特征稳定）培养物的大规 模工厂化批量生产过程。
植物细胞和组织培养
植物细胞全能性及其表达
（一）植物细胞全能性的提出与证明
（二）胚性细胞 —— 植物的干细胞 （三）从分化细胞到胚性细胞
（二）胚性细胞 —— 植物的干细胞
在自然条件下，植物体内的许多细 胞可以不断地产生不定胚或芽，表 明它们保留着胚性。在自然界表现 出胚性的细胞可以分为三大类，即 早期胚胎细胞、茎端分生细胞和成 熟组织中遗留的胚性细胞。 最典型的例子是落地生根，其叶片 周缘组织特定部位中遗留的胚性细 胞能够沿著叶片的四周形成不定芽， 然后发育为具有根系的小植株，脱 Kalanchoe laxiflola 落到地面。
2. 器官分化
烟草的薄层表皮培养时，花枝 的薄层表皮只能产生花芽，植 株基部的薄层细胞只能产生营 养芽，中间部分的外植体能产 生两种类型的芽，但其间的比 例会有不同，这取决于它们与 植株基部距离的远近。花芽的 分化还受外源激素组成的影响， 只有当培养基中所含的激动素 和 IAA 的 克 分 子 浓 度 皆 为 106mol/L 时，花枝的表皮才能形 成花芽。若不改变 IAA 浓度， 把激动素浓度提高到10-5moI/L， 则会完全抑制花芽的形成，而 只出现营养芽。器官分化的基 因表达尚有待研究。
二、脱分化过程中细胞结构的变化 植物体内最大量的分化细胞是成熟的薄壁细胞，例如叶肉 细胞、表皮细胞、内皮层和髓部的薄壁细胞等，它们的细胞核 的体积较小，位于细胞边缘，细胞中央有一个大的液泡，细胞 质内核糖体密度较低，多聚核糖体数目很少，质体为分化程度 较高的叶绿体、杂色体、白色体或淀粉体。 在离体培养条件下烟草的叶肉细胞从第一次分裂开始即进 入脱分化的过程。通过数次有丝分裂，逐步转变为分生细胞， 核体积变大，占据中央位置，大液泡逐渐消失，液泡中出现一 种与细胞质生长相关的蛋白体 ，叶绿体通过缢裂和出芽生殖转 变为原质体。
植物组织与细胞培养课件
第三十四页，共三十四页。
培养
第十九页，共三十四页。
幼胚培养
(péiyǎng)
影响幼胚培养成功的因素 培养基：无机盐、碳水化合物、激素等
环境(huánjìng)条件(温度：多数为25-30℃，因植物种类有所
差别。光照：一般认为黑暗或弱光条件较为合适。)
提高幼胚的成活率，可采用胚乳看护培养
第二十页，共三十四页。
胚龄与胚性发育(fāyù)的关系
胚乳培养过程 含胚乳的果实或种子→表面消毒(xiāo dú)→无菌 条件下胚乳的剥离→接种培养基培养。 培养室温度25-27℃，黑暗或弱光下进行。
第二十四页，共三十四页。
胚乳培养的器官发生(fāshēng)
愈伤组织形成、器官发生 （1）愈伤组织的诱导 （2）愈伤组织的再分化 （3）胚乳苗的生根培养
经过自身的代谢作用合成其生长必需的物质，在营养 上已可以完全独立。
第十四页，共三十四页。
依据所剥离胚的发育时期(shíqī)不同：
培养类型
幼胚培养 (immature embryo)
成熟胚培养 (mature embryo)
子叶形成(xíngchéng) 之前
子叶(zǐyè)形成之后
第十五页，共三十四页。
受精胚珠的培养
未受精胚珠的培养
植物胚珠(pēi zhū)结构图示
第二十九页，共三十四页。
胚珠 培养 (pēi zhū)
胚珠培养的方法 培养受精胚珠，摘取授粉时间合适的子房(zǐfáng)，如培养 未受精胚珠，则在授粉前摘取子房(zǐfáng)→表面灭菌→剖 开子房壁，取出胚珠或带胚珠的胎座接种培养。
胚培养：指在无菌条件(tiáojiàn)下将胚从胚珠或种子中
植物组织培养与细胞培养
植物组织培养与细胞培养开始于19世纪后半叶，当时植物细胞全能性的概念还没有完全确定，但基于对自然状态下某些植物可以通过无性繁殖产生后代的观察，人们便产生了这样一种想法即能否将植物体的一部分在适当的条件下培养成一个完整的植物体，为此许多植物科学工作者开始了培养植物组织的尝试。
最初的问题仍然是集中在植物细胞有没有全能性和如何使这种全能性表现出来。
1839年Schwann提出细胞有机体的每一个生活细胞在适宜的外部环境条件下都有独立发育的潜能。
