植物組織培養(無性繁殖新技術)

植物的組織培養是根據植物細胞具有全能性這個理論，近幾十年來發展起來的一項無性繁殖的新技術。植物的組織培養廣義又叫離體培養，指從植物體分離出符合需要的組織、器官或細胞，原生質體等，通過無菌操作，在無菌條件下接種在含有各種營養物質及植物激素的培養基上進行培養以獲得再生的完整植株或生產具有經濟價值的其他產品的技術。狹義是指組培指用植物各部分組織，如形成層、薄壁組織、葉肉組織、胚乳等進行培養獲得再生植株，也指在培養過程中從各器官上產生愈傷組織的培養，愈傷組織再經過再分化形成再生植物。

基本介紹

• 中文名：植物組織培養
• 技術：無性繁殖
• 作用：人工控制條件下進行培養植株
• 別稱：離體培養

理論起源

研究歷史

19世紀30年代，德國植物學家施萊登和德國動物學家施旺創立了細胞學說，根據這一學說，如果給細胞提供和生物體內一樣的條件，每個細胞都應該能夠獨立生活；1902年，德國植物學家哈伯蘭特細胞全能性的理論是植物組培的理論基礎。1958年，一個振奮人心的訊息從美國傳向世界各地，美國植物學家斯蒂瓦特等人，用胡蘿蔔韌皮部的細胞進行培養，終於得到了完整植株，並且這一植株能夠開花結果，證實了哈伯蘭特在五十多年前關於細胞全能的預言。植物組培的簡單過程如下：剪接植物器官或組織——經過脫分化（也叫去分化）形成愈傷組織——再經過再分化形成組織或器官——經過培養發育成一顆完整的植株。植物組培的大致過程是：在無菌條件下，將植物器官或組織（如芽、莖尖、根尖或花葯）的一部分切下來，用纖維素酶與果膠酶處理用以去掉細胞壁，使之露出原生質體，然後放在適當的人工培養基上進行培養，這些器官或組織就會進行細胞分裂，形成新的組織。不過這種組織沒有發生分化，只是一團薄壁細胞，叫做愈傷組織。在適合的光照、溫度和一定的營養物質與激素等條件下，愈傷組織便開始分化，產生出植物的各種器官和組織，進而發育成一棵完整的植株。

西番蓮

技術原理

植物組織培養即植物無菌培養技術，又稱離體培養，是根據植物細胞具有全能性的理論，利用植物體離體的器官(如根、莖、葉、莖尖、花、果實等）、組織（如形成層、表皮、皮層、髓部細胞、胚乳等）或細胞（如大孢子、小孢子、體細胞等）以及原生質體,在無菌和適宜的人工培養基及溫度等人工條件下，能誘導出愈傷組織、不定芽、不定根，最後形成完整的植株的學科。

培養分類

1、胚胎培養

指以從胚珠中分離出來的成熟或未成熟胚為外植體的離體無菌培養。

2、器官培養

指以植物的根、莖、葉、花、果等器官為外植體的離體無菌培養，如根的根尖和切段，莖的莖尖、莖節和切段，葉的葉原基、葉片、葉柄、葉鞘和子葉，花器的花瓣、雄蕊（花葯、花絲）、胚珠、子房、果實等的離體無菌培養。

3、組織培養

指以分離出植物各部位的組織（如分生組織、形成層、木質部、韌皮部、表皮、皮層、胚乳組織、薄壁組織、髓部等），或已誘導的愈傷組織為外植體的離體無菌培養。這是狹義的植物組織培養。

4、細胞培養

指以單個游離細胞（如用果酸酶從組織中分離的體細胞，或花粉細胞，卵細胞）為接種體的離體無菌培養。

5、原生質體培養。

指以除去細胞壁的原生質體為外植體的離體無菌培養。

組織培養

培養方法

1、非試管微組織快繁

非試管微組織快繁技術是將外植體（一般要求帶一葉一芽）放置在室內外普通沙子培養基上進行培養，利用植物腋芽自然倍增達到快速繁殖的目的。一般植物7～15天可以生長出根系。此技術投資低，操作環節少。

