植物组织培养

细胞工程学论文

植物组织培养

学院名称： 生物与食品工程学院

专业班级： 生物技术2012级1班

学生姓名： 肖向辉

学 号： 201206040048

指导教师： 程 华

指导教师职称： 副教授

2014 年 11 月

植物组织培养

摘要：植物组织培养是一种利用植物离体组织快速实现种苗的大量繁殖技术，该技术为植物研究做出重大贡献，而且还可以培育出脱毒苗，并能保持母本的优良性状，一般不会发生遗传变异。

关键词：植物组织培养 离体组织 无菌 培养基

植物组织培养（ plant tissue culture ），指在无菌和人工控制的环境条件下，利用适当的培养基，对离体的植物器官、组织、细胞及原生质体进行培养，使其再生细胞或完整植株的技术。又称植物离体培养。

一、基本介绍：植物组织培养是指在含有营养物质及植物生长物质的培养液中，培养离体植物组织（器官或细胞）并诱导使其长成完整植株的技术。

英文名称：plant tissue culture

所属学科：细胞生物学（一级学科）；细胞培养与细胞工程（二级学科） 发展起源：19世纪30，德国植物学家施莱登和德国动物学家施旺创立了细胞学说，根据这一学说，如果给细胞提供和生物体内一样的条件，每个细胞都应该能够独立生活。1902年，德国植物学家哈伯兰特在细胞全能性的理论是植物组培的理论基础。1958年，一个振奋人心的消息从美国传向世界各地，美国植物学家斯蒂瓦特等人，用胡萝卜韧皮部的细胞进行培养，终于得到了完整植株，并且这一植株能够开花结果，证实了哈伯兰特在五十多年前关于细胞全能的预言。植物组培的简单过程如下：剪接植物器官或组织——经过脱分化（也叫去分化）形成愈伤组织——再经过再分化形成组织或器官——经过培养发育成一颗完整的植株。

初步发展：1933年，我国植物生理学家李继侗培养银杏胚胎，并发现银杏胚乳提取液可促进离体胚的生长。1937年，White发现B族维生素对离体根培养的重要性。并指出IAA对植物生长发育的控制起重要作用。1955年，Miller等发现了一种促进细胞分裂的植物激素—激动素，后来发现激动素可用来代替腺嘌呤促进芽的形成，而且其效力比后者高3万倍。1958年，Maheshwari和Rangaswamy从柑橘胚珠的珠心组织培养中再生获得体细胞胚；同年，Reinert和Steward分别从胡萝卜的愈伤组织和细胞培养中再生得到原胚，为以后的组织培养中器官发生和体细胞胚胎发生奠定了基础，也为植物细胞全能性理论提供了证据。 植物组织培养技术的发展（1960年以后）: 1960年，Morel利用兰花茎尖培养对兰花进行营养繁殖； 1962年，Murashige和Skoog开发出最著名的Murashige和Skoog培养基（MS基本培养基），并被后来广泛采用的基本培养基。1971年，Takebe等获得第一例原生质体培养的再生植株。1972年，Carlson等利用原生质体融合在两个烟草属中进行种间杂交。 植物组培的大致过程是：在无菌条件下，将植物器官或组织（如芽、茎尖、根尖或花药）的一部分切下来，用纤维素酶与果胶酶处理用以去掉细胞壁，使之露出原生质体，然后放在适当的人工培养基上进行培养，这些器官或组织就会进行细胞分裂，形成新的组织。不过这种组织没有发生分化，只是一团薄壁细胞，叫做愈伤组织。在适合的光照、温度和一定的营养物质与激素等条件下，愈伤组织便开始分化，产生出植物的各种器官和组织，进而发育成一棵完整的植株。

植物组织培养即植物无菌培养技术，又称离体培养，是根据植物细胞具有全能性的理论，利用植物体离体的器官如根、茎、叶、茎尖、花、果实等）组织（如形成层、表皮、皮层、髓部细胞、胚乳等）或细胞（如大孢子、小孢子、体细胞等）以及原生质体,在无菌和适宜