1853年trecul利用离体的茎段和根段进行培养获得了愈伤组织，愈伤组织是指一种没有器官分化但能进行活跃分裂的细胞团，但这还不能证明细胞具有全能性，因为由愈伤组织没能再生出完整植物体。
1901年Morgan首次提出一个全能性细胞应具有发育出一个完整植株的能力。
所谓全能性细胞就是指具有完整的膜系统和细胞核的生活细胞，在适宜的条件下可通过细胞分裂与分化，再生出一个完整植株。
White 指出：如果一个给定的有机体的所有细胞都大致相同，并具有全能性，那么在有机体内所观察到的细胞分化必定是这些细胞对有机体内微环境和周围环境的反应。
就是说机体内每个细胞所以没有表现出全能性，是因为该细胞所处位置的不同，致使其某些功能被抑制（suppressed),这充分说明机体内的微环境因素在细胞分化中起了十分重要的作用。
按照现代发育生物学和细胞生物学的理论，细胞分化是受基因在时间和空间两个方面的调空，空间就是指细胞在机体内所处的位置。
不同位置的细胞，其基因的表达不同，细胞所表现出的形态结构和行为就不同。
如果将一个生活的细胞从植物体内分离出来，使之脱离开原有的环境，细胞被抑制的功能将有望得以恢复，重新表现出全能性。
基于这种认识，科学工作者便萌生出了植物组织培养的念头。
Haberlandt(1902)首次提出细胞培养的概念，也是第一个用人工培养基对分离的植物细胞进行培养的人。
与rechinger不同，Haberlandt相信切块大小不会影响细胞增殖，但由于Haberlandt使用的培养液成分简单，培养的细胞是高度分化的细胞，又没采取消毒技术，所以实验失败，培养的细胞虽然存活了几个月但没能分裂。
课件 _植物细胞的全能性、植物组织培养的过程和条件
小资料
克隆：用幼苗或嫩枝以营养繁殖方式培育植物。 1.分子水平基因克隆 指通过重组DNA技术插入某载体的特定DNA片段，在宿主细胞中进行多次复制而 形成的分子群体。 2.细胞水平的克隆 指由一个细胞分裂形成的一个细胞群体。产生特异性抗体的所有浆细胞是由一个 B细胞分裂形成的的一个细胞群体。 3.个体水平 指通过无性繁殖而得到的基因型相同的个体组完整植株成为可能
2.植物组织培养技术
定义：在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织或细胞等培养在人工 配制的培养基上，使其生成完整植株或使其细胞增殖并产生细胞代谢产物的技术。 （由于脱离母体又称为离体培养） 理论基础：植物细胞的全能性。 类型：依据外植体的不同，可将植物组织培养分为器官培养、组织培养、细胞培 养、原生质体培养等。
第一节第1课时
植物细胞的全能性、植物组织培养的 过程和条件
细胞工程
细胞工程：是按照一定的设计方案，借助工程学的方法或技术，以生物组织、细 胞和细胞器为对象进行操作，在细胞水平上改造生物遗传特性，以获得（目的） 特定的细胞产物、细胞、组织、器官或新生物体的技术。
类型：按技术类型可分为细胞和组织培养、细胞融合、核移植技术等； 按生物类型可分为植物细胞工程和动物细胞工程等。
天然植物激素在植物体内都有相应的使之分解的酶，所以作用的时间短。而人工 合成的植物激素类似物，在植物体内没有使之分解的酶，作用的时间长，效果显 著，生产成本低。
问题探究
如图是 1958 年美国科学家斯图尔德以一小块胡萝卜韧皮部组织为材料培育出 能开花结果的胡萝卜植株的简要流程图：
胡萝卜根横取切出韧皮部组织培养基①中培养愈伤组织――②→胚状体―→试管苗―→ 开花的胡萝卜植株
优质课植物组织培养
目前，植物组织培养技术已经广泛应用于农业、林业、园艺、医药等领域。在农业方面，通过植物组 织培养技术可以快速繁殖优良品种、培育无病毒苗木、进行基因工程育种等。在医药方面，利用植物 组织培养技术可以生产次生代谢产物，如药用蛋白、疫苗、抗体等。
应用领域与前景
应用领域
植物组织培养技术已经渗透到农业、林业、园艺、医 药等多个领域。在农业方面，主要应用于快速繁殖、 品种改良、脱毒、基因工程等方面。在医药方面，主 要应用于次生代谢产物的生产，如紫杉醇、人参皂苷 等抗癌药物的生产。
03
