發展歷史19世紀30年代Schwann和Schleidn創立細胞學說，認為植物和動物都是由細胞構成。1943年，美科學家White正式提出植物細胞具有全能性的學說，認為每個植物細胞具有該植物的全部遺傳信息和發育成完整植株的能力。1934年，荷蘭植物學家Went等發現了生長素，隨后又發現了其它生長素。1948年，斯科克等較好地解決了如何從離體組織或器官中誘導植物再生的問題，并確定了腺嘌呤/生長素的比例是控制芽和根形成的一個重要條件。目前一頁\總數六十一頁\編于十六點1953年，Muir開創了建立單細胞無性繁殖的工作。1956年，Miller發現了激動素1958年，Steward等從胡蘿卜根韌皮部愈傷組織獲得單細胞，并經誘導形成胚狀體再生了植株，這是世界上首次通過實驗證實了植物細胞具有全能性。20世紀六十年代中后期，植物組織培養進入大規模的應用階段。1960年Morel采用蘭屬的莖尖培養，實現了去病毒和快速繁殖兩個目的；1975年Rosati從草莓花藥培養中獲得了小孢子發育的植株。羅宗洛和李繼侗是遠東植物培養的先驅。組織培養技術是我國農業高新技術中最重要、最活躍的領域之一，被譽為第四次綠色革命。目前二頁\總數六十一頁\編于十六點植物組織與器官培養植物組織培養是指在無菌條下，將離體的植物器官（如根尖、莖尖、葉、花、未成熟的果實、種子等）、組織（如花藥組織、胚乳、皮層等）、細胞（體細胞、生殖細胞等）、胚胎（如成熟和未成熟的胚）、原生質體等培養在人工配置的培養基上，給予適當的培養條件，誘發產生愈傷組織、潛伏芽，或者長成新的完整的植株的一種實驗技術。特點：條件要求比較苛刻，整個培養過程需在無菌條件下進行，營養成分及激素濃度適當。目前三頁\總數六十一頁\編于十六點全能細胞能夠表達生物體基因組的任何一種基因，并能夠分化出該生物體內任何一種類型的細胞，進而發育為一個完全相同的生物體。目前四頁\總數六十一頁\編于十六點愈傷組織外植體組織增生的細胞產生的一團不定型的疏散排列的薄壁細胞。這些細胞的大小、形狀、液泡化程度、胞質含量、細胞壁特性等通常具有很大的差異。愈傷組織細胞是分化的，但還沒有形成組織上的結構，因此愈傷組織培養過程中沒有明顯的組織或器官上的分化。愈傷組織可以用繼代培養的方式長期保存，也可以通過懸浮培養而迅速增殖用作無性系；也可以用作原生質體培養時原生質體的來源。目前五頁\總數六十一頁\編于十六點外植體植物組織培養時用來進行離體無菌培養的離體材料，可以是器官、組織、細胞和原生質體。目前六頁\總數六十一頁\編于十六點繼代培養愈傷組織在培養基上生長一段時間后，營養物枯竭，水分散失，并已經積累了一些代謝產物，此時需要將這些組織轉移到新的培養基上。這種轉移稱為繼代培養或傳代培養。目前七頁\總數六十一頁\編于十六點細胞分化或形態建成多數情況下植物細胞或組織培養是希望得到再生植株，一般植物通過細胞或組織培養達到再生目的要經過以下兩個步驟：1）培養的植物細胞或組織的脫分化，形成愈傷組織。2）有新形成的愈傷組織形成一些分生細胞團，隨后由其分化成不同的器官原基。目前八頁\總數六十一頁\編于十六點植物組織培養的基本步驟組織培養可分為植株、器官、組織培養。根據操作方式的不同可分為固體培養和液體培養。液體培養又可以分為振蕩培養、旋轉培養和靜止培養。目前九頁\總數六十一頁\編于十六點培養材料的采集（一）培養材料的采集植物具有全能性的細胞有三類：1）受精卵2）雌雄配子體及單倍體細胞3）發育中的分生組織細胞目前十頁\總數六十一頁\編于十六點（二）培養材料的消毒先將材料用自來水沖洗干凈，最后一遍用蒸餾水沖洗，再用無菌紗布或吸水紙將材料上的水分吸干，并用消毒刀片切成小快。在無菌環境中將材料放入70%的酒精中浸泡30-60s。再將材料移入漂白粉飽和液或0.01%升汞(HgCl2)中消毒10min。取出后用無菌水沖洗三四次。目前十一頁\總數六十一頁\編于十六點制備外植體在無菌的環境下，將已消毒的材料用無菌刀、煎、鑷子等剝去芽的鱗片、嫩枝的外皮或種皮胚乳（葉片則不需剝皮），然后切成0.2-0.5cm厚的小片。在操作中嚴禁用手觸摸材料。目前十二頁\總數六十一頁\編于十六點接種和培養接種：在無菌環境下，將切好的外植體立即接種在培養基上，每瓶接種4-10個。封口：接種后，瓶、管用無菌藥棉或蓋封口，培養皿用無菌膠帶封口。溫度：培養基大多應保持在25度左右，但要因花卉種類及材料部位的不同而區別對待。增殖：在新梢等形成后需繼代培養。把材料分株或切段轉入增殖培養基中（增殖培養基一般在分化培養基上加以改良），增殖1個月左右后，可視情況進行再殖。目前十三頁\總數六十一頁\編于十六點（五）根的誘導繼代培養形成的不定芽和側芽一般沒有根，必須轉到生根培養基上進行生根培養。一個月后即可獲得健壯根系。目前十四頁\總數六十一頁\編于十六點（六）組培苗的移苗移載試管苗進入自然環境前必須進行煉苗。一般先將培養容器打開，于室內自然光照下放三天，然后取出小苗，用自來水把根系上的營養基沖洗干凈，再栽入已準備好的基質中（基質使用前最好消毒）。移栽前要適當遮蔭，加強水分管理，保持較高的濕度，但要防止亂苗。目前十五頁\總數六十一頁\編于十六點植物組織培養程序目前十六頁\總數六十一頁\編于十六點一.植物組織培養

