植物组织培养技术
植物的组织培养方法
植物的组织培养方法植物组织培养是一种无性繁殖技术，通过培养植物的各种器官组织，包括种子、茎、叶和根的细胞和组织，使其在适当的条件下进行生长和分化，从而产生新的植株。
这项技术已被广泛应用于农业、园艺、林业和植物学研究中。
以下是植物组织培养的一般步骤和方法：1. 材料准备：首先，选择适合的植物作为材料，常用的包括水果、蔬菜和花卉植物。
收集新鲜的种子、茎、叶或根，并进行消毒处理，以防止细菌、真菌和其他病原体的污染。
2. 植物组织的分离：将植物材料切成小块或将细胞分离开来。
对于植物的种子，可以直接将种子表面进行消毒处理后，在培养基上进行培养；对于茎、叶和根等组织，则需要进行切割处理。
3. 培养基的准备：制备适当的培养基是进行植物组织培养的重要步骤。
培养基通常由无机盐和有机添加剂组成，以提供植物生长所需的营养物质。
根据组织的不同类型，可以使用不同种类和浓度的培养基。
4. 培养基的调整：将分离的组织放入培养基上，可以将培养基涂覆在组织表面上，或者将组织植入培养基中。
然后，在无细菌的条件下，将组织培养在适当的温度、湿度和光照条件下。
5. 激素的添加：植物生长激素是控制植物生长和分化的关键因素。
在组织培养中，可以根据实验的需要添加适量的激素来促进细胞分裂和分化。
常用的激素有生长素、细胞分裂素和愈伤组织生成素等。
6. 愈伤组织的诱导：愈伤组织是植物组织培养中产生的一种可分化细胞。
通过搅拌、震荡或辐射等途径，诱导组织分化成愈伤组织，然后将其继续培养。
7. 植株的再生：通过培养基中激素的平衡调节，可以使愈伤组织再生为整个植株。
在培养基中，植株的幼苗养分丰富，需要的培养基成分和激素浓度可能与之前的不同。
8. 培养环境的控制：为了使植物组织正常生长和分化，需要控制培养环境的参数。
例如，可以调节培养基的pH值、光照强度、温度和湿度等因素。
9. 组织转化：经过培养，植物组织中可以引入外源基因，使其具有某种特定的性状，这被称为转基因。
植物组织培养技术
2种激素5种浓度的实验组合 6-BA mg/L） 0 NAA 0 (mg/L) 0.5 2.5 5 10 0.5 1 6 11 16 21 2.5 2 7 12 17 22 3 8 13 18 23 5 4 9 14 19 24 10 5 10 15 20 25
• 完全试验方案试验因子越多，处理数越多，试验越复杂，消耗的 精力、物力越多。为了减少试验处理，但又能准确全面地获得试 验信息，通常采用正交试验。例如，采用正交设计，在使用此表 时就可以安排4个因子，3种水平的试验，一共做9种不同搭配的试 验，其结果相当于做了27次种种搭配的试验。正交试验虽然是多 因素搭配在一起的试验，但是在试验结果的分析中，每一种因素 所起的作用却又能够明白无误地表现出来。因此，一次系统的试 验结果，就可以把问题分析得清清楚楚，用有限的时间取得成倍 的收获。在组织培养研究中，可用于同时探求培养基中适宜的几 种成分的用量，如细胞分裂素、生长素、糖和其他成分的用量。
四、广谱实验法
• 在广谱实验法中，把培养基中所有组分分为4大类：无 机盐、有机营养物质(蔗糖、氨基酸和肌醇等)、生长素、 细胞分裂素。对每一类物质选定低(L)、中(M)、和高 (H)3个浓度。4类物质各3种浓度的自由组合即构成了 一项包括81个处理的实验。在这81个处理中最好的一 个可用4个字母表示。例如，一个包含中等浓度无机盐， 低等浓度生长素、中等浓度细胞分裂素和高等浓度有 机营养物质的处理即可表示为MLMH。达到这个阶段， 再试用不同类型的生长素和细胞分裂素即可找到培养 基的最佳配方。这是因为不同类型的生K素和细胞分裂 素对不同植物的活性有所不同。
• 不同的植物对培养基最适pH值的要求也是不同的(表 2—1)，大多在5、6．5左右，一般培养基皆要求5.8， 这基本能适应大多植物培养的需要。 • pH值适度因材料而异，也因培养基的组成而不同。以 硝态氮作氮源和以铵态氮作氮源就不一样，后者较高 一些。一般来说当pH值高于6．5时，培养基全变硬； 低于5时，琼脂不能很好地凝固。因为高温灭菌会降低 pH值(约0.2—0.3个pH值)因此在配制时常提高pH值 0．2—0．3单位。pH值大小调整可用0．1M的NaOH和 0．IM的HCI来调整。lml的NaOH可使pH值升高0．2单 位，lml的HCl可使pH值降低0．2单位。调节时一定要 充分搅拌均匀。
组织培养技术
