植物组织培养
植物组织培养
1.植物组织培养（离体培养）：是指在无菌条件下，将植物体的任何一部分，培养在人工配制的培养基上，并给予合适的培养条件，使之发育形成完整植物体的过程。
2、植物组织培养的类型（1）根据培养基的类型分为:固体培养液体培养半液半固体培养（2）根据培养材料（外植体类型）分为：植株培养器官培养组织培养原生质体培养胚胎培养细胞培养（3）按培养过程分：初代培养继代培养生根培养3、植物组织培养的一般工作流程1.准备阶段：（1）查阅资料，制定培养方案；（2）清洗组培用器皿、工具；（3）配制所需试剂和培养基；（4）试剂、培养基及器皿、工具的灭菌。
2.外植体的选择与消毒；3.初代培养；4.继代培养；5.生根培养；6.炼苗移栽4、植物细胞的全能性概念：指植物体的每个活细胞都携带有该物种的全套遗传信息，在适宜条件下，离体细胞都具有发育为一个完整植株的潜在能力。
注意：（1）活细胞（2）离体细胞（3）细胞全能性表达的难易程度取决于细胞的分化程度5、细胞全能性的强弱表现：（1）植物细胞全能性根据细胞的性质不同由强到弱：营养生长中心＞形成层＞薄壁细胞＞厚壁细胞（木质化细胞）＞特化细胞（导管等）（2）植物细胞全能性根据所处的组织不同由强到弱：顶端分生组织＞侧生分生组织＞居间分生组织＞薄壁组织＞厚角组织＞输导组织＞厚壁组织6、植物组织培养中全能性表达的条件：1.无菌条件；2.离体条件；3.一定的营养物质；4.植物生长调节物质；5.适宜的外界条件。
7、胚性细胞的特点：未分化状态；细胞具有旺盛分裂能力；具有两极性8、脱分化：指在一定条件下，已分化成熟的细胞、组织或器官恢复到未分化的分生状态，并进行细胞分裂形成未分化的细胞团，如愈伤组织的形成过程。
9、愈伤组织形成的三个时期：（1）诱导期又称启动期（最难）。
（2）分裂期（3）分化期10、优良愈伤组织的特征：（1）具有旺盛的增殖能力；（2）容易散碎；（3）具有高度的胚性或再分化能力，便于植株再生；（4）经过长期的继代保存而不丧失胚性。
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
植物组织培养的含义：将植物的离体材料（器官、组织、细胞、原生质体等）无菌培养，使其生长、分化、繁殖，再生出完整植株或生产次生代谢物质的技术。
植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性：指一个完整的植物细胞拥有形成一个完整植株所必需的全部遗传信息，在适宜条件下具有发育成完整植株的能力。
外植体：在植物组织培养中，在活体植物上提取下来的，接种在培养基上的无菌细胞、组织、器官等均称为外植体。
外植体选择的原则：①、再生能力强；②、遗传稳定性好；③、来源丰富；④、灭菌容易。
植物组织培养的类型：根据培养材料（即外植体）的不同，可将植物组织培养划分为植株、胚胎、器官、组织、细胞和原生质体五个水平上的培养类型。
愈伤组织：原指植物在受伤后于伤口表面形成的一团薄壁细胞，在组织培养中，则指在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。
植物组织培养的特点：①、培养材料经济；②、培养条件可以人为控制；③、生长周期短，繁殖率高；④、管理方便，利于工厂化生产和自动化控制。
White（1943）撰写的《植物组织培养》是第一部有关植物组织培养的专著。
PH值最适5.6，高温、高压灭菌后PH值会降低，配制时一般为5.7~5.8，若PH值偏高，培养基会偏硬，会不利于植物材料吸取营养；PH值偏低，培养基凝固不好，不利于植物材料的固定。
MS培养基特点：①、无机盐成分很高，硝酸盐、NH+、K+含量高；②、元素平衡较好；③、缓冲性能也比较好；④、微量元素、有机成分丰富、齐全。
无机盐母液适度冷藏保存。
维生素等有机营养元素在—20℃保存，使用前用温水溶解。
MS培养基母液的成分：大量元素母液、微量元素母液、铁盐母液、有机物母液。
CuSO4、CuCl2取25mg溶于10mL，制成2.5mg/mL溶液，配制50mL微量元素母液，吸取该溶液0.05mL。