2、試管組織培養

試管組織培養是將外植體（即離體組織、器官或細胞）放置在組培瓶等器皿中在無菌的條件下進行組織培養獲得組培瓶苗。

培養步驟

第一步，將采來的植物材料除去不用的部分，將需要的部分仔細洗乾淨，如用適當的刷子等刷洗。把材料切割成適當大小，即滅菌容器能放入為宜。置自來水龍頭下流水沖洗幾分鐘至數小時，沖洗時間視材料清潔程度而宜。易漂浮或細小的材料，可裝入紗布袋內沖洗。流水沖洗在污染嚴重時特別有用。洗時可加入洗衣粉清洗，然後再用自來水沖淨洗衣粉水。洗衣粉可除去輕度附著在植物表面的污物，除去脂質性的物質，便於滅菌液的直接接觸。當然，最理想的清洗物質是表面活性物質—吐溫。

第二步是對材料的表面浸潤滅菌。要在超淨台或接種箱內完成，準備好消毒的燒杯、玻璃棒、70%酒精、消毒液、無菌水、手錶等。用70%酒精浸10～30秒。由於酒精具有使植物材料表面被浸濕的作用，加之70%酒精穿透力強，也很易殺傷植物細胞，所以浸潤時間不能過長。有一些特殊的材料，如果實、花蕾、包有苞片、苞葉等的孕穗，多層鱗片的休眠芽等等，以及主要取用內部的材料，則可只用70%酒精處理稍長的時間。處理完的材料在無菌條件下，待酒精蒸發後再剝除外層，取用內部材料。

第三步是用滅菌劑處理。表面滅菌劑的種類較多，可根據情況選取1～2種使用見表。第四步是用無菌水涮洗，涮洗要每次3min左右，視採用的消毒液種類，涮洗3～10次左右。無菌水涮洗作用是免除消毒劑殺傷植物細胞的副作用注意：①酒精滲透性強，幼嫩材料易在酒精中失綠，所以浸泡時間要短，防止酒精殺死植物細胞。②老熟材料，特別是種子等可以在酒精中浸泡時間長一些，如種子可以浸泡5分鐘。③升汞的滲透力弱，一般浸泡10分鐘左右，對植物材料的殺傷力不大。④漂白粉容易導致植物材料失綠，所以對於幼嫩材料要慎用。⑤在消毒液中加入濃度為0.08～0.12%的吐溫20或80（一種濕潤劑），可以降低植物材料表面的張力，達到更好的消毒效果。

培養特點

1、培養條件可以人為控制

恆溫培養

組培採用的植物材料完全是在人為提供的培養基和小氣候環境條件下進行生長，擺脫了大自然中四季、晝夜的變化以及災害性氣候的不利影響，且條件均一，對植物生長極為有利，便於穩定地進行周年培養生產。

2、生長周期短，繁殖率高

組培是由於人為控制培養條件，根據不同植物不同部位的不同要求而提供不同的培養條件，因此生長較快。另外，植株也比較小，往往20～30天為一個周期。所以，雖然組培需要一定設備及能源消耗，但由於植物材料能按幾何級數繁殖生產，故總體來說成本低廉，且能及時提供規格一致的優質種苗或脫病毒種苗。

3、管理方便，利於工廠化生產和自動化控制

植物組織培養是在一定的場所和環境下，人為提供一定的溫度、光照、濕度、營養、激素等條件，極利於高度集約化和高密度工廠化生產，也利於自動化控制生產。它是未來農業工廠化育苗的發展方向。它與盆栽、田間栽培等相比省去了中耕除草、澆水施肥、防治病蟲等一系列繁雜勞動，可以大大節省人力、物力及田間種植所需要的土地。

培養優點

1. 占用空間小，不受地區、季節限制。
2. 培養脫毒作物
3. 培養周期短
4. 可用組培中的愈傷組織製取特殊的生化製品
5. 可短時間大量繁殖，用於拯救瀕危植物
6. 可誘導之分化成需要的器官，如根和芽
7. 解決有些植物產種子少或無的難題，
8. 不存在變異，可保持原母本的一切遺傳特徵
9. 投資少，經濟效益高
10. 繁殖方式多，試用品種多

培養材料採集

要根據培養目的適當選取材料，選擇原則：易於誘導、帶菌少。要選取植物組織內部無菌的材料。這一方面要從健壯的植株上取材料，不要取有傷口的或有病蟲的材料。另一方面要在晴天，最好是中午或下午取材料，決不要在雨天、陰天或露水未乾時取材料。因為健壯的植株和晴天光合作用、呼吸作用旺盛的組織，有自身消毒作用，這種組織一般是無菌的。