逆境胁迫信号转导途径在植物抗逆过程中发挥重要作用，包括
感知逆境信号、传递信号和调节抗逆基因表达等过程。
04 植物组织培养技术应用实 例
快速繁殖技术在农业生产中应用
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繁殖系数的提高
通过植物组织培养技术，可以在短时间内获得大 量具有优良性状的无性繁殖系，从而显著提高繁 殖系数。
繁殖周期的缩短
满足市场需求
关注市场动态和消费者需求变化，及时调整植物组织培养策略和产品方向，满足市场需求。
加强国际合作与交流
加强与国际先进植物组织培养技术团队的合作与交流，引进先进技术和管理经验，提升我国植物 组织培养技术的国际竞争力。
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原理
植物组织培养基于细胞全能性理论，即已经分化的植物细胞 仍然具有发育成完整植株的潜能。在适宜的环境条件下，离 体的植物细胞可以脱分化形成愈伤组织，再分化形成根、芽 等器官，进而发育成完整的植株。
发展历程及现状
发展历程
植物组织培养技术自20世纪初开始研究，经历了离体培养技术的建立、细胞全能性的证实、快速繁殖 技术的应用等阶段。随着生物技术的发展，植物组织培养在理论研究和应用实践方面都取得了显著进 展。
植物组织培养的原理
植物组织培养的原理
植物组织培养是一种用于增殖和繁殖植物的技术，它可以在实验室中用培养基培养细胞、组织和器官。
植物组织培养可以用来加速植物的进化和育种，也可以在育种中用作植物的突变体。
植物组织培养的原理是将植物细胞、组织和器官分离出来，放入培养基中，然后利用细菌、真菌或病毒等合适的外源物质，让其进行分裂、增殖和重组。
在适当的温度、光照和湿度等条件下，植物细胞、组织和器官会长出新的植物，这就是植物组织培养的原理。
植物组织培养有许多优点，比如可以更快速地增殖植物，可以减少植物的生长周期，可以有效地保护植物种类，可以生产出更多的品种，以及可以选择性地修饰植物的外观、形状和性状等。
植物组织培养也有一些缺点，比如细胞可能会变异，可能会影响植物的健康，也可能导致植物突变。
总之，植物组织培养是一种重要的技术，它可以帮助我们更快速地繁殖植物，保护植物种类，以及生产更多的品种，但是需要特别注意细胞变异和植物突变等问题。
植物组织和细胞培养技术ppt课件
植物组织培养
根据细胞全能性原理，在无菌条件下，分离植物
的器官、组织、细胞或原生质体（称为外植体），
并在培养基上培养，在适宜的条件下使其长成部
分或完整植株的技术。
愈
根 继续
分离
脱分化
伤再分化 组
芽
培养
外植体
织
植物激素： 细胞分裂素、生长素
植物 体
胚状 体
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
胚 状 体
幼 苗
离体培养
细胞全能性指已 经分化的细胞， 仍然具有发育成 完整新的生物个 体的潜能。
说明高度分化的 植物细胞具有全 能性。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
细胞的全能性
为什么细胞具有全能性？
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许Байду номын сангаас 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
细胞的全能性
1．实现细胞的全能性必需的条件是什 么？为什么？
离体。因为在特定的时间和空间条件
下，细胞中的基因会选择性地表达出各 种蛋白质，形成不同的组织和器官。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
植物组织培养
根据细胞全能性原理，在无菌条件下，分
植物组织与细胞培养
植物组织与细胞培养：在无菌和人工控制条件下，利用合适的培养基，对植物的器官、组织、细胞或原生质体进行精细操作和培养，使其按照人们的意愿生长、增殖或再生的一门生物技术学科。
