植物组织和细胞培养技术
植物细胞工程
1、植物繁殖的新途径 (1)微型繁殖——⽤于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
(2)作物脱毒：切取茎尖进⾏组织培养，再⽣的植株就有可能不带病毒，从⽽获得脱毒苗。
(3)⼈⼯种⼦——以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过⼈⼯薄膜包装得到的种⼦。
思考： ①⼈⼯种⼦具有哪些优点？ ⼈⼯种⼦是通过植物组织培养(⽆性繁殖)得到的，可以完全保持优良品种的遗传特性，⽣产上不受季节的限制。
贮藏、运输⽅便。
②⼈⼯种⽪应具有哪些有效成份？ 针对植物种类和⼟壤等条件，在⼈⼯种⼦的包裹剂中可以加⼊适量的养分、⽆机盐、有机炭源以及农药、抗⽣素、有益菌等。
为了促进胚状体的⽣长发育，还可以向⼈⼯种⽪中加⼊⼀些植物⽣长调节剂。
2、作物新品种的培育 (1)单倍体育种：通过农药培养获得单倍体植株，染⾊体加倍后当年可得到稳定遗传的优良品种。
(2)突变体的利⽤：对植物组织培养过程中产⽣的突变体进⾏筛选，培育成新品种。
3、细胞产物的⼯⼚化⽣产 (1)细胞产物包括：蛋⽩质、脂肪、糖类、药物、⾹料、⽣物碱等。
(2)实例：我国⽣产的⼈参组织和⼈参皂甙⼲粉。
(3)展望：⽣产抗癌物质——柴杉醇。
课外拓展⼀、植物组织培养中的愈伤组织是如何形成及再分化的？ 植物组织培养中使⽤的外植体⼀般是⾼度分化了的细胞，在植物体中是不会再分裂繁殖的，只是执⾏某种功能直⾄死亡。
这些细胞在培养基上培养时会由原来的分化状态，变成分⽣状态的细胞，分裂产⽣愈伤组织，这个过程称为脱分化过程。
这种转变在细胞的形态结构和⽣理⽣化上都会产⽣⼀系列变化。
组织培养的研究结果表明分化细胞的脱分化需要两个条件，即创伤和外源激素。
⽬前⼈们对于脱分化过程的本质还不清楚。
分化细胞在细胞周期中是处于⼀种相对静⽌状态的细胞(G0期细胞)，脱分化是要打破这种状态，使细胞进⼊细胞周期中的G1期，并沿着G1期→S期→G2期→M期的循环进⾏细胞分裂，形成愈伤组织。
现在发现细胞周期受基因调控，⼀种称为编码细胞周期依赖性激酶CDK的基因和⼀种细胞周期蛋⽩可能与植物细胞脱分化的第⼀次分裂启动有关。
细胞和组织培养技术在植物育种中的应用
细胞和组织培养技术在植物育种中的应用1 植物育种中的重要性植物育种是通过人工的手段提高植物的遗传品质，以获得更高产、更适应环境的新品种。
在植物育种研究中，细胞和组织培养技术已经成为一种重要的技术手段。
2 细胞和组织培养技术细胞和组织培养技术是通过对植物的组织和细胞进行培养，实现植物育种目标的一种技术方式。
该技术有很多优点，如可以加快植物繁殖的速度，提高植物的遗传品质，并且可以通过对细胞和组织的特定处理来培育出特定的性状和特性的植株。
3 细胞和组织培养技术的应用细胞和组织培养技术在植物育种领域中应用广泛。
例如，可以通过细胞和组织培养技术来实现以下植物育种目标。
3.1 新品种的选育通过细胞和组织培养技术，可以通过选择不同的细胞和组织的特性，实现新品种的选育。
3.2 繁殖控制采用细胞和组织培养技术，可以用于植物的繁殖控制。
例如，可以通过组织培养来实现体细胞的多倍体化，从而增加植物的染色体数目，提高早期杂交的成功率。
3.3 再生和转化再生和转化是细胞和组织培养技术的主要应用之一。
该技术被用于生产快速生长和具有特定性状的植株，从而实现对植物遗传性状和生物合成途径的调控和改善。
4 细胞和组织培养技术的潜在应用除了上述应用之外，细胞和组织培养技术还具有一些潜在的应用前景。
如工程植物通过CRISPR/Cas针对性地修饰植物遗传物质，从而修改植物的基因组。
此外，与传统育种方法相比，细胞和组织培养技术还具有更快的反应速度和更灵活的模拟性，可推动植物育种领域的发展。
5 小结细胞和组织培养技术可以作为一种有力的技术手段，应用于植物育种研究中，包括新品种的选育、繁殖控制和再生与转化等方面。
这些技术在实践中已经得到广泛的应用，并且在未来仍然具有很大的潜力和发展空间。
植物组织培养技术在农业中的应用
汇报人：
目录
