1序 言 组织培养概论
0绪论——植物组织培养概述
大蒜根尖培养及植株再生
指对外植体进行的最初的几代 萌发时先是胚 培养，称为初代培养。由于其是组培中较 的膨大,种皮破 裂, 形成的肉眼 困难的阶段，又称为启动阶段或诱导阶段。 可见浅黄色的 球状原胚,称为 目的：诱导外植体上芽的萌发； 原球茎
产生愈伤组织、原球茎等。
miller分离出kinetinkinetin生长素组织培养的奠基人三迅速发展阶段19601980?1960年以来组织培养理论实践技术和方法不断完善和发展形成独具特色的专业技术年以来组织培养理论实践技术和方法不断完善和发展形成独具特色的专业技术?在实验技术上建立了较完整的实验程序已成为一种重要和精细的实验技术在实验技术上建立了较完整的实验程序已成为一种重要和精细的实验技术?组织培养已广泛应用于生物学的许多分支学科并取得组织培养已广泛应用于生物学的许多分支学科并取得丰硕的成果
1. 植物快速繁殖技术
60年代，法国的Morel用茎尖培养的方法大量繁殖兰花 获得成功。植物快速繁殖技术、试管苗工厂化生产和无 病毒种苗生产技术在70年代得到了快速的发展。
5. 单倍体育种
1964 年，印度的 Guba 和 Meheshiwari 培养毛叶曼陀罗花 药获得了第一棵单倍体植株。
我国于1970年开始这方面的研究，取得了很大的成果。
40种以上植物获得单倍体植株，其中小麦、玉米、橡胶 树、杨树、辣权、油菜、柑桔、甘蔗、大豆、葡萄和苹 果等的单倍体植株为我国首创。通过单倍体育种获得了 水稻、小麦、烟草、辣椒和甜樱新品种。中花8号、9号 等15个水稻新品种，总种植面积达1000万亩。
器官培养：器官或器官原基
指植物受伤后在 伤口表面形成的 一团无序生长的 薄壁细胞。
组织培养：各种组织或愈伤组织 细胞培养：单细胞活细胞团 原生质体培养：原生质体
组织培养
从植物体分离出符合需要的组织
01 发展简史
03 分类
目录
02 应用前景 04 步骤
05 优点
07 培养应用
目录
06 应用
植物组织培养概念（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。植物 组织培养概念（狭义）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， 也指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物。
自己配制可以节约费用，但浪费时间、人力、且有时由于药品的质量问题，给实验带来麻烦。就目前国内的 情况看，大部分还是自己配制。为了方便起见，现以MS培养基为例介绍配置培养基的主要过程。
1．配制几种母液 1．配制MS大量元素母液 一般将大量元素分别配制成100倍的母液，使用时再分别稀释100倍。 分别称取 NH4NO3 165g KH2PO4 17g KNO3 190g CaCl2·2H2O 44g MgSO4·7H2O 37g 各自配成1L的母液。倒入1L试剂瓶中，存放于冰箱中。
发展简史
植物组织培养与细胞培养开始于19世纪后半叶，当时植物细胞全能性的概念还没有完全确定，但基于对自然 状态下某些植物可以通过无性繁殖产生后代的观察，人们便产生了这样一种想法即能否将植物体的一部分在适当 的条件下培养成一个完整的植物体，为此许多植物科学工作者开始了培养植物组织的尝试。最初的问题仍然是集 中在植物细胞有没有全能性和如何使这种全能性表现出来。
1．在接种4小时前用甲醛熏蒸接种室，并打开其内紫外线灯进行杀菌； 2．在接种前20分钟，打开超净工作台的风机以及台上的紫外线灯； 3．接种员先洗净双手，在缓冲间换好专用实验服，并换穿拖鞋等； 4．上工作台后，用酒精棉球搽拭双手，特别是指甲处。然后搽拭工作台面； 5．先用酒精棉球搽拭接种工具，再将镊子和剪刀从头至尾过火一遍，然后反复过火尖端处，对培养皿要过火 烤干； 6．接种时，接种员双手不能离开工作台，不能说话、走动和咳嗽等； 7．接种完毕后要清理干净工作台，可用紫外线灯灭菌30分钟，若连续接种，每5天要大强度灭菌一次。
植物组织培养概论
广义概念
人工培养植物体一 部分(即外植体 ) 生成完整植株。
