植物组织培养

• 培养室最重要的因子是温度，一般保持 在20~27°C左右，具备产热装置，并安 装窗式或立式空调机。
• 室内湿度也要求恒定，相对湿度以保持 在70%~80%为好，可安装加湿器。
• 控制光照时间可安装定时开关钟，一般 需要每天光照10~16小时，也有的需要连 续照明。
• 现代组培实验室大多设计为采用天然太 阳能作为主要能源，这样不但可以节省 能源，而且组培苗接受太阳光生长良好， 驯化易成活。在阴雨天可用灯光作补充。
水
培
无机盐
养
基
有机物
成
分
植物激素
培养体支持材料 辅助性物质
• 水（H2O）
• 配制培养基母液时要用蒸馏水，以保持母 液及培养基成分的精确性，防止贮藏过程 发霉变质。
• 大规模生产时可用自来水。但在少量研究 上尽量用蒸馏水，以防成分的变化引起不 良效果。
无机盐
• 元素名称
添加形式
•
N
• 大量
P
• 元素
它的硝酸盐含量较其他培养基为高，广泛用于 植物的器官、花药、细胞和原生质体培养效果 良好。
（2）B5培养基：是1968年由Galmborg等为培养大 豆而设计的。
特点是含有较低的铵，这可能对不少培养物的 生长有抑制作用。从实践得知有些植物在B5培养 基上生长更适宜，如双子叶植物特别是木本植物。
（3）White培养基：是1943年由White为培养番茄 根尖而设计的。1963年又作了改良，称作White 改良培养基，提高了MgSo4的浓度和增加了硼素。 特点是无机盐数量较低，适于生根培养。
（5）再分化（redifferentiation）：将脱分化 形成的愈伤组织转移到适当的培养基上继续培 养，这些无定形的愈伤组织又会重新分化出根、 茎、叶、花形成完整植株的过程。
二、植物组织培养的理论依据 及特点
• （一）理论依据 植物细胞的全能性（totipotency）： 是指植物体任何一个细胞都携带着一套发
固体培养基
通气性较好，便于操
作，但营养分布不均，
培
生长发育不整齐。
养
基
种
营养分布均匀，生
类
长整齐一致，但通
气性差。
液体培养基
▲
培养基的名称，一直根据沿用的习惯。多 数以发明人的名字命名，如White培养基， Murashige和Skoog培养基（MS培养基）， 也有对某些成分进行改良的改良培养基。
• 1962年，Murashige和Skoog在烟草培养中筛选出至 今仍然被广泛使用的MS培养基。
• 1964年，印度科学家S. Guha和 Msheshwari培养南 洋金花未成熟的花药时，发现了由大量胚状体形成 的小植株（单倍体植株）。
• 罗士韦是我国植物组织和细胞培养研究的开拓者和 奠基人之一。在30年代即开始离体根的培养，随着 又进行幼胚和茎尖的培养。
• 移栽大棚
• 基本要求：
•
A：配置培养架（台），与相关器具，
•
B：防晒、防雨、防虫，
•
C：缓冲间，堆料件。
第二节 植物组织培养的 培养条件
• 一、营养条件—培养基（culture medium） • 在离体培养条件下，不同种植物的组织对培
养有不同的要求，甚至同一种植物不同部位 的组织对营养的要求也不相同。因此，没有 一种培养基能够适合一切类型的植物组织或 器官，在建立一项新的培养系统时，首先必 须找到一合适的培养基，培养才能成功。
育成完整植株的全部遗传信息，在离体培 养条件下，这些信息可以表达，产生出完 整植株。
• 原理：生物体的每一个细胞都包含有该物种所 特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体 所必须的全套基因，从理论上讲，生物体的每 一个活细胞都应该具有全能性。
• 差异： （1）受精卵的全能性最高
（2）受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性 比生殖细胞低。
• 化学实验室（准备室）：完成所使用的各种药品 的贮备、称量、溶解、配制、培养基分装等。
主要设备：药品柜、防尘橱（放置培养容器）、 冰箱、天平、蒸馏水器、酸度计及常用的培养基 配制用玻璃仪器。
• 洗涤、灭菌室：完成各种器具的洗涤、干燥、保 存、培养基的灭菌等。
主要设备：水池、操作台、高压灭菌锅、干燥 灭火器（如烘箱）等。
K
KNO3,NH4NO3 KH2PO4 NaH2PO4 KCl KNO3
(≥0.5mmol/L)
• • • • 微量 • 元素
(≤ 0.5mmol/L)
• •
Ca Mg S Fe B Mn
Cu Mo Cl
CaCl2 ·2H2O Mg2SO4 ·7H2O Mg2SO4 ·7H2O FeNa2-EDTA H3BO3 MnSO4 CuSO4 Na2MoO4 ·2H2O CaCl2 ·2H2O
• 3、远缘杂交：利用组织培养可以使难度很大 的远缘杂交取得成功，从而育成一些罕见的新 物种。
• 4、突变育种：采用组织培养可以直接诱变和 筛选出具抗病毒、抗盐、高赖氨酸、高蛋白等 优良性状的品种。
• 5、基因工程：基因工程主要研究DNA的转导， 而基因转导后，必须通过组织培养途径才能实 现植株再生。