植物组织培养技术的 概述
01
植物组织培养技术在 农业中的应用
02
植物组织培养技术对 农业的影响
03
植物组织培养技 术的概述
植物组织培养技术的定义
植物组织培养技术是一种利用植物细胞、组织或器官进行离体培养的技术。 植物组织培养技术可以快速繁殖植物，提高植物的产量和质量。 植物组织培养技术可以应用于植物育种、基因工程、生物制药等领域。 植物组织培养技术可以提高植物的抗病性、抗逆性等特性。
应用领域：蔬菜、水果、花卉、药 材等作物的脱病毒及防病毒
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防病毒技术：通过植物组织培养技 术，将抗病毒基因导入植物体内， 提高植物抗病毒能力
技术优势：提高作物产量和质量， 减少农药使用，保护环境和食品安 全。
植物细胞和原生质体培养技术
植物细胞培养：将植物细胞置于培养基中，使其生长、繁殖和分化的技 术 原生质体培养：将植物细胞壁去除，仅保留原生质体的培养技术
原理：利用植物细胞的全能性，通过无菌操作，在培养基上培养出完整的植株
优点：快速繁殖，保持品种优良性状，提高产量和品质
应用：用于新品种的选育、脱毒、快速繁殖等
实例：水稻、玉米、大豆等作物的脱毒和快速繁殖，以及花卉、果树等观赏植物的快速繁殖和品 种改良。
脱病毒及防病毒的植物组织培养技术
脱病毒技术：通过植物组织培养技 术，将植物体内的病毒去除，提高 植物抗病能力
应用领域：植物育种、基因工程、生物制药、生物反应器等
技术特点：快速繁殖、遗传稳定、易于操作、可大规模生产
植物组织培养技 术对农业的影响
提高农业生产效率
植物组织培养实验离体培养技术
植物组织培养实验离体培养技术植物组织培养实验离体培养技术是一种在无菌条件下，通过分离和培养植物细胞、组织和器官，使其在人工培养基上生长和发育的方法。
该技术可用于繁殖、育种、细胞学和分子生物学等方面的研究。
下面将介绍植物组织培养实验离体培养技术的步骤和应用。
一、实验步骤1. 消毒处理：将实验所需的工具、试剂、培养基等进行消毒处理，以保证实验的无菌条件。
2. 材料准备：准备植物材料，根据实验需要选择适合的植物种子、芽、茎段或叶片等。
3. 材料表面消毒：使用适当的消毒剂对植物材料进行表面消毒，以杀灭携带在材料表面的细菌、真菌等微生物。
4. 组织分离：将消毒后的植物材料进行切割、研磨等处理，将细胞、组织分离出来。
5. 培养基制备：根据实验需求，配置适当的培养基，包括基础培养基、激素、糖等成分。
6. 培养条件控制：将分离的植物细胞、组织置于培养基中，控制适宜的温度、光照、湿度等条件，促进细胞分化和生长发育。
7. 培养周期管理：定期更换培养基，检查细胞、组织的生长情况，及时调整培养条件，防止细菌、真菌污染。
二、技术应用1. 植物繁殖：通过植物体外培养技术，可以快速大量繁殖植物种子、芽、茎段等，加快繁殖速度，扩大繁殖规模。
2. 植物育种：利用离体培养技术，可以进行杂交、选择、突变等方法，对植物进行育种改良，获得对病虫害抗性强、产量高的新品种。
3. 细胞学研究：通过离体培养技术，可以对植物细胞进行融合和遗传转化等技术操作，从而探究细胞的形态、结构、代谢等方面的基本规律。
4. 分子生物学研究：离体培养技术可用于植物基因工程研究，如构建转基因植物、表达外源蛋白等。
5. 植物营养生理研究：通过离体培养技术，可以灵活控制培养基的成分，从而研究植物的营养需求、代谢物的合成和转运等问题。
6. 药物生产：某些药用植物可通过离体培养技术进行规模化生产，如对黄连、黄芩等中草药的快速繁殖和有效成分的提取。
总结起来，植物组织培养实验离体培养技术是一种重要的生物学研究方法，应用广泛且前景广阔。
3.植物细胞培养（植物组织培养）
3.植物细胞培养（植物组织培养）第三章植物细胞培养植物细胞培养：指对从植物器官或由愈伤组织上分离的单细胞（或⼩细胞团）进⾏培养，形成单细胞⽆性系或再⽣植株的技术。
Haberlandt（1902）⾸次尝试分离和培养植物叶⽚单细胞。
细胞培养的意义有利于进⾏细胞⽣理代谢以及各种不同物质对细胞代谢影响的研究。
