绪论

目 录 植物组织培养的几个基本概念 植物组织培养的分类 植物组织培养的发展历史 植物组织培养的应用

一、植物组织培养的概念 植物组织培养（Plant tissue culture） 那部分组织、器官或细胞。 通过无菌操作，把植物体的器官、组织、细胞甚至原生质体，接种于人工配制的培养基上，在人工控制的环境条件下进行培养，使之生长、繁殖或长出完整植株的技术和方法。用来培养的材料即外植体通常是离体的，所以又叫植物离体培养(plant in vitro culture)。 外植体 ( Explant ) 从活体上切取下来用于培养的 那部分组织、器官或细胞。

植物细胞全能性 (totipotency)：一个生活细胞具有的产生完整生物个体的潜在能力称之为细胞的全能性（植物组织培养的理论基础） 生物体内的细胞为什么没有表现出全能性？而是发育成各种组织器官？ 基因在特点的时间和空间条件下选择性表达的结果。 在什么条件下植物细胞表现出全能性？ 离体条件下，在一定的营养物质、激素和环境条件下。

2. 经历的过程：脱分化----再分化---- 细胞全能性的实现 1. 实现条件：离体；培养条件 2. 经历的过程：脱分化----再分化---- 器官发生 3. 再分化的方式 胚胎发生

离体的植物组织在组培条件下形成吴根苗、根、芽等器官的过程称为器官发生。 直接途径 发生类型 间接途径 先芽后根 发生方式 先根后芽 根芽同时发生

植物细胞未经过性细胞的融合而通过与合子胚发生类似的途径形成完整植物的过程称为胚胎发生。 外植体→胚状体→再生植株 外植体→愈伤组织→胚性愈伤组织→胚状体→再生植株 比较容易实现细胞全能性的细胞：受精卵、分生组织细胞、雌雄等。

脱分化(dedifferentiation) ：一个成熟细胞转变为分生状态的过程。 去分化(redifferentiation) ：离体培养的植物组织和细胞形成的处于脱分化状态的细胞（愈伤组织），再度分化成另一种或几种类型的细胞、组织、器官，甚至最终再生成完整植株的过程。

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二、植物组织培养的分类 培养方式 培养过程 培养材料

固液培养（Solid- liquid culture ） 看护培养（ Nurse culture ） 1 . 根据培养方式 固体培养（Solid culture ） 液体培养（Liquid culture ） 液体培养又有液体悬浮培养与静置培养之分。 固液培养（Solid- liquid culture ） 看护培养（ Nurse culture ） 饲喂层培养 (Feeder layer culture) 微室培养 (Microchamber culture)

最常用的是固体培养和液体培养，它们相比，各自的优缺点表现为： 优点：通气性较好，若有污染，只污染局部 缺点：使培养材料与培养基接触不充分，有毒物质易积累。

液体培养 优点：有利于培养材料与培养基充分接触且有毒物质不易积累。 缺点：一旦污染，则材料全部污染，且通气性不好。

主要用于花粉培养和单细胞培养 看护培养：是指在一个锥形瓶中，先加入一定体积的固体培养基，在其上放一块几毫米大小的愈伤组织块，再在其上放一张无菌滤纸并让其充分吸收从愈伤组织里渗透出来的培养基成分，然后将已分离好的单细胞接种到滤纸表面进行培养。

主要用于单细胞培养 饲喂层培养：即作饲喂层的细胞经射线照射后，核失活但细胞存活，再将这种细胞用平板技术制成一琼脂(糖)平板，即饲喂层，然后将离体单细胞以液体浅层或平板技术铺在饲喂层上进行培养。

微室培养：是用条件培养代替看护培养，将细胞置于微室中进行培养的一种方法。 显著优点：可以连续进行显微观察。 主要用于花粉培养、单细胞培养和原生质体培养。

2 根据培养过程 初代培养(Primary culture) 从活体植株上切取下来进行的第一次培养。 继代培养（Subculture） 2 根据培养过程 初代培养(Primary culture) 从活体植株上切取下来进行的第一次培养。 继代培养（Subculture） 经过初代培养的材料，转移到新鲜培养基上进行培养的过程。

3. 根据培养材料(外植体) 组织培养 器官培养 胚胎培养 细胞培养 原生质体培养

（1）组织培养（Callus culture）

（2）器官培养（Organ culture ） 包括根、茎、叶、花器官及其原基的培养(含根、茎段和花药等) 。

(3)胚胎培养（Embryo culture） 主要是对较小且未成熟的胚进行培养，研究胚胎的发生及影响胚生长的因素，特别是所需有机营养成分的研究。

（4）细胞培养（Cell culture） 离体细胞或细胞团的培养，可应用于生产某些有用成分和次生物质，单细胞培养还可用于取得单细胞无性系，进行突变体的筛选。

（5）原生质体培养（Protoplast culture） 原生质体培养是对去除细胞壁的裸露的细胞进行培养，由于其易于摄取外来遗传物质、细胞器及病毒、细菌等，所以可用于体细胞杂交或外源基因的导入研究。

