植物组织培养

理论起源

研究历史

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;1902年，德国植物学家哈伯兰特细胞全能性的理论是植物组培的理论基础。1958年，一个振奋人心的讯息从美国传向世界各地，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，证实了哈伯兰特在五十多年前关于细胞全能的预言。植物组培的简单过程如下:剪接植物器官或组织--经过脱分化(也叫去分化)形成愈伤组织--再经过再分化形成组织或器官--经过培养发育成一颗完整的植株。植物组培的大致过程是:在无菌条件下，将植物器官或组织(如芽、茎尖、根尖或花葯)的一部分切下来，用纤维素酶与果胶酶处理用以去掉细胞壁，使之露出原生质体，然后放在适当的人工培养基上进行培养，这些器官或组织就会进行细胞分裂，形成新的组织。不过这种组织没有发生分化，只是一团薄壁细胞，叫做愈伤组织。在适合的光照、温度和一定的营养物质与激素等条件下，愈伤组织便开始分化，产生出植物的各种器官和组织，进而发育成一棵完整的植株。

技术原理

植物组织培养即植物无菌培养技术，又称离体培养，是根据植物细胞具有全能性的理论，利用植物体离体的器官(如根、茎、叶、茎尖、花、果实等)、组织(如形成层、表皮、皮层、髓部细胞、胚乳等)或细胞(如大孢子、小孢子、体细胞等)以及原生质体,在无菌和适宜的人工培养基及温度等人工条件下，能诱导出愈伤组织、不定芽、不定根，最后形成完整的植株的学科。

培养分类

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。

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(花葯、花丝)、胚珠、子房、果实等的离体无菌培养。

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。

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。

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。

组织培养

培养方法

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。

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)放置在组培瓶等器皿中在无菌的条件下进行组织培养获得组培瓶苗。

培养步骤

第一步，将採来的植物材料除去不用的部分，将需要的部分仔细洗干凈，如用适当的刷子等刷洗。把材料切割成适当大小，即灭菌容器能放入为宜。置自来水龙头下流水沖洗几分锺至数小时，沖洗时间视材料清洁程度而宜。易漂浮或细小的材料，可装入纱布袋内沖洗。流水沖洗在污染严重时特别有用。洗时可加入洗衣粉清洗，然后再用自来水沖凈洗衣粉水。洗衣粉可除去轻度附着在植物表面的污物，除去脂质性的物质，便于灭菌液的直接接触。当然，最理想的清洗物质是表面活性物质-吐温。

第二步是对材料的表面浸润灭菌。要在超凈台或接种箱内完成，準备好消毒的烧杯、玻璃棒、70%酒精、消毒液、无菌水、手表等。用70%酒精浸10~30秒。由于酒精具有使植物材料表面被浸湿的作用，加之70%酒精穿透力强，也很易杀伤植物细胞，所以浸润时间不能过长。有一些特殊的材料，如果实、花蕾、包有苞片、苞叶等的孕穗，多层鳞片的休眠芽等等，以及主要取用内部的材料，则可只用70%酒精处理稍长的时间。处理完的材料在无菌条件下，待酒精蒸发后再剥除外层，取用内部材料。

第三步是用灭菌剂处理。表面灭菌剂的种类较多，可根据情况选取1-2种使用见表。第四步是用无菌水涮洗，涮洗要每次3min左右，视採用的消毒液种类，涮洗3-l0次左右。无菌水涮洗作用是免除消毒剂杀伤植物细胞的副作用注意:①酒精渗透性强，幼嫩材料易在酒精中失绿，所以浸泡时间要短，防止酒精杀死植物细胞。②老熟材料，特别是种子等可以在酒精中浸泡时间长一些，如种子可以浸泡5分锺。③升汞的渗透力弱，一般浸泡10分锺左右，对植物材料的杀伤力不大。④漂白粉容易导致植物材料失绿，所以对于幼嫩材料要慎用。⑤在消毒液中加入浓度为0.08-0.12%的吐温20或80(一种湿润剂)，可以降低植物材料表面的张力，达到更好的消毒效果。

培养特点

1、培养条件可以人为控製

组培採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

组培是由于人为控製培养条件，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，虽然组培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，故整体来说成本低廉，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製

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，也利于自动化控製生产。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。