愈伤组织：在离体培养过程中在人工培养基 上从外植体上长出来的，改变了它们原有的特性， 具有分生能力的能迅速增殖的无特定结构和功能 的细胞团。多在植物体切面上产生。
外植体：是指从植物体上分离下来的用于植 物组织培养的接种材料，它包括植物体的各种器 官、组织、细胞和原生质体等。
思考题：
1.什么是组织培养？组织培养的原理是什么？
2.组织培养分哪几种类型？ 3.组织培养有哪些特点？
四、植物组织培养的理论基础
细胞全能性理论
植物每一个具有 完整细胞核的体细胞， 都含有植物体的全部 遗传信息，在适当条 件下，具有发育成完 整植株的潜在能力。
植物细胞全能性的表达
分裂 细胞 分化 再 分 化 器官 分裂
组织
脱分化
已分化组织细胞
分裂 植株
植物细胞全能性的实现
• 植物的生活史：
受 精 卵 早期胚 胎发育 合 分化 子 胚 组 织 形成 器 构成 植 物 体
茎段培养成苗示意图
茎段培养成苗示意图
组织培养：为狭义的植物组织培养，是对植物体的 各部分组织进行培养，如茎尖分生组织、形成层、• 木质部、韧皮部、表皮组织、胚乳组织和薄壁组织 等等；或对由植物器官培养产生的愈伤组织进行培 养。二者均通过再分化诱导形成植株。
组织培养
愈伤组织培养 分生组织培养 薄壁组织培养 输导组织培养
团按照一定密度在液体培养基中进行培养增殖的技术。
平板培养：是指将一定密度的悬浮细胞接种到一薄
层固体培养基中进行培养的技术。
看护培养：是指利用生长的愈伤组织所产生的物质
来培养单细胞或者异种愈伤组织等的方法。
微室培养：是指人工制造一个微室，将单细胞培养
选修1专题3植物的组织培养技术
1943年，White提出
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同样的途径， 发育成完整植抹。证明了植物细胞“全能 性”学说。
（三）快速发展和应用阶段（从20世纪50年代末到现在）
1960年，Morel等人 通过对兰花茎尖进行 培养，获得了快速繁 殖的脱毒兰花，随即 在国内外进行了“兰 花试管苗产业化”。
3.植物组织培养的基础理论 ――植物细胞的全能性
定义：植物细胞含有该植物体全部遗传的可能 性，在一定条件下含有发育成完整植物体的潜
在能力。 原理：生物体的每一种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 所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每
1960年以来组织培养理论、 实践、技术和办法不停完善和发展， 并广泛应用于生物学的许多分支学 科。
1960年，Cocking酶解法分离 原生质体获得成功，使植物细胞能 够象动物细胞同样进行细胞融合。
1964年，印度学者Guha和 Maheshwari成功地培养曼陀罗 花药获得单倍体再生植株，从而 增进了植物花药培养单倍体育种 技术的发展。
➢按培养办法分为 ➢固体培养 液体
培养
初代培养
按培养过程分为 初代培养 继代培养
继代培养
5.植物组织培养应用 ⑴快速繁殖：
运用组织培养的途径，一种单株一年能
够繁殖几万到几百万个植株，并且均来自一 单一的个体，遗传性状一致。例如一株葡萄 一年繁殖到3万多株，一株兰花一年繁殖到
400万株。
Virus elimination
– mitosis and chromosome replication compete with virus replication
组织培养 绪论
非融合培养
融合培养
第一节
植物组织培养的意义
三、植物组织培养的原理 ★植物细胞全能性（Cellular totipotency）：
任何具有完整细胞核的植物细胞，都拥有形 成一个完整植株所必须的全部遗传信息和发育成 完整植株的能力。 （Haberlandt, 1902）
细胞全能性（胡萝卜）
根据培养基的类型分为:
（1）固体培养（Solid culture）: 琼脂、卡拉胶等 固化。 （2）半液半固体培养(Semisolid Culture)：固液双 层。 （3）液体培养(Liquid Culture)：震荡、旋转或静置 培养。
液体培养的优点： A 不使用凝固剂，节约生产成本 B 营养吸收充分； C 操作过程简化。