组织培养的奠基人

3. 细胞全能性的证实阶段（1940-1959） 1934年美国的White，利用番茄根建立了第一个活跃生长的无性繁殖系，发现B族维生素对培养的离体根生长具有重要作用。 创立了White培养基。 P.R.White 1943年White发表了《植物组织培养手册》的专著，使植物组织培养开始成为一门新兴的学科。

1948 年，Skoog和崔徵通过对烟草茎切段和髓培养组织的研究，确定了腺嘌呤／生长素的比例是控制芽和根形成的主要条件之一。 F.Skoog

1952-1953年： 美国科学家Steward F.C. 用胡萝卜根的细胞悬浮培养，发现单个细胞能象受精卵发育成胚一样的途径，发育成完整植抹。证实了植物细胞全能性学说。 1952年：Morel和Martin首次报道茎尖分生组织的离体培养，获得无病毒大丽花植株。 1954年：Muir将烟草愈伤组织置于固体培养基上，在其上放一片滤纸，再在滤纸片上放上一个烟草体细胞，单细胞培养成功。

1956年Miller等发现了激动素。控制器官分化的激素模式变为激动素／生长素的比例关系。大大促进了组培发展。 1958年，英国科学家Steward 等用胡萝卜根的愈伤组织细胞进行悬浮培养，成功诱导出胚状体并分化为完整的小植株，首次获得植株再生成功。使细胞全能性理论得到证实，这是植物组培的第一次突破。

4 组培技术和理论迅速发展阶段（1960-1979）

1960年，Cocking 等用真菌纤维素酶分离植物原生质体获得成功。这是植物组织培养的第二次突破 。 Edward C. Cocking 1960年，Cocking 等用真菌纤维素酶分离植物原生质体获得成功。这是植物组织培养的第二次突破 。

1960年G.Morel采用兰花的茎尖培养，实现了去病毒和快速繁殖两个目的。这是经过茎尖—原球茎—小植株的方式而再生的。

1964年，印度科学家Guha 和Maheswari 在曼陀罗花药培养中首次由花粉诱导得到了单倍体植株。 1962年Marshing和Skoog在烟草培养中筛选出至今仍被广泛使用的MS培养基。 1964年，印度科学家Guha 和Maheswari 在曼陀罗花药培养中首次由花粉诱导得到了单倍体植株。

5. 组织培养在生产上广泛应用阶段 （1980年-今） 植物快速繁殖技术和规模化生产 脱毒苗的生产 体细胞胚胎发生和人工种子 5. 组织培养在生产上广泛应用阶段 （1980年-今） 植物快速繁殖技术和规模化生产 脱毒苗的生产 体细胞胚胎发生和人工种子 组织细胞培养物的超低温保存及种质库的建立 生产其他生物制品 培养转基因植株 应用于育种(单倍体培育、远缘杂交、体细胞无性系变异等)

四、植物组织培养技术的发展 培养的材料范围逐渐扩大 器官 组织 细胞 原生质体 低等植物 高等植物

培养方法的逐渐改善 液体 液体振荡培养 液体悬浮培养 固体培养 看护培养 饲喂层培养 微室培养 小量 大量 试管 大罐 手工 自动化

培养基逐渐改善 White培养基、MS培养基、MT培养基等. 此外，现在各种培养基配方都以成品的方式出售。

实验手段的不断完善 新型显微镜的发现 新型倍性分析仪器的发现

思考与练习 1.概念：植物组织培养、外植体、 细胞全能性、脱分化、再分化 2. 植物组织培养的分类？ 3. 实现细胞全能性的条件是什么？ 4. 为什么植物的花瓣在植物体内没有能发育成完整植株，而在离体条件下能发育成完整的植株呢？ Ａ．细胞失去了全能性　　　　　　　　 Ｂ．细胞中的基因部分丢失 Ｃ．细胞中的基因进行选择性表达　　 Ｄ．细胞中的基因变异不同

5、下列属于组织培养的是（ ） A. 花药离体培养成单倍体植株 B. 芽发育成枝条 C. 根尖分生区发育成成熟区 5、下列属于组织培养的是（ ） A. 花药离体培养成单倍体植株 B. 芽发育成枝条 C. 根尖分生区发育成成熟区 D. 利用桑枝条扦插大田并发育成完整植株

END!