进⾏细胞培养，通过单细胞的克隆化，即称为“细胞株”（cell line），可以把微⽣物遗传技术⽤于⾼等植物以进⾏农作物的改良。
细胞培养的增殖速度快，适合⼤规模悬浮培养，⽣产⼀些特有的产物，如许多种植物的次⽣代谢产物，包括各种药材的有效成分等，⽤于医药业、酶⼯业及天然⾊素⼯业，这是植物产品⼯业化⽣产的新途径。
由于植物组织培养中细胞之间在遗传和⽣理⽣化上会出现种种变异，这些细胞形成的植株也都表现出⼀定的差异。
这种差异反映在它们的植株的形态、产量、品质、抗病⾍和抗逆性等⽅⾯。
所以由单细胞培养获得的单细胞⽆性繁殖系，并对不同的细胞进⾏研究，在理论上和实践上都有很重要的意义。
细胞培养就是从⾼等植物的某个特定的器官或组织中取得单个细胞进⾏培养，并诱导其分裂增殖，由细胞分裂形成细胞团，再通过细胞分化形成芽根等器官或胚状体，长成完整植株。
第⼀节植物细胞培养⼀. 单细胞培养(⼀)单细胞分离1.机械法2.酶解法3.从愈伤组织中分离(⼆)单细胞的培养⽅法1、平板培养（细胞的⽣长周期）2、看护培养3、微室培养 4. 条件化培养⼆. 细胞悬浮培养（⼀）悬浮培养的⽅法1、分批培养（细胞的⽣长周期）2、半连续培养3、连续培养——封闭型、开放型（化学、浊度恒定式）4、固定化培养（⼆）培养细胞的同步化1. 化学⽅法(饥饿法、抑制法、有丝分裂抑制法）2. 物理⽅法（分选、低温）（三）培养基振荡⼀、单细胞培养（⼀）单细胞的分离1.机械法: Ball(1965)⾸次由花⽣成熟叶⽚利⽤机械的⽅法使叶⾁细胞得到分离的技术。
⑴⼑⽚刮: 取下叶⽚→叶⽚消毒(75%酒精或7%次氯酸钠)→撕去下表⽪(露出叶⾁细胞) →⽤解剖⼑刮下细胞→单细胞悬浮培养⑵研磨离⼼法: 取下叶⽚→叶⽚消毒(75%酒精或7%次氯酸钠) →研磨匀浆(10g叶⽚+40ml研磨介质)→匀浆过滤(细纱布) →离⼼(先低速去碎屑) →游离细胞沉降到底部(净化细胞) →植株培养或悬浮培养研磨介质: 20µmol蔗糖+ 10µmol MgCl2 + 20µmol Tris-HCl (pH7.8)机械法的特点：⑴细胞不受酶的伤害；⑵不发⽣质壁分离。
植物组织培养与细胞培养技术研究
植物组织培养与细胞培养技术研究植物组织培养与细胞培养技术是现代生物技术领域中非常重要的一部分，它的应用广泛，包括农业、林业、医药和生物工程等多个领域。
它能够对植物进行育种、繁殖、遗传转化和基因修饰等研究，对于保护生物多样性和实现农业可持续发展具有重要作用。
植物组织培养技术是指通过细胞分离培养基和生长因子的作用，使植物体内的一系列细胞体外生长繁殖，最终形成新的植物个体的过程。
它包括原生质体培养、愈伤组织培养和植物再生技术等。
原生质体培养技术是指通过将植物细胞进行分离和培养，培养出单个细胞，然后通过电融合或化学刺激等方式将不同种类的原生质体进行融合，形成新的杂交种，产生具有新特性的植物个体。
目前这种技术在植物育种中已经得到了广泛的应用，例如水稻、玉米、小麦等作物的培育，不但可以提高作物的产量和抗病能力，同时可以丰富作物种类，实现农业可持续发展。
愈伤组织培养技术是指通过将植物切割或切除部分组织，然后将其进行培养，形成愈伤组织，进而通过细胞分裂和分化，形成新的植物个体。
这种技术的优点是可以进行无性繁殖，大大加快了培养和繁殖的速度，并且可以对植物组织进行遗传转化，培育出具有新特性的植物。
植物再生技术是指通过植物体的组织或细胞进行分化和再生，形成新的植物个体。
这种技术的优点是可以进行整体遗传改良，包括基因改造、基因转移等技术，例如将抗病基因、抗虫基因、早期成熟基因等导入到目标植物中，提高植物的产量和抗病抗虫能力。
细胞培养技术是指将植物体内的细胞在无菌的培养基上进行细胞培养，形成细胞群落。
这种技术通常是在实验室环境中进行的，目的是对植物的生理和代谢进行研究。
应用广泛的包括植物激素的研究、药物代谢机制等。
植物组织培养技术的应用非常广泛，不仅可以对植物进行改良，还可以用来繁殖罕见和濒危物种，恢复和保护生态环境，解决农业生产和森林经营中的问题。
但同时也应该注意到，植物组织培养技术的应用还存在一些问题，例如容易产生变异、突变和杂交，导致植物品种的稳定性和一致性下降，需要加强对其安全性和环境风险的评估和管理。