灭菌的条件：培养基的成分：1、水分2、无机盐①、大量元素：指植物生长发育所需浓度大于0.5mmol/L的营养元素。
植物组织培养
（3）肌醇 又叫环己六醇，在糖类的相互转 化中起重要作用。 使用浓度：一般为lOOmg／L。 作用：适当使用肌醇，能促进愈 伤组织的生长以及胚状体和芽的形 成。对组织和细胞的繁殖、分化有 促进作用，对细胞壁的形成也有作 用。
（4）氨基酸 (almino acide） 作用：蛋白质的组成部分，也是一种有机氮化 合物。是很好的有机氮源，可直接被细胞吸收利用。 种类：最常用的是甘氨酸，其他的如精氨酸、 谷氨酸，谷酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺、丙氨酸等 半胱氨酸及多种氨基酸的混合物（水解酪蛋白、水 解乳蛋白）等。
（11）再分化 经脱分化的组织或细胞在一定 的培养条件下可又转变为各种 不同细胞类型的能力。 （12） 分化培养 经过脱分化阶段的外植体（形 成愈伤组织），转移到另一培 养基上分化出芽（或小球茎） 或胚时，则称为分化培养，所 用的培养基为分化培养基。
（13） 增殖培养 已分化芽、小球茎或无性幼胚再继续进行增殖，即
1. 培养条件可人为控制，周年生产
植物组织培养中的植物材料完全是在人为提供的 培养基及小气候环境下生长的，摆脱了大自然中 四季、昼夜气温频繁变化及灾害性气候等外界不 利因素的影响，且条件均一、对植物生长极为有 利。因此植物组织培养不受气候和季节的限制， 可周年进行生产。
2. 生长周期短，繁殖速度快
植物组织培养可根据不同植物、不同器官、不同 组织的不同要求而提供不同的培养条件，满足其 快速生长的要求，缩短培养周期。一般20~30d就 完成一个繁殖周期.每一繁殖周期可增殖几倍到几 十倍,甚至上百倍,植物材料以几何级数增加。
3. 管理方便，可实现工厂化生产
植物组织培养是在人为的提供一定温度、光照、 湿度、营养和植物生长调节剂等条件下进行的， 不受自然界中病、虫、杂草等有害生物危害，生 产微型化、精细化、高度集约化，重复性强，便 于标准化管理和自动化控制，真正实现了种苗的 工厂化生产。与田间栽培、盆栽等相比，省去了 中耕除草、浇水施肥、病虫防治等一系列繁杂劳 动，可大大节省人力、物力及田间种植所需要的 土地。
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(1)
0.1.3 植物组织培养的研究类型和任务
• 组织培养：分生组织、形成层组织、薄壁组织、韧皮部组 织等。
• 器官培养：根、茎、叶、花、果实、种子。 • 胚胎培养：幼胚、成熟胚、胚乳、胚珠、子房等。 • 细胞培养：单细胞或较小细胞团，如性细胞、叶肉细胞、
1. Thimann和Wickson
• 1958年，他们发现腋芽（当顶芽存在时为休眠状态） 的生长，可以通过外源细胞分裂素的应用而启动。这 样，将茎段培养在含有细胞分裂素的培养基上，就可 以在一个具有完整顶芽的生长中的茎上诱导侧芽的形 成。这将消除顶端优势，得到大量不定芽。
Thimann
2. Morel－脱毒、快繁商业化
• 1922 年 ， 植 物 离 体 组 织 培 养 取 得 了 一 些 进 展 。 德 国 人 Kotte和美国人Robbins两人同时分别独立地将分生组织作 为外植体。Kotte研究切下的根尖，如豌豆、玉米根尖， 将它们放在含有Knop溶液盐成分、葡萄糖、含氮化合物 如天冬酰氨酸、丙氨酸以及肉汁的各种营养液中。Kotte 观察到根尖生长持续了2周，但他没有进行继代培养。另 一方面Robbins通过继代，将玉米根尖离体培养了更长的 时间，但随着时间延长，生长量减少，最后消失。
• 1952年， Morel和Martin提出了植物脱毒（virus free）技 术，通过分离已被病毒感染的大丽花个体的根尖，并将其 离体培养，重新获得了无病毒的大丽花。
• 1960年，Morel利用兰花茎尖培养，实现了脱毒和快速繁殖 （rapid clone propagation）的两个目的。这一技术导致欧 洲、美洲和东南亚许多国家“兰花工业”的兴起。