对组织培养技术的诞生起到了极大的推动作用。
第二节
植物组织培养发展简史
植物组织培养发展简史可划分为三个阶段：
一、探索阶段 二、奠基阶段 三、迅速发展阶段
第二节
植物组织培养发展简史
一、探索阶段（上世纪初至上世纪30年代中） 1902年德国著名的植物生理学家和植物学家 哈伯兰特（Haberlandt） 在Schleiden和Schwann的 细胞学说的推动下，提出了高等植物细胞全能性 理论 。它是植物组织培养的理论依据，对植物组 织培养的发展起了先导作用。
第二节 植物组织培养发展简史
与此同时，高特里特（Gautheret） (1934)在研究山毛 柳和黑杨等形成层的组织培养实验中，提出了B族维生素和 生长素对组织培养的重要意义，并于1939年连续培养胡萝 卜根形成层获得首次成功。
同年，White由烟草种间杂种的瘤组织， 诺比考特 （Nobecourt）由胡萝卜均建立了与上述类似的连续生长的 组织培养物。
组织培养概述教学课件ppt
通过研磨、切割等方法，将组织破碎，再通过 过滤、离心等方法获得细胞。
3
免疫隔离法
使用抗体将特定细胞进行隔离，再通过离心等 方法获得目标细胞。
培养基制备技术
基础培养基
添加适量血清、抗生素等成分，提供细胞生长的基本营养物 质。
特殊培养基
根据特定细胞类型和生长需求，添加特定因子和营养物质， 促进细胞的生长和分化。
组织培养概述教学课件ppt
xx年xx月xx日
目 录
• 组织培养概述 • 组织培养技术 • 组织培养的应用 • 组织培养的挑战与前景 • 教学总结与展望
01
组织培养概述
组织培养的定义
01
组织培养是一种在体外模拟人体内环境的技术，通过将组织或器官进行离体培 养，以研究细胞生长、分化、代谢等生物学过程。
组织培养技术还可以用于药物筛选和细胞治疗等 方面，为医学研究和治疗提供了重要的手段。
组织培养技术可以用于疾病模型的建立，为医学 研究和治疗提供重要的手段。
组织培养技术对于农业领域也有着重要的应用价 值，如植物组织培养可用于快速繁殖和基因工程 等方面。
02
组织培养技术
细胞分离技术
1 2
酶消化法
使用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等酶类，将组织分 解，通过过滤、离心等方法获得细胞。
02
组织培养技术可用于各种不同类型的组织和细胞，如皮肤、肝、心、脑、肌肉 等，为医学、生物学、农业等领域提供了的建立、药物筛选、细胞治疗等方面，为医学 研究和治疗提供了重要的手段。
组织培养的历史与发展
组织培养技术最早可追溯到19世纪末，当时科学家们 开始尝试在体外培养人体组织。
展望未来研究方向
组织培养技术的创新与发展
植物组织培养第一章绪论
继代培养
初代培养
继代培养
初代培养和继代培养
不断地继代培养
植物组织培养的类型（三）
培养基的 物理状态
固体培养 液体培养 双相培养
固体培养：加入琼脂等凝固剂使培养基成固体状 态的培养。 优点：是最常用的方法。该方法简单，易行，能 较好地固定培养物。
缺点：但养分分布不均，营养成分不能得到充分 利用，生长速度不均衡，并常有褐化中毒现象发 生。
缺点：不能较好地固定培养物，
优点：营养成分得到充分利用，产生的有害物质 能及时清除
液体培养：在培养基中不加入任何的凝固剂使培 养基呈流体状态的培养，由于液体中氧气含量较 少，常用振动培养的方法以确保氧气的供给。
往复式摇床或旋转式摇床进行培养，速度一般为 50-200r／min，这种定期浸没的方法，既能使培 养基均一，又能保证氧气的供给。
★1934年 White 蕃茄根尖培养，可以继代培养，并发 现VB；
★ 1941年 植物添加物的使用； ★ 1948年 Skoog and Tsui烟草培养产生不定根或不定
芽，取取决于auxin 及 adenin的比例，并发现6-BA ;
★ 1954年 Muir等人成功的由单细胞培养产生再生植株; ★ 1958年胡萝卜获得胚状体； ★ 1962年 Murashige and Skoog MS培养基配方； ★ 1965年细胞培养获得完整植株，证实了全能性。
★1838年初步提出全能性概念， ★1853年离体茎段、根段获得愈伤组织，但未获得完
整植株，