第五章组织培养技术第一节植物组织培养所谓植物组织培养广义又叫离体培养，指从植物体分离出符合需要的组织. 器官或细胞，原生质体等，通过无菌操作，在人工控制条件下进行培养以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品的技术。
狭义上是指用植物各部分组织，如形成层、薄壁组织、叶肉组织、胚乳等进行培养获得再生植株，也包括在培养过程中从各器官上产生愈伤组织的培养，愈伤组织再经过再分化形成再生植株。
一、概述（一）概念1. 植物组织培养：是指通过无菌操作，把植物的外植体接种于人工配置的培养基上，在人工控制的条件下进行培养，使其成为完整植株的方法。
2. 外植体：是指用于植物组织培养的接种材料，它包括植物体的各个器官、组织、细胞和原生质体等。
3. 愈伤组织（Callus ）:原指植物在受伤之后于伤口表面形成的一团薄壁细胞，在组培中则指人工培养基上由外植体长出来的一团无序生长的薄壁细胞。
（二）组织培养类型1. 根据接种的外植体不同分：胚胎培养；器官培养；3组织培养；细胞培养；原生质体培养；2. 根据培养基态相不同分：固体培养；液体培养；3. 根据培养过程不同分：初代培养；继代培养；（三）植物组织培养历史植物组织培养是20 世纪初开始，以植物生理学为基础发展起来的。
有以下过程：思想准备阶段；理论奠基阶段；技术建立阶段；形态发生阶段；应用研究阶段；1902 年德国植物学家Haberlandt 提出了细胞全能性概念。
1939 年White 报道了烟草组培成功。
并提出植物细胞全能性学说。
同年，Gautheret 与Nobecourt 培养胡萝卜成功。
三人被誉为植物组培奠基人。
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（四）植物组织培养的应用1•植物的快速繁殖：⑴园艺、花卉植物的大规模快速繁殖；⑵抢救濒危珍稀植物⑶进行某些植物的种质资源保存2•培育无病毒的植物，如脱病毒草莓等；3•制造人工种子。
4 突变体的筛选培育5 药用植物的工厂化生产6 花药培养和花粉单倍体育种7 基因工程的应用等二、实验室设计和设备（一）实验室设计一般具有：1. 准备室器皿洗涤，培养基配制、分装、高压灭菌，植物材料的预处理，重蒸馏水的制备以及进行生理、生化因素的分析等各种操作都要在此室中进行2. 缓冲室进入无菌室前需在缓冲室里换上经过灭菌的卫生服、拖鞋，戴上口罩。
植物组织培养的方法
植物组织培养的方法植物组织培养（Plant tissue culture）是指利用无菌条件下培养植物细胞或组织，以实现繁殖、繁育新品种、生物合成化合物、环境污染处理等目的的技术。
其不仅可以大幅度提高植物材料的品质和数量，还可以在无限制地产生同一种植物。
方法一：赤潮法（Embryogenesis）这一方法是利用赤潮细胞发生器官（如胚性板）的细胞分化，诱导植物组织的胚胎发生，进而实现植物再生。
该方法适用于很多种植物，如玉米、大麦、水稻等。
步骤为：1. 准备培养基：含有赤潮素、氨基酸、维生素、植物激素和适当的糖类和盐类的基础培养基。
2. 处理材料：将植物的姿态板或种子材料在高温（35-40C）下进行消毒，使其无菌。
3. 材料分离：将消毒材料放入无菌条件下进行材料分离。
4. 培养细胞：将细胞或组织放入含有培养基的无菌培养皿中，保持恒定的温度、湿度和光照条件，促进发生素感应化。
5. 发生胚胎体：促进胚胎形成，通过培养发生胚胎胶囊或胚胎体。
6. 块茎冷藏：利用低温存储胚胎体或胚胎胶囊。
方法二：组织培养（Organogenesis）组织培养方法是通过培养植物的基本组织如叶片、茎尖、芽分根进而再生整个植株。
步骤为：1. 材料处理：对种子或植株进行表层消毒处理。
2. 制备组织片：将消毒好的植株切成组织片段，如茎尖、叶片等。
3. 培养基准备：准备无菌的培养基，其中含有植物的必需胰凡陈列如糖类、氨基酸、维生素、生长因子和植物激素等。
4. 组织分化：将组织片段放入含有培养基的培养皿中，使其分化成根、茎、叶等。
5. 干涸与移栽：将培养的加上适量水后，移栽到含有生长素适量的培养基中，促进植物以正常生长的形式营养。
方法三：悬浮细胞培养（Suspension Culture）在此方法中，使用悬浮培养细胞进行植物细胞或组织的生物合成和生物转化。
步骤为：1. 培养基准备：通常使用植物基础培养基加入氨基酸、维生素和植物激素等。