培养优点

1、佔用空间小，不受地区、季节限製。

2、培养脱毒作物

3、培养周期短

4、可用组培中的愈伤组织製取特殊的生化製品

5、可短时间大量繁殖，用于拯救濒危植物

6、可诱导之分化成需要的器官，如根和芽

7、解决有些植物产种子少或无的难题，

8、不存在变异，可保持原母本的一切遗传特征

9、投资少，经济效益高

10、繁殖方式多，试用品种多

培养材料採集

要根据培养目的适当选取材料，选择原则:易于诱导、带菌少。要选取植物组织内部无菌的材料。这一方面要从健壮的植株上取材料，不要取有伤口的或有病虫的材料。另一方面要在晴天，最好是中午或下午取材料，决不要在雨天、阴天或露水未干时取材料。因为健壮的植株和晴天光合呼吸旺盛的组织，有自身消毒作用，这种组织一般是无菌的。培养材料的消毒

从外界或室内选取的植物材料，都不同程度地带有各种微生物。这些污染源一旦带入培养基，便会造成培养基污染。因此，植物材料必须经严格的表面灭菌处理，再经无菌操作手续接到培养基上。

试剂

· 乙醇。

· 吲哚乙酸( IAA) 或 2 ，4 – D (生长素类似物)。

· 氯化汞(升汞)或次氯酸钠。

· 6- 苄基氨基腺嘌呤( 6-BA )

· MS 培养基

·0.1 mol/L NaOH与 0.1 mol/L HCl

配製培养基

( 1 )愈伤组织诱导培养基: MS 培养基(蔗糖含量为 10 g/L ， 2,4 – D 含量为 2 mg/L ，琼脂10 g/L )。

( 2 )试验培养基:在 MS 培养基中加入 IAA 和 6–BA 。

吲哚乙酸(IAA)先用少量 0.1 mol/L NaOH 溶解， 6- 苄基氨基腺嘌呤先用少量 0.1 mol/L HCl 溶解，然后用蒸馏水稀释，再加入培养基中。

仪器设备

培养室，高压灭菌锅，水浴锅，解剖刀，三角烧瓶( 100mL )，烧杯，量筒，组培瓶，组培盖或封口膜，棉线，接种箱或超凈工作台，分析天平，长镊子，剪刀，容量瓶，移液管，牛皮纸。

培养基灭菌

将配好的培养基加入琼脂加热溶解，调至 pH 5.6- 5.8 ，趁热分装于 100 mL组培瓶中，每瓶约 30 mL 。待培养基冷却凝固后，盖上组培盖，或盖上封口膜并用棉线扎牢，然后在高压灭菌锅中 121 ℃( 1 kg/cm 2 )下灭菌 20 min 。取出组培瓶放在台子上，冷却后备用。接种操作所需的一切用具(如长镊子、解剖刀、剪刀等)及灭菌水，需同时灭菌。

商业套用

在商业领域的运用主要是在各大大型花卉生产基地或铁皮石斛、铁线莲等葯材的生产。

相关书籍

基本信息

内容简介

本书介绍了植物组织培养的基本理论和基本技能，按照项目、任务的体例结构编排，主要包括感知组织培养、配製培养基、无菌接种、无菌系统环境控製、典型植物组织培养(包括草莓茎尖培养、百合鳞茎培养、红掌叶片培养、蝴蝶兰腋芽培养)。

本书参照任务驱动的课程体系，力图实现理论实践一体化，突出植物组织培养实际生产和管理特色，旨在培养学生的工作技能和职业素养。与本教材配套的还有PPT、影片、图片等影像资料，图文并茂，生动活泼，大大提高学生学习的趣味性和积极性，增强教材的实用性、技术性及套用性。

本书可作为园林专业中职中专类学生的教材和普通高中第二课堂的教材及教辅用书，也可作为组织培养企业的员工培训讲义，同时也可作为广大园林植物，尤其是组织培养工作者及爱好者的参考书

目录

前言

项目1感知组织培养

任务1认识植物组织培养

任务2参观组培室

项目2配製培养基

任务1配製MS培养基母液

任务2配製工作培养基

项目3无菌接种

任务1无菌操作

任务2初代培养

任务3继代培养

任务4生根培养

项目4无菌系统环境控製

任务1认识污染的来源

任务2防治污染

任务3消毒组培室

项目5典型植物组织培养

任务1草莓茎尖组织培养

任务2百合鳞茎组织培养

任务3红掌叶片组织培养

任务4蝴蝶兰腋芽培养

附录组培室生产计画的製订和效益分析简介

参考文献