植物细胞全能性：任何具有完整细胞核的植物细胞，都拥有形成一个完整植珠所必须的全部遗传信息和发育成完整植株的能力。
初代培养：芽、茎段、叶片、花器等外植体从植物体上分离下来的第一次培养的过程。
继代培养：初代培养后，将组织转移到新的培养基上进行培养的都称为继代培养。
体细胞胚：植物组织培养过程中能够产生与正常合子胚相似的结构，由体细胞发育而成，也称为胚状体。
（离体）胚的培养：在无菌条件下将胚从胚珠或种子中分离出来，置于培养基上进行离体培养的方法。
外植体：从植物体上分离下来的用于离体培养的材料。
驯化现象：植物组织经长期继代培养，要加入生长调节物质，其后加入少量或不加入生长调节物质就可以生长，这种现象称为“驯化”现象。
玻璃化苗：当植物材料不断地进行离体繁殖时，有些试管苗的嫩茎、叶片往往会呈半透明水迹状，这种现象通常称为玻璃化，这种出现玻璃化现象的试管苗成为玻璃化苗。
愈伤组织：通常是指植物受到机械、动物或微生物等伤害后，创伤部位细胞脱分化而不断增殖形成的松散排列、无特定结构和功能的非器官化组织。
脱分化：已分化好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。
再分化：脱分化后具有分生能力的细胞再经过与原来相同的分化过程，重新形成各类组织和器官的过程。
人工种子：人工种子是指植物离体培养中产生的胚状体或不定芽包裹在含有养分和保护功能的人工胚乳和人工种皮中所形成的能发芽出苗的颗粒体。
褐化现象：褐化是指在接种后，外植体表面开始褐化，释放出褐色物质，有时甚至会使整个培养基褐化的现象。
器官培养：以植物器官作为外植体进行离体培养，包括离体的根、茎、叶、花器和果实的培养。
原生质体培养：用酶及物理方法除去细胞壁，对所得到的原生质体进行培养的方法。
植物组织培养技术及其应用
植物组织培养技术及其应用植物组织培养是在植物细胞具有全能性的理论的基础上发展起来的一项无性繁殖新技术。
植物组织培养技术指从植物体分离出符合需要的细胞、组织、器官或原生质体等，无菌条件下在适当的培养基上（水、矿质元素、蔗糖、维生素、有机添加物和植物激素等），通过人工控制进行培养，以获得再生的完整植株或生产上具有经济价值的其他产品的技术。
■一、植物组织培养的原理、基本过程及应用1.原理：细胞全能性。
2.基本过程：外植体→愈伤组织→胚状体→新植物体。
将已消毒的材料，在无菌的环境下，剥去芽的鳞片、嫩枝的外皮和种皮胚乳等，切成小片制成外植体；外植体中的活细胞经诱导，恢复其潜在的全能性，转变为分生细胞，继而其衍生的细胞分化为薄壁组织而形成愈伤组织；这些细胞继续分裂和分化形成胚状体，最后生长成为一株新植物体。
整个过程要确保无菌条件，并调节温度、营养、激素等因素以满足植物组织培养的需要。
3.应用：植物组织培养技术已广泛应用于快速繁殖某些稀有植物或有较大经济价值的植物；使用组织培养法获得脱毒苗已经在草莓、葡萄、康乃馨等获得成功，产生了明显的经济效应；人们还利用植物组织培养技术进行植物种质资源的保存、挽救濒临灭绝的植物；甚至，通过花药和花粉培养获得单倍体植株、缩短育种年限。
■例1紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。
用植物组织培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素。
下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。
（1）在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”。
这些“种子”是应用组织培养技术，将紫草叶肉细胞经过_________而获得的。
这项技术的理论基础是__________。
（2）从图中可以看出：反应器中紫草细胞的生长呈现____________规律；影响紫草素产量的因素是__________和___________。
（3）在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是__________________和___________________________。