2. 细胞处理：将细胞分散在含有培养基的匀浆器中，使其悬浮在培养基中。
《植物组织培养技术》课件
04 植物组织培养技术的应用实例
快速繁殖技术
快速繁殖技术是指利用植物组 织培养技术，快速、大量繁殖
植物种苗的一种方法。
该技术广泛应用于花卉、果树 、林木等植物的快速繁殖，能 够大大缩短繁殖周期，提高繁
殖系数。
快速繁殖技术还可以通过控制 培养条件，实现植物的定向繁 殖，如矮化、无病毒等。
快速繁殖技术具有高效、环保 、可重复利用等优点，是现代 农业和林业生产的重要手段之 一。
濒危植物保护与复壮是保护生 物多样性和维护生态平衡的重 要手段之一，具有深远的社会 意义和生态意义。
05 植物组织培养技术的挑战与前景
技术瓶颈与解决方案
技术瓶颈
目前植物组织培养技术面临的主要瓶颈包括培养基的优化、外植体的选择与处 理、污染控制以及基因转化效率等。
解决方案
针对这些问题，研究者们正在探索新型的培养基成分、优化外植体的选择标准 、开发新型的消毒方法以及改进基因转化技术，以期提高植物组织培养的效率 和成功率。
指任何一个植物细胞都包含该物种的 全套遗传信息，具有发育成完整个体 的潜在能力。
植物细胞全能性证明
植物细胞全能性的应用
植物组织培养技术利用植物细胞的全 能性，通过离体培养获得完整的植株 ，广泛应用于植物繁殖、品种改良、 基因工程等领域。
许多植物细胞如胡萝卜、烟草、草莓 等在适宜条件下能够发育成完整的植 株，证明了植物细胞的全能性。
技术发展趋势与展望
发展趋势
随着生物技术的不断发展，植物组织培 养技术也在不断进步和完善。未来，该 技术将更加注重与基因编辑、合成生物 学等新兴技术的结合，以实现更为精准 和高效的植物育种和种质资源保护。
VS
展望
未来，植物组织培养技术有望在农业、园 艺、林业等领域发挥更大的作用，为解决 全球粮食安全、生态恢复等问题提供有力 支持。
植物组织培养技术
植物组织培养技术第一章绪论第二章植物组织培养实验室组成、仪器设备及无菌操作技术第三章植物组织培养基本原理第四章器官培养技术第五章植物胚胎培养第六章花粉及花药培养第七章细胞及原生质体培养第八章组培培养技术在中药学上的应用第一章绪论一、植物组织培养的概念1. 概念植物组织培养（Plant tissue culture）广义上是指无菌条件下，在特定的培养基上对离体的植物器官、组织、细胞和原生质体甚至包括完整植株进行培养的技术。
2.主要特征（1）在培养容器中进行；（2）无菌培养环境，排除了微生物如真菌、细菌以及害虫等的侵入；（3）各种环境因子如营养因子、激素因子以及光照、温度等物理因子处于人工控制之下，并可达到最适条件。
（4）通常打破了正常的植物发育过程和格局；（5）随着单细胞和原生质体培养技术的发展，对植物显微结构进行操作成为可能。
二、植物组织培养类型：根据不同分类的依据可以分为不同类型。
1、根据培养材料不同分为：（1）完整植株培养（Plant Culture）：对幼苗和较大植株等的培养。
（2）胚胎培养（Embryo Culture）：包括成熟胚、幼胚、子房、胚珠等的培养。
（3）器官培养（Organ Culture）：包括离体根、茎、叶、果实、种子、花器官的培养。
（4）组织培养（Tissue Culture）：如分生组织、薄壁组织、输导组织培养。
（5）细胞培养（Cell Culture）：指对单细胞或较小的细胞团进行培养。
（6）原生质体培养（Protoplast Culture）：指对去掉细胞壁后所获得的原生质体进行培养。
2、根据再生途径分为：（1）器官发生途径（Organogenesis）：直接器官发生途径：植物器官可以直接由外植体上诱导。
如茎尖培养。
间接器官发生途径：成熟细胞经过脱分化（dedifferentiation）及再分化（redifferentiation）过程而形成新的组织和器官的过程。
植物组织培养技术及其在生产中的应用
植物组织培养技术及其在生产中的应用植物组织培养技术是指利用植物体内的一些生物学特性，在不同培养基作用下，实现植物组织的再生、分化、增殖等过程，从而获得与母体相同或不同的植株或植株部分。
植物组织培养技术是植物学研究中一个比较重要的分支，具有多种应用价值，可广泛应用于植物生产、环境修复、药用植物等领域。
本文将介绍植物组织培养技术及其在生产中的应用。
一、植物组织培养技术的分类按照植物组织来源的不同，植物组织培养技术可以分为离体培养和原位培养两大类。