• 6、生物制品：有些极其昂贵的生物制品，比 如抗癌首选药物—紫杉醇等，可以用大规模培 养植物细胞来直接生产。
第一章 实验设备及技术
第一节 实验室
植物组织培养是在严格的无菌的条件下进行的，同 时还需要人工控制温度、光照、湿度等培养条件。 1、实验室设计原则：保证无菌操作，达到工作方 便，防止污染。 2、实验室组成： 化学实验室、洗涤灭菌室、无菌操作室（接种室）、 培养室、细胞学实验室、 移栽大棚。
四、植物组织培养的应用
• 1、快速繁殖：运用组织培养途径，一个植株一 年可以繁殖几万到几百万个植株，例如，一株葡 萄一年繁殖3万多株，一株兰花一年繁殖到400万 株。
• 2、种苗脱毒：针对病毒对农作物造成的严重危 害，通过组织培养可以有效地培育出大量的无病 毒种苗，已经取得的有马铃薯、草莓、香蕉、葡 萄等。
• 培养室：培养室是将接种的材料进行培养生长的场 所。其设计以充分利用空间和节省能源为原则。高 度比培养架略高为宜，周围墙壁要求有绝热防火的 性能。
• 培养材料放在培养架上培养。培养架大多有金属制 成，一般设5层，最低一层离地面高约10cm，其他 每层间隙30cm左右，培养架即高1.7m左右。培养架 的长度是根据日光灯的长度而设计的，如采用40W 的日光灯，则长1.3m，30W的长度为1m，宽度为 60cm。
• 接种室要求干爽安静，清洁明亮，在适当位置吊 装1~2盏紫外线灭菌灯，用以照射灭菌。最好安装 一小型空调，使室温可控，这样可使门窗紧闭， 减少与外界空气对流。
• 接种室应设有缓冲间，面积为1m²为宜。进入无菌 操作室前在此更衣换帽，以减少进出时带入接种 室杂菌。缓冲间最好也安装一盏紫外线灭菌灯， 用以照射灭菌。
• 1908年，S. simon 研究培养白杨嫩茎，观察到愈伤组 织的发生和根芽的形成。
• 1958年，美国科学家Steward等和德国Reinert分别用 胡萝卜根细胞诱导形成胚状体，使细胞全能性得到证 实，为组织培养技术程序奠定了基础。
• 1960年，E. C.cocking采用纤维素酶,果胶酶等酶 制剂分离番茄幼根，获得大量健康的原生质体。
（4）N6培养基：是1974年朱至清等为水稻等禾谷 类作物花药培养而设计的。 特点是成分较简单，KNO3和（NH4）2SO4 的含量高。在国内已广泛应用于小麦、水稻及 其他植物的花药培养基和其他组织培养。
（5）KM—8P培养基：它是1974年为原生质体培养 而设计的。 特点是有机成分较复杂，它包含了所有的单糖 和维生素，广泛用于原生质体融合的培养。
上提取下来的，接种在培养基上的无菌细 胞、组织、器官等。
（2）愈伤组织（callus）：在人工培养基上 由外植体形成的一团无序生长状态的薄壁细 胞。
（3）分化（differentiation）：指由受精卵 或胚状体经细胞分裂，引起极性生长形成根、 茎、叶、花等不同组织器官的过程。
（4）脱分化（dedifferentiation）：由高度分 化的植物组织或器官产生无分化状态的愈伤组 织的过程。
2.胚状体发生途径： 由游离的细胞或原生质体形成胚状体（embryoid），直
接重建完整植株，或制成人工种子后重建植株。
• （五）植物组织培养的特点 1、优越性：可以在不受植物体其他部分干扰的情况
下研究被培养部分（外植体）的生长和分化规律。
2、 特点： （1）取材少，培养材料经济； （2）人为控制培养条件，不受自然条件影响； （3）生长周期短，繁殖率高； （4）管理方便，利于自动化控制 。
• 70年代初期开始，我国掀起了单倍体育种的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 潮，在小麦、水稻、烟草、玉米、三叶橡胶等 作物上取得了一批有意义的成果。
• 80-90年代，全国研究工作内容明显倾向无性 系的快速繁殖，许多机构开始转向应用，成为 生产实体，如甘蔗、草莓、葡萄、菠萝、香蕉， 各色观赏植物等。
• 现在，我国在原生质体培养，体细胞杂交、突 变体筛选、去除病毒、次生代谢物的发酵生产、 人工包装超级种子等方面都有了进步。
• （二）植物组织培养过程：
植物体 （分离）外植体 （脱分化）愈伤 组织 （再分化）生长点 完整植株（具有
幼根、幼茎）
（三）植物组织培养条件：
含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环 境、适合的PH、适时的光照。
（四）外植体生长和分化途径：
1 .器官发生途径： A.由分生组织直接分生芽。 B.由分生组织形成愈伤组织，经过再分化形成完整植株。
件下，放在含有营养物质和植物生长调节物质等组成 的培养基中，使其生长、分化形成完整植株的过成。
一、 植物组织培养的分类及
相关概念
• 1 根据培养的对象不同，可分为： • 器官培养（organ culture） • 组织培养（meristem culeure） • 胚胎培养（embryoid culeure ） • 细胞培养（cell culeure ） • 原生质体培养（protoplast culeure ）