植物细胞组织培养-1-绪论
3
生物反应器与药物生产
利用植物细胞组织培养技术可以建立生物反应器， 生产具有重要价值的次生代谢产物，如药物、香 料等。
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基因工程
植物细胞组织培养技术可用于基因工程领域，通过转基因技术将外源 基因导入植物细胞或组织中，实现基因的转移、表达和调控。
次生代谢产物生产
植物细胞组织培养技术可用于生产次生代谢产物，如药物、香料、色 素等，具有高效、环保的优势。
02
植物细胞的特点与功能
植物细胞的特点
细胞壁
细胞器
植物细胞具有细胞壁，它是由纤维素等多 糖构成的坚固结构，为细胞提供保护和支 持。
制的条件下生长、发育。
植物细胞组织培养技术可以用于快速繁 殖、品种改良、基因工程等方面，具有
重要的理论和实践意义。
植物细胞组织培养的历史与发展
植物细胞组织培养技术的历史可以追溯到19世纪末期，当时科学家们开始尝试在实 验室条件下培养植物细胞和组织。
20世纪50年代以后，随着技术的不断进步和研究的深入，植物细胞组织培养技术得 到了迅速发展，成为一种重要的生物工程技术。
植物细胞内含有多种细胞器，如线粒体、 叶绿体、内质网等，它们各自承担着特定 的功能，如能量代谢、光合作用等。
细胞核
细胞间隙
每个植物细胞都含有一个细胞核，其中含有 遗传物质DNA，控制细胞的遗传和代谢活动。
植物细胞之间存在间隙，这些间隙充满着 胶状物质，有助于维持细胞的形态和功能 。
植物细胞的功能
代谢功能
目前，植物细胞组织培养技术已经广泛应用于农业、林业、园艺等领域，为植物的 快速繁殖、品种改良和基因工程提供了强有力的技术支持。
植物细胞组织培养的应用
快速繁殖
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。
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花粉的发育时期
植物组织细胞培养
植物组织细胞培养
植物组织细胞培养
培养基
植物组织细胞培养
植物组织细胞培养
植物组织细胞培养
植物组织细胞培养
培养条件
植物组织细胞培养
三、花粉及小孢子培养
植物组织细胞培养
2.花粉的分离 1）机械分离法 2）花药漂浮培养自然释放法 3）磁拌法
植物组织细胞培养
3、培养方法
植物组织细胞培养
马铃薯脱毒种薯生产程序
植物组织细胞培养
脱毒—影响脱毒效果的因素
❖ 母体材料病毒侵染的程度 ❖ 外植体的生理状态 ❖ 起始培养的茎尖大小
植物组织细胞培养
植物组织细胞培养
离体无性繁殖（propagation in vitro）
❖ 离体无性繁殖： ❖ 是在人工控制的无菌条件下，使植物在人工
植物组织细胞培养
二、悬浮系的建立与继代培养
植物组织细胞培养
植物组织细胞培养
三、悬浮细胞的生长动态
植物组织细胞培养
影响悬浮细胞生长的因素：
❖ 起始愈伤组织的质量 ❖ 接种细胞密度 ❖ 培养条件：方式、温度、继代周期
植物组织细胞培养
四、悬浮培养细胞的同步化 细胞同步化：同一悬浮培养体系的所有细 胞都同时通过细胞周期的某一特定时期。
植物组织细胞培养
基本技术—不定芽增殖
植物组织细胞培养
基本技术—体细胞胚增殖
植物组织细胞培养
基本技术—愈伤组织增殖
植物组织细胞培养
基本技术—生根培养
❖ 一般要求降低矿物营养的浓度，提高生长素 的浓度，具体应根据植物不同而定。
❖ 生产用苗的培育：炼苗，假植，定植，生产 用苗
植物组织细胞培养
离体繁殖的使用范围
植物组织细胞培养
脱毒—3)脱毒效果检测
❖ 指示植物鉴定： ❖ 指示植物是指具有能够辨别某种病毒的专化
性症状的寄主植物。 ❖ 血清鉴定：试管沉淀反应；免疫双扩散；酶
联免疫吸附测定（ELISA）。
植物组织细胞培养
脱毒—4)脱毒苗的保存与繁殖
❖ 脱毒苗的离体保存与繁殖 ❖ 建立脱毒种苗生产繁殖网络体系 ❖ 木本植物建立隔离的脱毒苗母本园
❖ 1）直接培养 ❖ 从不经预处理或预培养的新鲜花药中直接分离出花