离体培养是指将植物体内某些片段或细胞分离出来，放入含适量营养物质的培养基中，通过不同的激素和营养盐的应用，诱导这些细胞分化、增殖等，最终得到与母体细胞相同或不同的植株或植株部分。
原位培养是指将特定植物组织放置在特定培养基上，并间歇进行刺激，促进细胞的再生和修复。
二、植物组织培养技术在生产中的应用1.植物繁殖和育种植物组织培养技术可以用于植物繁殖和育种。
在离体培养过程中，组织培养技术可以通过不同的组合培养基和适当的生长调节剂来诱导植物组织快速分化，从而实现大规模繁殖。
同时，植物组织培养技术也可以用于育种过程中的胚性诱导和突变筛选。
2.植物次生代谢产物的生产很多药用植物的生产过程依赖于某些特定的生物活性成分。
通过植物组织培养技术，可以控制植物能量代谢和次生代谢产物的合成，实现高产、高品质药材的生产。
3.植物病毒检测植物病毒对植物生长和繁殖产生极大影响，会直接导致植物的死亡或减产。
利用植物组织培养技术，可以大量培育无病毒植株，用于保障植物生产的健康和稳定。
4.水生植物生产水生植物在水体中生长和繁殖，为水产养殖产业提供各种服务。
通过组织培养技术，可以将水生植物离体培养后再长到水体中，从而实现大规模水产强化生草。
5.环境修复植物生长对环境具有改善作用。
通过植物组织培养技术，可以获得不同类型的植物体细胞和组织，从而用于植物生态修复，修复各种污染的环境。
三、植物组织培养技术的创新目前，植物组织培养技术的应用已经非常广泛，但一些新兴领域和技术仍需要不断发展。
植物组织培养技术
植物组织培养技术1. 概念概念2. 发展与成果例证发展与成果例证3. 培养基的组成和配制培养基的组成和配制 4. 培养条件培养条件5. 培养材料及处理方法培养材料及处理方法 6. 技术流程技术流程1. 概念概念2. 发展与成果例证发展与成果例证3. 培养基的组成和配制培养基的组成和配制and and Skoog Skoog ）培养基配方为最常用的一种基本培养基，其特点是有利于一般植物组织和细胞的快速生长。
的快速生长。
4. 培养条件培养条件温度：温度： 对大多数植物组织20～28℃即可满足生长所需，其中26～27℃最适合℃最适合光：光： 组织培养通常在散射光线下进行。
光的影响可导致不同的结果。
有些植物组织在暗处生长较好，而另一些植物组织在光亮处生长较好，而另一些植物组织在光亮处生长较好，但由愈伤组织分化成器官时，但由愈伤组织分化成器官时，但由愈伤组织分化成器官时，则每日必须则每日必须要有一定时间的光照才能形成芽和根。
有些次生物质的形成，光是决定的因素。
要有一定时间的光照才能形成芽和根。
有些次生物质的形成，光是决定的因素。
渗透压：渗透压： 渗透压对植物组织的生长和分化很有关系。
在培养基中添加食盐、蔗糖、甘露醇和乙二醇等物质可以调整渗透压。
通常1～2个大气压可促进植物组织生长，2个大气压以上时，出现生长障碍，6个大气压时植物组织即无法生存。
个大气压时植物组织即无法生存。
酸碱度：酸碱度： 一般植物组织生长的最适宜pH 为5～6．5。
在培养过程中pH 可发生变化，加进磷酸氢盐或二氢盐，可起稳定作用。
磷酸氢盐或二氢盐，可起稳定作用。
通气：通气： 悬浮培养中植物组织的旺盛生长必须有良好的通气条件。
小量悬浮培养时经常转动或振荡，可起通气和搅拌作用。
大量培养中可采用专门的通气和搅拌装置。
或振荡，可起通气和搅拌作用。
大量培养中可采用专门的通气和搅拌装置。
5. 培养材料及处理方法培养材料及处理方法 从低等的藻类到苔藓、蕨类、种子植物等高等植物的各类、种子植物等高等植物的各类、各部分都可采用作为组织培养各部分都可采用作为组织培养的材料。
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实质:恢复细胞的全能性过程 结果:形成愈伤组织
（4）植物细胞的再分化：
脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根 或芽等器官的过程。
细胞的全能性
1、定义： 具有某种生物_全__部__遗__传__信__息__的任何一个
细胞，都具有___发__育__成__完__整__生__物__体__的潜 能。
2、大小：受精卵 ＞ 生殖细胞 ＞ 体细胞
因为不同种生物之间存在 着生殖隔离，所以用传统 的有性杂交方法是不可能 做到这一点的。
过程：
植物细胞A
原生质体A
植物细胞B
去细胞壁!