0.2 植物组织培养的形成和发展
植物组织培养(全)
胚培养是器官培养的一种。选用的外植体是成熟或未成熟的胚进行离体无菌培养。其具体方法是将取出放在液体或固体培养基上培养，由于胚包含在胚珠和子房里，因而进行胚胎培养时，常常是将胚珠和子房放在培养基上培养。
胚培养用途：1.拯救胚2.研究胚的发育营养研究3.一些特殊的领域的研究。
(4)细胞和原生质体培养
二是要给予它们适当的刺激，即给予它们一定的营养物质，并使它们受到一定的激素的作用。
全能性体现的两个过程
一个已分化的细胞要表现它的全能性，必须经历两个过程，即首先要经历脱分化过程，然后再经历再分化过程。
再分化的过程有两种方式：
一是器官发生方式 二是胚胎发生方式
2.激素（植物生长调节剂）调控
后来证明，激素可调控器官发生的概念对于多数物种都可适用，只是由于在不同组织中这些激素的内生水平不同，因而对于某一具体的形态发生过程来说，它们所要求的外源激素的水平也会有所不同。
⑤1958年，Wickson和Thimann指出，应用外源细胞分裂素可促成在顶芽存在的情况下处于休眠状态的腋芽的生长。
当把茎尖接种在含有细胞分裂素的培养基上以后，将可使侧芽解除休眠状态，而且，能够从顶端优势下解脱出来的不只是那些既存于原来茎尖上的腋芽，此外，还有由原来的茎尖在培养中长成的侧枝上的腋芽，结果就会形成一个郁郁葱葱的结构，里面包含了数目很多的小枝条，其中每个小枝条又可取出来重复上述过程，于是在相当短的时间内，就可以得到成千上万的小枝条。当把这些小枝条转够到另外一种培养基上诱导生根以后，即可移植于土壤中。
奠基阶段（从20世纪30年代中至20世纪50年代末）
30年代中期，植物组织培养领域两个重要的发现，其一是认识了B族维生素对植物生长的重要意义；二是发现了生长素--一种天然的生长调节物质。
高考生物知识点：植物组织培养
高考生物知识点：植物组织培养
植物组织培养是一种利用植物的细胞、组织、器官等进行无菌培养和繁殖的技术。
以
下是高考生物中与植物组织培养相关的知识点。
1. 组织培养的目的和应用：组织培养可以用于大规模繁殖植物，繁育优良植株，获得
大量无菌基质，研究植物生长发育、激素生物学等。
2. 组织培养的基本原理：组织培养利用植物细胞的无性繁殖能力，在无菌条件下培养
植物细胞、组织和器官，提供适当的养分和激素，创造适宜的生长环境，使其生长和
分化。
3. 组织培养的种类：包括无子繁殖、离体培养、植株再生等。
4. 无子繁殖：将植物的无性结构，如幼苗、叶片、叶柄、茎段、芽鳞等放入适宜的培
养基中，通过刺激其分裂增生和分化形成新的植株。
5. 离体培养：将植物的组织或器官，在无菌条件下切割并放入含有适宜养分和激素的
培养基中，促使其生长和分化成完整的植株。
6. 植株再生：通过植物体的某些部位（如气生根、愈伤组织等）培养和再生整个植株。
7. 组织培养的条件：无菌环境、适宜的培养基、适宜的温度、光照和湿度。
8. 组织培养中的植物激素：植物激素如生长素、赤霉素、细胞分裂素等，对植物的生
长和分化起到重要的调节作用。
9. 组织培养的影响因素：培养基的组成、激素浓度、光照条件、温度等都会对组织培养结果产生影响。
10. 组织培养的优点：可以大规模快速繁殖优良植株、修复植物、研究植物生理生化过程等，是种植业和植物繁育研究中的重要技术手段之一。
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第六章植物的初级代谢和次级代谢
1.初级代谢产物：糖类、核酸、脂肪和蛋白质等光合作用的直接产物，由糖类等有机物次级代谢衍生出累的物质叫次级代谢产物。
2.次级代谢产物在植物生命中的作用：对植物的生长、繁衍、适应等生理过程具有重要作用；某些事植物生命活动中必需的；有些可影响生长发育；有些可以防御天敌保护自己；有些可以作为重要的药物。
对人类的作用则是可以利用其育成新品种，利用基因工程原理改变次级代谢改良作用的品质和提高抗病、抗虫能力。
第七章细胞信号转导