★ 1901年正式提出全能性概念，White对此概念做解释，
★ 1902年 Haberdandt首先进行植物组织培养，未或成 功；
细胞培养第一章组织培养技术的基本理论知识
通过染色法、荧光染色法等方法 ，测定细胞活性，了解细胞生长 状态。
细胞冷冻与复苏
细胞冷冻
将培养的细胞在低温下进行保存，以 延长细胞的保存时间。
细胞复苏
将冷冻保存的细胞取出，进行解冻并 重新接种到培养瓶中，使细胞重新生 长。
04
组织培养技术的应用与前景
生物医学研究
组织培养技术为生物医学研究提供了重要的实验工具，可用于研究细胞生长、发育、分化、凋亡等生物学过程，以及探索疾病 发病机制和药物作用机制。
细胞培养第一章组织培养技术 的基本理论知识
目
CONTENCT
录
• 组织培养技术的定义与原理 • 组织培养的基本条件与设施 • 细胞培养的基本操作技术 • 组织培养技术的应用与前景
01
组织培养技术的定义与原理
组织培养技术的定义
组织培养技术是指在体外人工模拟体内环境，将离体的活细胞或 组织置于模拟生理环境中，通过细胞或组织的生长、维持、分化 以及与外界环境的物质交换等，实现细胞或组织生长和功能表达 的一种技术。
03
细胞培养的基本操作技术
细胞分离与传代
细胞分离
通过酶消化、反复吹打等方法将组织分散成单个细胞，并从组织 中分离出来。
细胞传代
将培养的细胞从培养瓶中吹打下来，并按照一定的比例进行稀释 ，再接种到新的培养瓶中，使细胞继续生长。
细胞计数与活力测定
细胞计数
通过显微镜观察或使用细胞计数 板，计算培养液中细胞的数目。
组织培养技术广泛应用于生物学、医学、农业、工业等领域，是 现代生命科学研究的重要手段之一。
组织培养技术的原理
细胞具有全能性
每个细胞都包含有该物种的全套 遗传信息，理论上讲，在适宜的 条件下，可以诱导细胞分化形成 任何一种组织或器官。
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序言组织培养概论
一、基本概念
1、植物组织培养：是指将植物的离体器官（如根、茎、叶、花、果实、种子等）、组织（如花药、胚珠、形成层、皮层、胚乳等）、细胞（如体细胞、生殖细胞花粉等）以及去除细胞壁的原生质体，放在人工控制的环境和离体无菌条件下，在人工配制的培养基上对其进行克隆，使其生长、分化并成长为完整植株的过程。
由于是在离体条件下进行的，故又可称为离体培养。
2、组织、器官或细胞培养：指利用生物体各部分组织、器官或细胞进行离体培养，使之形成愈伤组织或完整有机体的技术。
3、原生质体培养：指将微生物或植物细胞游离成原生质体，在适宜培养条件下，依据细胞全能性使其再生细胞壁，并进行细胞分裂分化，形成完整个体的技术。
二、组织培养的特点
1、植物基础学科研究的良好系统
与植物学、细胞生物学、生物化学、植物生理学、微生物学、植物遗传育种、生物制药等课程密切相关，为各学科的研究提供了基础知识、理想的离体研究条件。
2、生物技术的基础
21世纪是生命科学的世纪，而生命科学的巨大作用是要依靠新的技术方法的推动才得以实现。
新技术：生物技术；核心是植物基因工程，基础是植物组织培养。
3、经济高效、管理方便、利于自动化
场所一定；温度、湿度、光照等条件一定；试验和生产均微型化和精密化；便于实现流水作业；利于生产管理；避免微生物的干扰与破坏。
4、技术含量高、试验误差小、人工控制能力强
外界影响小；条件基本均一；全年时间都可试验与生产；处理间误差小。
5、生长周期短、生长速度快、试验重复性好
人工控制，缩短大量时间；工厂化大生产；苗木优质，技术先进；较少受外界条件影响，试验重复性好。
6、实验材料经济、来源单一
实验材料的遗传性是否一致，决定实验是否成功；来源单一，遗传背景一致；取材少，培养效果好；繁殖快。
7、缺点
设备复杂、投入资金多、电能消耗大；对人员技术要求高；对试验场所要求高。
三、组织培养方法
根据培养方式不同，可以分为固体培养和液体培养；根据培养物量的多少，可以分为大量培养和微量培养；根据培养过程中是否需要光，可以分为光培养和暗培养；根据培养方法的不同，可以分为平板培养、微室培养、悬浮培养和单细胞培养等；根据培养器官的不同，可以分为花药培养、胚珠培养、根培养和茎尖培养等。
