植物组织培养技术的发展与应用

植物组织培养技术的发展与应用

摘要植物组织培养技术是一种新兴的科研手段，近些年来发展迅速。本文从植物组织培养的原理、组织培养的方法入手，简单介绍植物组织培养技术的发展与应用。

关键词植物组织培养愈伤组织原生质体

1. 植物组织培养的概念、原理、方法及特点

1.1 植物组织培养的概念

植物组织培养技术（简称组培）是20世纪中叶开始发展，如今已经非常成熟的一种现代科研手段，其概念是：在无菌条件下，将离体的植物器官(根尖、茎尖等)、组织(形成层、花药组织等)、细胞(体细胞、生殖细胞等)、胚胎(成熟或未成熟的胚)、原生质体等在人工配制的培养基上培养，给予适宜的培养条件，诱发其产生愈伤组织或潜伏芽或长成完整的植株的技术。

1.2 植物组织培养的原理

植物组织细胞培养的依据是植物细胞“全能性”及植物的“再生作用”。1902年，德国著名植物学家G·Haberlanelt根据细胞学理论，大胆地提出了高等植物的器官和组织可以不断分割，直到单个细胞，即植物体细胞，在适当的条件下，具有不断分裂和繁殖，发育成完整植株的潜力的观点。19世纪30年代，德国植物学家施莱登和德国动物学家施旺创立了细胞学说，根据这一学说，如果给细胞提供和生物体内一样的条件，每个细胞都应该能够独立生活。1958年，美国植物学家斯蒂瓦特等人，用胡萝卜韧皮部的细胞进行培养，终于得到了完整植株，并且这一植株能够开花结果，证实了G·Haberlanelt在五十多年前关于细胞全能的预言。

根据植物细胞具有全能性这个理论，近几十年来发展起来的一项无性繁殖的新技术——植物的组织培养技术。

1.3 植物组织培养的方法

1.3.1 非试管微组织快繁

非试管微组织快繁技术是将外植体（一般要求带一叶一芽）放置在室内外普通沙子培养基上进行培养，利用植物腋芽自然倍增达到快速繁殖的目的。一般植物7～15天可以生长出根系。此技术投资低，操作环节少。

1.3.2 试管组织培养

试管组织培养是将外植体（即离体组织、器官或细胞）放置在试管等器皿中在无菌的条件下进行组织培养获得试管苗。

1.4 植物组织培养的分类

1.4.1 胚胎培养

指以从胚珠中分离出来的成熟或未成熟胚为外植体的离体无菌培养。

1.4.2 器官培养

指以植物的根、茎、叶、花、果等器官为外植体的离体无菌培养，如根的根尖和切段，茎的茎尖、茎节和切段，叶的叶原基、叶片、叶柄、叶鞘和子叶，花器的花瓣、雄蕊（花药、花丝）、胚珠、子房、果实等的离体无菌培养。

1.4.3 组织培养

指以分离出植物各部位的组织（如分生组织、形成层、木质部、韧皮部、表皮、皮层、胚乳组织、薄壁组织、髓部等），或已诱导的愈伤组织为外植体的离体无菌培养。这是狭义的植物组织培养。

1.4.4 细胞培养

指以单个游离细胞（如用果酸酶从组织中分离的体细胞，或花粉细胞，卵细胞）为接种体

的离体无菌培养。

1.4.5 原生质体培养。

指以除去细胞壁的原生质体为外植体的离体无菌培养。

1.5 植物组织培养的特点

1、培养条件可以人为控制

组织培养采用的植物材料完全是在人为提供的培养基和小气候环境条件下进行生长，摆脱了大自然中四季、昼夜的变化以及灾害性气候的不利影响，且条件均一，对植物生长极为有利，便于稳定地进行周年培养生产。

2、生长周期短，繁殖率高

植物组织培养是由于人为控制培养条件，根据不同植物不同部位的不同要求而提供不同的培养条件，因此生长较快。另外，植株也比较小，往往20-30天为一个周期。所以，虽然植物组织培养需要一定设备及能源消耗，但由于植物材料能按

几何级数繁殖生产，故总体来说成本低廉，且能及时提供规格一致的优质种苗或脱病毒种苗。

3、管理方便，利于工厂化生产和自动化控制

植物组织培养是在一定的场所和环境下，人为提供一定的温度、光照、湿度、营养、激素等条件，极利于高度集约化和高密度工厂化生产，也利于自动化控制生产。它是未来农业工厂化育苗的发展方向。它与盆栽、田间栽培等相比省去了中耕除草、浇水施肥、防治病虫等一系列繁杂劳动，可以大大节省人力、物力及田间种植所需要的土地。

2 植物组织培养的实验过程

2.1 植物组织培养的条件

2.1.1 培养基

植物组织培养中常用的培养基有：MT、MS、SH、N6、White等。不同植物所需要的生长条件不同，所用的培养基也有所不同。在组织培养中，

2.1.2 外源激素

愈伤组织和胚状体能否形成是培育出新植株的关键。通过在基础培养基里添加一定浓度的外源激素，可以诱导出愈伤组织、胚状体、不定芽、根等器官，最终获得再生植株或次生物质。用于植物组织培养的材料称为外植体，其主要形式有器官、胚胎、单细胞、原生质体等。根据外植体的不同，所需要的培养基种类、培养条件、外源激素的种类及比例等均不同。植物组织培养中，影响培养力的因素是多方面的，诱导愈伤组织成败的关键在于培养条件，植物激素是诱导愈伤组织和绿苗分化的关键因素。

最常用的诱导愈伤组织的生长素是IAA、NAA 和2,4-D，所需浓度为0.01～10 mg／L。最常用的细胞分裂素是KT和ABA，使用浓度为0.1～10mg／L。KT的主要作用是促进细胞分裂和愈伤组织分化。ABA对植物体细胞胚的发生与发育具有重要作用。各类植物激素的生理作用虽有相对专一性，但是植物的各种生理效应是不同种类激素之间相互作用的综合表现。

2.2 植物组织培养的步骤

2.2.1 选择和配制培养基

培养基是植物组织培养中的“血液”，血液的成分及其供应状况直接关系到培养物的生长与分化，因此了解培养基的成分、特点及其配制至关重要。

2.2.2 灭茵

灭菌是组织培养中的重要工作之一，通常采用物理的或化学的灭菌方法。培养基用常压或高压蒸煮等湿热灭菌、器械采用灼烧灭菌、玻璃器皿及耐热用具采用干热灭菌、不耐热的物质采用过滤灭菌、植物材料表面用消毒剂灭菌、物体表面用药剂喷雾灭菌、接种室等空间采