的人工培养基及光照、温度等人工条件下，能诱导出愈伤组织、不定芽、不定根，最后形成完整的植株。

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。如叶片培养。

（2）体细胞胚胎发生（Somatic embryogenesis）：

体胚发生途径是指二倍体或单倍体的体细胞在特定条件下．未经性细胞融合而通过与合子胚发生类似的途径发育出新个体的形态发生过程。经体胚发生形成类似合子胚的结构称为胚状体（embryoid）或体细胞胚(somatic embryo). 人工种子（Artificial seed，SyntheticSeed）：是指植物离体培养产生的胚状体或不定芽被包裹在含有营养和保护功能的人工胚乳和人工种皮中，从而形成能发芽出苗的颗粒体。作为繁殖材料。

三、培养方法：培养方法一般有两种，

1、非试管微组织快速繁殖

非试管微组织快繁技术是将外植体（一般要求带一叶一芽）放置在室内外普通沙子培养基上进行培养，利用植物腋芽自然倍增达到快速繁殖的目的。一般植物10天可以生长出根系。

2、试管组织培养

试管组织培养是将外植体（即离体组织、器官或细胞）放置在三角瓶等器皿中在无菌的条件下进行组织培养获得苗。

四、培养特点及优点

培养特点：1、培养条件可以人为控制 2、生长周期短，繁殖率高 3、管理方便 培养优点：1、不受地区、季节限制 2、培养脱毒作物 3、培养周期短

4、 可短时间大量繁殖，用于拯救濒危植物

5、不存在变异，可保持原母本的一切遗传特征

材料选取：选择原则：易于诱导、带菌少。要选取植物组织内部无菌的材料。这一方面要从健壮的植株上取材料，不要取有伤口的或有病虫的材料。另一方面要在晴天，最好是中

午或下午取材料，决不要在雨天、阴天或露水未干时取材料。植物材料必须经严格的表面灭菌处理，再经无菌操作手续接到培养基上。

五、配制培养基：

（ 1 ）愈伤组织诱导培养基： MS 培养基（蔗糖含量为 10 g/L ， 2,4 – D 含量为 2 mg/L ，琼脂 10 g/L ）。

（ 2 ）试验培养基：在 MS 培养基中加入 IAA 和 6–BA 。

吲哚乙酸（IAA)先用少量 0.1 mol/LNaOH溶解， 6- 苄基氨基腺嘌呤先用少量 0.1 mol/L HCl 溶解，然后用蒸馏水稀释，再加入培养基中。

六、仪器设备：

光照培养箱，高压灭菌锅，水浴锅，解剖刀，三角烧瓶（ 100mL ），烧杯，量筒，封口膜，棉线，超净工作台，分析天平，长镊子，剪刀，容量瓶，微量移液器，移液管，旧报纸。

七、培养基灭菌：

将配好的培养基加入琼脂加热溶解，调至 pH 5.8 ，趁热分装于 100 mL三角烧瓶中，每瓶约 20 mL 。待培养基冷却凝固后，盖上封口膜并用棉线或者橡皮筋扎牢，然后在高压灭菌锅中 121 ℃（ 1 kg/cm 2 ）下灭菌 20 min 。取出三角烧瓶放在台子上，冷却后备用。接种操作所需的一切用具（如长镊子、解剖刀、剪刀等）及无菌水，需同时灭菌。

八、植物组织培养技术的应用

1、优质种苗的快速无性繁殖：

（1）无性繁殖作物及不易繁殖作物的快速繁殖

（2）通过茎尖培养生产脱毒健康种苗：如草莓、香蕉、 甘蔗、马铃薯、大蒜等。

2、用于植物遗传育种

包括种质资源离体保存；花粉花药培养产生单倍体；胚乳培养产生三倍体；胚培养拯救杂种胚克服远缘杂交障碍；原生质体培养进行体细胞杂交；植物体细胞无性系变异诱导和筛选；用于植物基因转移操作等。

3、大规模植物细胞、组织和器官培养生产次生代谢物质；

4、用于植物生长发育理论研究，包括生理学、病理学、胚胎学和细胞与分子生物学等。

八、参考文献

胡彦，赵艳. 2004 植物组织培养技术的应用以及在培养过程中存在的问题. 陕西师范大学学报(自然科学版)

王秀丽,杨煜,徐平丽,李爱琴,单雷. 2005 植物组织培养的应用及进展. 山东农业科学

胡凯, 张立军, 白雪梅, 崔玉娜, 阮燕晔. 2007 植物组织培养污染原因分析及外植体的消毒. 安徽农业科学