植物细胞和组织培养
植物细胞全能性及其表达
（一）植物细胞全能性的提出与证明
（二）胚性细胞 —— 植物的干细胞 （三）从分化细胞到胚性细胞
（二）胚性细胞 —— 植物的干细胞
在自然条件下，植物体内的许多细 胞可以不断地产生不定胚或芽，表 明它们保留着胚性。在自然界表现 出胚性的细胞可以分为三大类，即 早期胚胎细胞、茎端分生细胞和成 熟组织中遗留的胚性细胞。 最典型的例子是落地生根，其叶片 周缘组织特定部位中遗留的胚性细 胞能够沿著叶片的四周形成不定芽， 然后发育为具有根系的小植株，脱 Kalanchoe laxiflola 落到地面。
2. 器官分化
烟草的薄层表皮培养时，花枝 的薄层表皮只能产生花芽，植 株基部的薄层细胞只能产生营 养芽，中间部分的外植体能产 生两种类型的芽，但其间的比 例会有不同，这取决于它们与 植株基部距离的远近。花芽的 分化还受外源激素组成的影响， 只有当培养基中所含的激动素 和 IAA 的 克 分 子 浓 度 皆 为 106mol/L 时，花枝的表皮才能形 成花芽。若不改变 IAA 浓度， 把激动素浓度提高到10-5moI/L， 则会完全抑制花芽的形成，而 只出现营养芽。器官分化的基 因表达尚有待研究。
二、脱分化过程中细胞结构的变化 植物体内最大量的分化细胞是成熟的薄壁细胞，例如叶肉 细胞、表皮细胞、内皮层和髓部的薄壁细胞等，它们的细胞核 的体积较小，位于细胞边缘，细胞中央有一个大的液泡，细胞 质内核糖体密度较低，多聚核糖体数目很少，质体为分化程度 较高的叶绿体、杂色体、白色体或淀粉体。 在离体培养条件下烟草的叶肉细胞从第一次分裂开始即进 入脱分化的过程。通过数次有丝分裂，逐步转变为分生细胞， 核体积变大，占据中央位置，大液泡逐渐消失，液泡中出现一 种与细胞质生长相关的蛋白体 ，叶绿体通过缢裂和出芽生殖转 变为原质体。
《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。
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取材并消养基上，诱导形成试管苗
培养室
试管苗大规模培养
移栽
植物组织培养技术
1、原理： 植物细胞的全能性
2、过程：
无菌、使用激素（生长素和细胞分裂素）控制
外植体
脱分化
再分化
愈伤组织
根、芽
避光
需光
植物体
“兰花皇后”——蝴蝶兰
用一个兰花茎尖就 可以在一年内生产 出400万株兰花苗。
功的标志。
(4)植物体细胞杂交的意义： 克服远缘杂交不亲和的障碍 。
若植物A细胞含有2m条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb， 植物B细胞含有2n条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd， 则杂种植株体细胞中染色体数为 （2m+2n）条， 4 个染色体组，
基因型为 AabbccDd 。应为 四 倍体，
在特定的时间和空间条件下，基因选择性表达 的结果。
植物组织培养技术
1、原理： 植物细胞的全能性 2、过程：
离体的植物
脱分化
再分化
愈伤组织
组织、器官或细胞
（外植体）
排列疏松而无规则， 高度液泡化的呈无 定形状态的薄壁细胞
根、芽
植物体
植物组织培养的培养基
• 无机营养成分：水和无机盐 • 有机营养成分
人工种子
脱分化
花外药植体
再分化 愈伤组织
根、芽
筛选有用的 突变体
新品种
获得细胞产物 如：人参皂甙干粉、
紫草素
植物体 单倍体
秋水 仙素
优良品种
（三）细胞产物的工厂化生产
常考基础诊断
1.有关细胞全能性与组织培养的判断 (1)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞的全能性 (√) (2)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞
虽然科学家历尽艰辛，实现了马铃薯和番茄两个物种之间的 杂交，可惜这株超级杂种植物既不结番茄，也不长马铃薯。这是 为什么呢？