培養材料的消毒：

從外界或室內選取的植物材料，都不同程度地帶有各種微生物。這些污染源一旦帶入培養基，便會造成培養基污染。因此，植物材料必須經嚴格的表面滅菌處理，再經無菌操作手續接到培養基上。

試劑

• 乙醇。
• 吲哚乙酸（ IAA） 或 2 ，4 – D （生長素類似物）。
• 氯化汞（升汞）或次氯酸鈉。
• 6- 苄基氨基腺嘌呤（ 6-BA ）
• MS 培養基
• 0.1 mol/L NaOH與 0.1 mol/L HCl

配製培養基

（1）愈傷組織誘導培養基： MS 培養基（蔗糖含量為 10 g/L ， 2,4 – D 含量為 2 mg/L ，瓊脂10 g/L）。

（2）試驗培養基：在 MS 培養基中加入 IAA 和 6–BA 。

吲哚乙酸（IAA)先用少量 0.1 mol/L NaOH 溶解， 6- 苄基氨基腺嘌呤先用少量 0.1 mol/L HCl 溶解，然後用蒸餾水稀釋，再加入培養基中。

儀器設備

培養室，高壓滅菌鍋，水浴鍋，解剖刀，三角燒瓶（100mL），燒杯，量筒，組培瓶，組培蓋或封口膜，棉線，接種箱或超淨工作檯，分析天平，長鑷子，槍狀鑷子，剪刀，容量瓶，移液管，牛皮紙。

培養基滅菌

將配好的培養基加入瓊脂加熱溶解，調至 pH 5.6～5.8，趁熱分裝於 100 mL組培瓶中，每瓶約 30 mL 。待培養基冷卻凝固後，蓋上組培蓋，或蓋上封口膜並用棉線扎牢，然後在高壓滅菌鍋中 121 ℃（ 1 kg/c㎡）下滅菌 20 min 。取出組培瓶放在台子上，冷卻後備用。接種操作所需的一切用具（如長鑷子、解剖刀、剪刀等）及滅菌水，需同時滅菌。

商業套用

在商業領域的運用主要是在各大大型花卉生產基地或鐵皮石斛、鐵線蓮等藥材的生產。

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基本信息

ISBN：9787111433668
叢書名：國家中等職業教育改革發展示範學校重點建設專業精品課程教材
作者：董鳳軍
出版社：機械工業出版社
上架日期：2013-9-17	出版日期：2013-9-16
版次：1-1
開本：16

內容簡介

本書介紹了植物組織培養的基本理論和基本技能，按照項目、任務的體例結構編排，主要包括感知組織培養、配製培養基、無菌接種、無菌系統環境控制、典型植物組織培養（包括草莓莖尖培養、百合鱗莖培養、紅掌葉片培養、蝴蝶蘭腋芽培養）。
本書參照任務驅動的課程體系，力圖實現理論實踐一體化，突出植物組織培養實際生產和管理特色，旨在培養學生的工作技能和職業素養。與本教材配套的還有PPT、視頻、圖片等影像資料，圖文並茂，生動活潑，大大提高學生學習的趣味性和積極性，增強教材的實用性、技術性及套用性。
本書可作為園林專業中職中專類學生的教材和普通高中第二課堂的教材及教輔用書，也可作為組織培養企業的員工培訓講義，同時也可作為廣大園林植物，尤其是組織培養工作者及愛好者的參考書

目錄

前言

項目1感知組織培養

任務1認識植物組織培養

任務2參觀組培室

項目2配製培養基

任務1配製MS培養基母液

任務2配製工作培養基

項目3無菌接種

任務1無菌操作

任務2初代培養

任務3繼代培養

任務4生根培養

項目4無菌系統環境控制

任務1認識污染的來源

任務2防治污染

任務3消毒組培室

項目5典型植物組織培養

任務1草莓莖尖組織培養

任務2百合鱗莖組織培養

任務3紅掌葉片組織培養

任務4蝴蝶蘭腋芽培養

附錄組培室生產計畫的制訂和效益分析簡介

參考文獻