【小初高学习]2017-2018学年高中生物 第五章 植物的组织培养技术 第一节 植物快速繁殖技术学

第一节植物快速繁殖技术

1．了解植物组织培养的基本原理。

2．掌握植物组织培养的基本技术，进行月季或其他植物的组织培养。

一、植物组织培养

1．基本原理与概念

高度分化的植物细胞所具有的全能性，使我们能够将植株上的小块组织（如一段茎节、一个小芽），在适宜条件下培养成一株完整的植株，这就是植物的组织培养。

2．选材

不同植物的组织，培养的难易程度差别很大。一般说来，容易进行无性繁殖的植物，也容易进行组织培养，如草莓、葡萄、猕猴桃、菊花、秋海棠等。

思考：是否可以选择花粉进行上述植物的快速繁殖？

提示：利用花粉培养出的植株为单倍体植株，有矮小、高度不育等特点

3．意义

可以在较短时间内利用一株植物繁殖出几十万至几百万株幼苗。对濒危植物的保护、名贵花木的大规模生产有积极的意义，如所需空间小，繁殖速度快，条件可控制，不受季节限制，可以进行连续生产。

二、植物组织培养的基本过程

1．获得外植体

在植物组织培养过程中，用于离体培养的植物器官或组织片段称为外植体。从一株植物上可取下大量的外植体进行组织培养，并在短期内大量繁殖植物种苗，实现植物的快速繁殖。

2．脱分化

外植体在培养基中培养一段时间后，会通过细胞分裂形成愈伤组织。其细胞是一种高度液泡化的薄壁细胞，呈无定形状态，排列疏松而无规则，具有很强的分生能力。由高度分化的细胞重新回复到未分化的状态，这一过程称为脱分化。

3．再分化

脱分化形成的愈伤组织，在适当的人工培养基上继续进行培养又可以重新分化成芽、根等器官，进而发育成一棵完整的植株。这一过程称为植物细胞的再分化。

三、植物组织培养的培养基

1．培养基中的激素

培养基中添加的生长素和细胞分裂素，在启动细胞分裂、脱分化和再分化过程中起着重要作用。当同时使用这两类激素时，两者用量的比例会影响植物细胞的发育方向。当该比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成；当该比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值适中时，促进愈伤组织的生长，诱导根芽分化。

2．外植体在不同的发育阶段对培养基要求不同，在进行植物快速繁殖时，需要配制“脱分化培养基”“生芽培养基”“生根培养基”。

3．无菌条件对组织培养的成功至关重要。在组织培养过程中，培养基的灭菌要彻底、外植体的消毒要充分、接种时的无菌操作要严格。

此外，pH、温度、光照等外界条件对植物组织培养也很重要。

四、月季的快速繁殖过程

1．配制培养基

配制三种培养基：脱分化培养基——在MS培养基中加入质量浓度为0.1 mg·L－1的6BA 和IAA。生芽培养基——去掉脱分化培养基中的IAA，其余成分不变。生根培养基——无机盐浓度为MS的1/2，其他成分不变，另外添加质量浓度均为0.1 mg·L－1的NAA和IAA。

具体步骤为先将琼脂和蔗糖溶化，再加入其他成分，并用蒸馏水定容，随后调节pH，最后分装、封瓶，高压蒸汽灭菌。

2．外植体消毒

将月季嫩茎用清水洗净，再用体积分数为70%的酒精浸泡5 s，随后放入质量分数为2%的次氯酸钠溶液中浸泡，再在无菌水中清洗3次，漂净消毒液，用无菌滤纸吸干。

3．接种

将已消毒的月季嫩茎切成小段，接种到“脱分化培养基”上。插入时应注意方向，使嫩茎的形态学下端接触培养基，不要倒插。

4．培养

温度控制在18～22 ℃，20天左右就可在茎段基部形成愈伤组织。将其接种到“生芽培养基”上，每天日光灯光照12小时，10天左右可见愈伤组织上长出小芽，继续生长成枝条。长到3 cm左右时，将其切下后插在“生根培养基”上诱导生根，培养7～10天。

5．驯化试管苗

当小苗基部形成根原基时，即可进行驯化移栽。试管苗是在无菌、充分营养供给、适合的光照和温度以及100%相对湿度环境中生长的。刚出瓶的试管苗对外界环境不太适应，要逐步驯化适应，以提高成活率。

将试管苗培养瓶的瓶口敞开一半，在20～25 ℃的遮阴环境中，适应7～14天。若试管苗不萎蔫、有新生长趋势，便可将试管苗取出，小心洗净黏在根上的培养基，植入盛有培养土的花盆中，浇足水分，罩上带孔的塑料薄膜，将花盆放置在20～25 ℃的阴凉处3～5天。

6．移栽

待幼苗长出新叶时，揭去塑料薄膜，再过7～10天，幼苗即可移栽。

1．愈伤组织

愈伤组织是通过细胞分裂形成的，其细胞排列疏松而无规则，是高度液泡化呈无定形状态的薄壁细胞。它容易与根尖、茎尖的分生组织发生混淆。可以通过下表比较根尖分生组织

离体的植物组织和细胞，对营养、环境条件要求相对特殊，需要配制适宜的培养基。植物的组织培养常用的一种培养基是MS培养基，其主要成分包括以下几个：（1）无机营养

①大量元素：除碳（C）、氢（H）、氧（O）外，还有氮（N）、磷（P）、硫（S）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）等元素。氮常用的是硝态氮（如硝酸钾等）和铵态氮（如硫酸铵等）。在含硝态氮的培养基上生长良好的植物材料，加铵态氮后生长效果更好。在胡萝卜胚状体的分化中，若培养基中仅含硝酸盐则不能分化，只有与铵盐同时存在时才会产生胚状体的分化。

②微量元素：包括铁（Fe）、铜（Cu）、钼（Mo）、锌（Zn）、锰（Mn）、钴（Co）、硼（B）和碘（I）等。在植物组织培养中需用量极微，多了就会引起植物细胞的酶系失活、代谢障碍、蛋白质变性以及组织死亡等毒害现象。培养基中添加10－7～10－5mmol·L－1就可满足需要。

（2）有机营养

①维生素类：植物组织培养中经常使用维生素C、维生素B1（盐酸硫胺素）、维生素B6（盐酸吡哆素）、维生素H（生物素）、叶酸和烟酸等，一般使用浓度为0.1～10 mg·L－1。有的外植体、愈伤组织会合成维生素，可以不添加，但生长早期往往会缺乏。

②氨基酸：有甘氨酸、丝氨酸、酪氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺、水解酪蛋白（CH）和水