总之，植物组织培养的分类方法很多，但无论哪种方法均为在无菌条件下的离体培养。
四、研究内容
研究离体培养条件下，细胞或器官所需要营养条件和环境条件；细胞或组织器官的形态发生规律；植物材料的快速大量繁殖；细胞融合方法和机理；再生个体的遗传和变异；种质资源的离体保存机理和方法；动物克隆技术原理等；改良生物品种，创造新的生物种类，为人类造福。
五、植物组织培养的生理依据
依据是细胞全能性（cell totipotengcy）学说。
其内容为：植物体的每一个细胞都携带有一套完整的基因组，并具有发育成为完整植株的潜在能力。
六、植物组织培养的发展
植物组织培养的整个发展历史可以追溯到19世纪末20世纪初，根据其发展情况，大体可分为三个时期。
1、萌芽探索时期
1839年Schwann和Schleiden提出细胞学说时指出：“每一个细胞应该可以独立生活和发展，假如具有的条件正如它存在于有机体一样。
”1889年，Ljunggren将人体皮肤保存在腹水中几天至几周后再做移植手术获得成功；1902年，德国植物生理学家Haberlandt根据理论提出：高等植物的体细胞，可以不断分割，直至单个细胞的观点。
1904年，Hanning在无机盐和蔗糖溶液中培养了萝卜和辣根菜的胚获得成功，证实了上述观点。
虽然早期的细胞培养实验比较简单，但是，这些实验证明了可以在人工条件下对细胞进行离体培养。
2、培养技术建立时期
在萌芽探索时期的基础上，人们对离体培养的组织或细胞进行了大量的研究，从而为其快速发展和应用奠定了基础。
1934年，美国植物生理学家White培养番茄的根，建立了活跃生长的无性繁殖系，并能进行继代培养。
这些根系的培养，使人们获得了光、温、pH、培养基组成对其影响的参数，为以后技术的成熟奠定了基础。
1943年，White提出了植物细胞“全能性”学说，从而使组织培养成为一门新兴的学科。
3、迅速发展时期
20世纪60年代以后，组织培养得以快速的发展，不同生物的研究成果层出不穷，并广泛的应用于生物学和农业科学，在生产中发挥了巨大的作用。
1960年，英国学者Cocking用真菌（fungi）纤维素酶（cellulase）酶解分离番茄根和烟草原生质体获得成功，开创了植物原生质体培养和体细胞杂交工作，这是植物组织培养的重大发现之一。
同年，Morel提出了利用茎尖离体快速无性繁殖兰花的方法，不仅繁殖系数高，而且能脱除植物病毒。
1969年Kaul发现三角叶薯蓣（Dioscorea deltoidea）的悬浮培养物可以产生薯蓣皂苷配基，其量为干重的1.5%。
1982年，Ghandimathi和Imamura几乎同时报道从烟草花蕾直接分离花粉培养获得成功，此法完全排除了花药壁等体细胞组织和低温预处理在雄核发育中的作用，建立了一个适于深入研究雄核发育的实验体系。
七、植物组织培养的应用前景
随着组织培养技术的日益完善，其应用也越来越广泛。
有以下几个方面：
1、植物的快速繁殖
我国离体繁殖技术的开发应用起步于20世纪80年代初。
先后建立起的科研所及研究方向有：上海的康乃馨（上海园林科研所）、北京的切花菊（原北京农业大学园艺系组织与细胞培养室）、广州的香蕉、河北的杨树。
2、脱除病毒
改善作物的生长状态，生产无病毒苗木，提高产品质量与产量。
相关的研究中心有：国际热带农业研究中心（IITA）、国际马铃薯研究中心（CIP）、亚洲蔬菜研究中心（AYRDC）它们均是以生产无病毒苗木为中心课题的。
3、培育新品种
生产符合人们需要的特性的新品种。
如杂交水稻（袁隆平）、手指玫瑰（韩国，2006）。
4、植物种质资源的保存
当今世界上，种质资源受到严重的破坏，同时，人类社会的发展也促使人们需求的多样化，所以进行植物种质资源的保存与继代培育就显得日益严峻。
5、人工种子的研究
1984年，罗士韦向我国首次介绍了人工种子；1987年，人工种子纳入我国国家高技术发展计划（863计划）。
到目前为止，人工种子技术已经成熟，培育出的人工种子有胡萝卜、苜蓿、莴苣、芹菜、小麦、水稻、西洋参、云杉、百合等30余种。
6、次生代谢产物的生产
在医药、食品行业中应用较广泛。
如：鸭脚树种子愈伤组织中提取的利血平用于降血压；从人参根愈伤组织中提取的强心配糖体用来治疗心脏病；从红豆杉细胞中提取的紫杉醇用于抗癌药物的生产及研制。