生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相 互影响的，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然同时具备 两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰， 不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，因 此杂交植株不能出现想象的结果。
植物组织培养技术的应用
（一）植物繁殖的新途径
人工种皮
胚状体
人工种子
分（外生茎植区尖、细体胞 脱分化
再分化 愈伤组织
根、芽
根尖）
植物体
1.微型繁殖（也叫快速繁殖技术）
优点：能够保持亲本的优良性状
2.作物脱毒（培养无病毒植株）
3.神奇的人工种子
植物组织培养技术的应用
（二）作物新品种的培育
人工种皮
胚状体
1.概念： 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 完整个体 的潜能。
2.原因： 细胞内含有本物种的 全部遗传信息 。
3.全能性表达的条件： 具有完整的细胞结构； 处于 离体 状态； 提供一定 营养物质 、 植物激素 ；
其他适宜的外界条件（无菌、光照、适宜的温度、PH等 ）
思考：生物体内的细胞为什么没有表现出 全能性，而是分化成不同的组织器官？
植物体细胞杂交
1.理论基础：细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
×
(1)过程①为 细胞壁 获得具有活力的原生质体，常用方法是酶解 法，所用到的酶是 纤维素酶和果胶酶。 (2)过程②是 原生质体融合 ，人工诱导的物理法包括 离心 、
振动 、 电激 等；化学法一般用 聚乙二醇（PEG）作诱导剂。 (3)过程③是原生质体融合后再生出 细胞壁，这是原生质体融合成
白菜 甘蓝
白菜－甘蓝
(生长期短，耐热性强，易于储藏)
× 的全能性( × ) (3)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会发生
× 细胞的增殖和分化( × )
常考基础诊断
1.有关细胞全能性与组织培养的判断 (4)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的( × )
× (5)经植物组织培养得到的胚状体用人工薄膜包装后可得 到人工种子( √ ) (6)幼嫩的组织脱分化较为容易，如茎尖、根尖、形成层 细胞易脱分化，而植物的茎叶和成熟的组织则较难( √ )
“兰花皇后”——蝴蝶兰
蝴蝶兰植株极少发 育侧芽，且种子极难萌 发，对其进行常规性的 繁殖，增殖速度很慢。 你能够想出快速培育方 案吗？
一轮复习 考纲要求：植物组织培养（B）
植 一轮复习
物 细
通常采用的 技术手段
胞 所采用技术 工 的理论基础 程
植物组织培养 植物体细胞杂交 植物细胞的全能性
细胞全能性
常考基础诊断
1.有关细胞全能性与组织培养的判断
(7)对外植体和接种用的每种器械都要彻底灭菌( ×
×
)
(8)脱分化形成愈伤组织的过程不需要光，再分化过程需
要光，因为愈伤组织利用有机营养成分，而试管苗需要
进行光合作用以自养( √ ) (9)植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的激素不同，
因为培养的目的不同(生根或生芽) ( √ )
①碳源：2%—5%的蔗糖 提供营养和调节渗透压 ②氮源：包括维生素和氨基酸 ③琼脂：凝固剂 固体培养基 ④激素：生长素和细胞分裂素 • PH值：5.0－6.0
阅读课本：胡萝卜的组织培养 1.选取的外植体是胡萝卜的什么部位？ 2.实验者的手、外植体是如何消毒的？
所用解剖刀、镊子等一般用什么方法灭菌？ 培养基用什么方法灭菌？ 3.培养过程中哪一阶段需要避光培养？ 4.再分化时，如何控制生根和生芽？ 5.移栽阶段有哪些注意事项？