粉粒，接种到培养基中进行培养。 ❖ 2）预培养 ❖ 将花药在液体培养基中先漂浮培养，然后挤出花粉，
经离心洗涤纯化后悬浮于液体培养基中进行培养。 ❖ 3）哺育培养 ❖ 4）看护培养
植物组织细胞培养
第三节 植物胚胎培养
植物组织细胞培养
植物胚培养（embryo culture of plants）
植物组织细胞培养
意义---生产无病毒种苗，防止品种退化
植物组织细胞培养
意义—节约耕地，提高农产品的商品率
植物组织细胞培养
意义—便于运输
❖ 离体繁殖的种苗体积小，一般自带容器，很 易携带，运输十分方便。
❖ 以马铃薯为例，按一亩地4000株计算，常规 薯4000个重200kg（每个50g），若用试管 薯4000个则只有1kg左右。
植物组织细胞培养
植物组织细胞培养
愈伤组织诱导 悬浮系的建立与继代培养
悬浮细胞的生长动态 悬浮细胞同步化
植物组织细胞培养
一、愈伤组织诱导 ❖ 要求：松散性好、增殖快、再生能力强。其
外观一般是色泽鲜艳的乳白或淡黄色，呈细 小颗粒状，疏松易碎。
植物组织细胞培养
选择适宜的外植体：幼胚、胚轴、子 叶是最常使用的外植体。 选择适宜的培养基：较高浓度激素； 必要的附加物质。
离体无性繁殖：建立在体细胞系的基础是， 在人工控制的环境条件进行繁殖。 不会造成性状分离，不会产生退化，避免 病虫害的侵染，可以很好的保持品种的优 良特性，是异交作为和无性繁殖品种繁育 的理想途径。
植物组织细胞培养
意义—快速繁殖新品种，使优良品种迅 速应用
❖ 离体繁殖因为周期短，不受季节限制，繁殖 系数高，其繁殖速度是任何其它方法所不能 比的，所以离体繁殖又称为快繁（rapid clonal propagation）。
1）用于加速某些难繁殖或繁殖速度很低 的植物，或某些需要加上繁殖的特殊基 因型 2）用于自然繁殖极易感染病毒的植物 3）用于有性繁殖变异范围大而自然条件 下又不易无性繁殖的植物
植物组织细胞培养
离体繁殖的有关问题 ❖ 培养物的增殖方式 ❖ 外源生长调节剂对品种典型性的影
响 ❖ 继代次数与变异
植物组织细胞培养
第四章
植物组织细胞培养
植物组织细胞培养
主要内容
❖ 植物脱毒与快繁技术 ❖ 花药与花粉培养 ❖ 植物胚胎培养 ❖ 悬浮培养 ❖ 单细胞培养 ❖ 培养细胞的次生代谢及产物积累
植物组织细胞培养
第一节 植物脱毒与快繁技术 一、意义 二、植物脱毒 三、离体无性繁殖
植物组织细胞培养
意义—能够有效地保持优良品种的特性
第二节 花药与花粉培养
❖ 概念及意义 ❖ 花药培养 ❖ 花粉及小孢子培养
植物组织细胞培养
一、概念
植物组织细胞培养
二、花药培养
植物组织细胞培养
花药培养的基本程序
❖ 外植体选择—外植体预处理—外植体消 毒—剥取花药—接种—诱导培养—分化 培养
植物组织细胞培养
外植体选择
植物组织细胞培养
植物组织细胞培养
植物组织细胞培养
二、植物脱毒
❖ 基本原理 ❖ 技术规程 ❖ 影响脱毒效果的因素
植物组织细胞培养
脱毒---基本原理
植物组织细胞培养
植物组织细胞培养
脱毒--1)母体植株的选择和预处理
植物组织细胞培养
外植体预处理：
植物组织细胞培养
植物组织பைடு நூலகம்胞培养
脱毒—2)茎尖分生组织培养再生植株
基本过程： 外植体消毒—茎尖剥离—茎尖培养
培养基上繁殖的技术。跟常规的繁殖方法相 比它是一种微型操作过程，因此，有时就直 接称之为微繁（micropropagation）。
植物组织细胞培养
离体无性繁殖
基本技术 应用范围 需要注意的问题
植物组织细胞培养
离体无性繁殖—基本技术
植物组织细胞培养
基本技术—外植体选择
植物组织细胞培养
基本技术—腋芽增殖
植物组织细胞培养
植物组织细胞培养
幼胚培养
植物组织细胞培养
幼胚培养的关键技术
植物组织细胞培养
植物组织细胞培养
植物组织细胞培养
幼胚离体培养的生长发育方式
植物组织细胞培养
植物组织细胞培养
植物组织细胞培养
第四节 悬浮培养（suspension culture）
悬浮培养： 是细胞培养的基本方法，是将单个游离细胞 或小细胞团在液体培养基中进行培养增殖的 技术。