原生质体B
原
生
质
正在融合的原生质体
体
的
再生细胞壁
融
合
杂种细胞
愈伤组织
植物组织培养
杂种植株
二、植物体细胞杂交技术：
1、概念
将 不同种的植物体细胞 ，在一定条件下融合 成 杂种细胞 ，并将其培养成 新的植物体 。
胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再 生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。
(3)请根据上面的实验过程，概括出植物 组织培养技术的流程简图。
植物材料
脱分化
愈伤组织 再分化
（消毒） 无菌接种、诱导
诱导
试管苗
移栽到大田,培养成正常植株
1、离体的器官、组织或细胞，如果不进行 脱分化处理能否培养成完整的植物体？
(外植体)
植物体
(1)愈伤组织：离体 的植物器官、组织或 细胞，在培养一段时 间以后，通过细胞分 裂，形成一种高度液 泡化、无定形状态薄 壁细胞组成的排列疏 松无规则的组织。
（2）植物细胞的脱分化：
是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特 有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。
（3）脱分化的实质和结果分别是什么？
辨析题（多选）下列关于细胞全能性的说法
不正确的是
（ ＤE ）
Ａ．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个 体，因此全能性最高
Ｂ．生物体内，细胞不能表现出全能性，是因为细 胞中的基因选择性表达
Ｃ．菊花花瓣或叶片的任何一个活细胞都具有全能性 Ｄ．哺乳动物成熟的红细胞也有全能性 E ．用菊花的一个叶肉细胞培养出了菊花叶片体现了
2、原理
（1）膜的流动性
（2）细胞的全能性
3、成果和尚未解决的问题：
成果：培育出“番茄马铃薯”杂种植株 未解决问题：尚未让杂种植物按照人们的 需要表现出亲代的优良性状
4、意义
可以克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改变 生物性状
白菜
甘蓝
白菜 甘蓝
同学们设计一下白菜甘蓝培育过程？ 讨论白菜甘蓝细胞内的染色体数目？
不能，因为细胞已经分化，失去了分裂能力。不进 行脱分化处理就不能形成愈伤组织
2、诱导愈伤组织的过程中应避光培养,再分
化时为什么需要光？
再分化时需要光，光能使细胞内形成叶绿素,进而 进行光合作用
3、植物体细胞实现全能性的条件是什么？
植物体细胞实现全能性的条件
离体 一定的营养物质：无机物和小分子有机物
专题二 细胞工程
细方法
细胞生物学和分 子生物学
研究的水平 研究的目的
细胞整体水平 或细胞器水平
按照人们的意愿来改变 细胞内的遗传物质或获 得细胞产品
2、分类:植物细胞工程和动物细胞工程
植物组织培养的基本过程
胚状体
离体的植物器 脱分化 官组织或细胞
愈伤组织
再分化 幼根和幼芽
叶肉细胞的全能性
试管苗大规模培养
(1)在组织培养实验中，为什么要强调所用器 械的灭菌和实验人员的无菌操作？
防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会和培 养物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害的物 质，导致培养物迅速死亡。
(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切 取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形 成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分 （如茎、叶、花），是否也能培养成小植株， 你能用实验的方法进行验证吗？
激素：生长素和细胞分裂素 适宜的温度、pH、无菌等外界条件
植物组织培养的概念：
植物组织培养就是在无菌和人工控制条 件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培 养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养 条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形 成完整的植株。
二、植物体细胞杂交技术：
这幅番茄—马铃薯图利用 传统有性杂交方法能实现 吗？为什么？