1.细胞信号转导：指细胞偶联各种刺激信号与其引起的特定生理效应之间的一系列分子反应机制。
2.跨膜信号转导：信号与细胞表面的受体结合之后，通过受体将信号传递进入细胞内的过程。
3.受体：指能够特异性识别并结合信号、在细胞内放大和传递信号的物质。
特征是特异性、高亲和力和可逆性。
4.钙调蛋白：一种耐热的球蛋白，等电点是4.0相对分子质量是17000，它是具有148个氨基酸的单链蛋白。
5.泛素蛋白酶体途径：其介导的蛋白降解是机体调节细胞内蛋白水平与功能的一个重要机制。
负责执行这个调控过程的组成成分包括泛素及其启动酶系统和蛋白酶体系统。
1.什么叫信号转导？细胞信号转导包括哪些过程？
答：信号转导是指细胞偶联各种刺激信号与其引起的特定生理效应之间的一系列分子反应机制。
包括四个步骤：第一，信号分子与细胞表面受体的相结合；第二，跨膜信号转换；第三，在细胞内通过信号转导网络进行信号传递、放大和整合；第四，导致生理生化变化。
2.什么叫钙调蛋白？它有什么作用？
答：钙调蛋白是一种耐热的球蛋白，具有148个氨基酸的单链多肽。
两种方式起作用：第一，可以直接与靶酶结合，诱导构象变化而调节靶酶的活性；第二，与CA结合，形成活化态的CA/cam复合体，然后再与靶酶结合，将靶酶激活。
3.蛋白质可逆磷酸化在细胞信号转导中有什么作用？
答：是生物体内一种普遍的翻译后修饰方式。
细胞内第二信使如CA等往往通过调节细胞内多种蛋白激酶和蛋白磷酸酶，从而调节蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程，进一步传递信号。
4.植物细胞内钙离子浓度变化是如何完成的？
答：细胞壁是胞外钙库。
质膜上的CA通道控制CA内流，而质膜上的CA泵负责将CA泵出细
胞。
胞内钙库的膜上存在CA通道、CA泵和CA/H反向运输器，前者控制CA外流，后两者将胞质CA泵入胞内钙库。
第十三章植物的抗性生理
1.生物胁迫：对植物产生伤害的病害、虫害和杂草等环境
2.植物抗性生理：指逆境对植物生命活动的影响，及植物对逆境的抵御抗性能力。
3.胁迫蛋白：在逆境条件下，植物关闭一些正常表达的基因，启动一些与逆境想适应的基因，形成新的蛋白，抵御逆境胁迫，这些蛋白质叫……
4.渗透调节：通过加入或去除细胞内的溶质，从而使细胞内外的水分相互平衡的现象。
5.交叉适应：植物与不良环境之间的相互适应作用。
6.温度补偿点：光合作用吸收CO2和呼吸作用数量达到平衡状态的温度
3.为什么脱落酸在交叉适应中起作用？
答：植物在某一种逆境条件下，会提高脱落酸含量以适应该不良环境，而脱落酸含量提高又能增强另一种抗逆能力，因此就形成交叉适应特性。
4.北方地区路灯下的树枝容易受冻害，为什么？
答：北方地区冬天的气温低，树木要进行冬眠，以保证植物的安全。
在路灯下，由于产生的热量容易解除树木的休眠，使低温对植物造成伤害。
7.生物膜在各种抗性中有什么特点？
答：抗冷性—膜脂由液晶态转变为凝胶态。
抗冻性—质膜上H-ATP酶活性降低或消失。
抗热性—生物膜功能键断裂，膜蛋白变性，膜脂分子液化，膜结构破坏。
抗旱性—膜双层结构被破坏，出现孔隙，会渗出大量溶质。
抗盐性—膜结构破坏，功能改变，细胞内的K、磷和有机溶质外渗。
7.冷害和冻害是怎样伤害植物的？
答；冷害使植株水分平衡失调、光合下降、呼吸受伤等，冷害的机理是膜相的改变和膜蛋白的活性下降，导致代谢紊乱。
冷害也会被ROS破坏，自由基积累过多，伤害细胞。
冻害是损伤细胞的膜结构，从而引起酶(质膜的Mg-ATP酶活性降低和细胞膜上的ATP酶活性降低)的活性改变，生理生化过程被破坏；结冰伤害，分为细胞间结冰和细胞内的结冰，其会破坏生物膜的结构，使亚细胞结构被破坏，酶活动无秩序，影响代谢。
8.因为有胁迫蛋白：植物会启动一些与逆境想适应的基因，形成新的蛋白，抵御逆境胁迫；植物有一种渗透调节现象，遇到以上逆境细胞会主动丢掉一些水分，除此之外，逆境会诱导参与渗透调节的基因的表达，形成一些渗透调节物质，提高细胞内的溶质溶度，降低水势，使织物正常吸水；脱落酸：逆境时脱落酸含量增加，以提高抗逆性。