外植體愈傷組織新植株目前十七頁\總數六十一頁\編于十六點（2）實例：非洲紫羅蘭的組織培養目前十八頁\總數六十一頁\編于十六點愈傷組織培養的基本過程（一）愈傷組織的形成（1）啟動期：細胞或原生質體準備分裂的（2）分裂期：開始分裂不斷增殖自細胞的過程。（3）分化期：細胞內部開始一系列形態和生理上的變化，分化出形態和功能不同的細胞。目前十九頁\總數六十一頁\編于十六點（二）愈傷組織的生長不斷更換新鮮培養基可以保持愈傷組織長期生長旺盛。目前二十頁\總數六十一頁\編于十六點愈傷組織的分化和形態發生愈傷組織可以再分化成為芽和根的分生組織并由其發育成完整植株。目前二十一頁\總數六十一頁\編于十六點愈傷組織培養事例（1）蘆薈（2）海帶目前二十二頁\總數六十一頁\編于十六點植物器官培養植物器官培養是指從植株上的各種器官從母體上分離出來，放在無菌的環境中讓其進一步發育，最終長成幼苗的過程。相比于細胞或組織培養而言，植物器官的培養更為復雜。目前二十三頁\總數六十一頁\編于十六點植物組織培養的應用（1）無性系快速繁殖技術試管甘蔗、試管香蕉（2）獲得無病毒植株（3）新品種選育突變育種原生質體融合和細胞雜交花藥、花粉培養與單倍體植株（4）基礎研究上的應用（5）種質資源的保存（6）人工種子的獲得目前二十四頁\總數六十一頁\編于十六點什么是人工種子？就是最外面包裹一層有機膜的植物胚狀體。人工種子的優勢：（1）利用人工種子進行快速繁殖便于運輸和貯藏。（2）按要求配置，效率更高。（3）可以固定雜種優勢，加速良種繁育。（4）可作為植物基因工程和遺傳工程的橋梁。（5）可保存珍貴品種目前二十五頁\總數六十一頁\編于十六點選取目標植物從合適的外植體誘導愈傷組織把愈傷組織轉移到液體培養基愈傷組織在液體培養基中增生擴大愈傷組織轉移到無激素培養基體細胞胚包裹人工種皮溫室（大棚）播種獲得目標植物目前二十六頁\總數六十一頁\編于十六點人工種子制作過程中，包埋是非常重要的環節1）對所要包埋的胚乳無傷害2）有足夠的的柔軟性，可以保護胚乳，并容許其發育。3）具有一定硬度，避免運輸、操作過程中的傷害。4）具有穿透性，傳遞細胞生長所需要的營養；并能容納其他附加成分，如防腐劑、殺蟲劑等。5）可以用現有的溫室或農機進行播種。海藻鹽酸常作為人工種子的包埋劑。目前二十七頁\總數六十一頁\編于十六點人工種子的包埋方法主要有如下四種：復合凝聚：指兩種帶相反電菏的電解質在水中相互作用形成多聚體包被溶液。界面聚合：在兩相界面處因溶解度低而成膜。離子交換凝膠：經過離子交換而形成絡合物成為凝膠。變溫凝膠：高溫下為液體，低溫下為固體。目前二十八頁\總數六十一頁\編于十六點植物組織與器官的生物反應器培養毛狀根培養：芽的培養體細胞胚的培養目前二十九頁\總數六十一頁\編于十六點植物組織與器官培養存在的問題（一）研究中存在的問題：植物組織與器官培養涉及許多學科，如細胞、分子、形態、解剖、生理、生化、發育、病理、遺傳以及育種等。對于培養較困難的植物缺乏研究。技術上的問題：效率偏低、操作比較煩瑣、培養結果比較難以確定等技術問題還沒很好解決。應用范圍窄生物反應器技術還不成熟。目前三十頁\總數六十一頁\編于十六點植物細胞培養植物細胞培養是指在離體條件下，將愈傷組織或其他易分散的組織置于液體培養基中進行振蕩培養，得到分散成游離的懸浮細胞，通過繼代培養使細胞增殖，從而獲得大量細胞群體的一種技術。其理論基礎是植物細胞具有全能性。目前三十一頁\總數六十一頁\編于十六點植物細胞培養的方法根據培養對象，植物細胞培養可以分為單細胞培養、單倍體培養和原生質體培養。單倍體培養主要指花藥培養。按照培養系統可分為懸浮培養、液體培養、固體培養、固定化培養等。目前三十二頁\總數六十一頁\編于十六點植物細胞培養的培養基植物細胞培養基比動物的簡單，主要由無機鹽、碳源、維生素、植物生長激素、有機氮源、有機酸和一些復合物組成。無機鹽類：濃度為25mmol/L左右。必須有鉀元素，濃度為20mmol/L或更高。碳源：蔗糖或葡萄糖是常規的碳源，果糖差一些。目前三十三頁\總數六十一頁\編于十六點植物生長激素：生長素或細胞分裂素。生長素促進細胞分裂，促使根形成；IAA，2，4-D，NAA，IBA。細胞分裂素是BA和玉米素。有機氮源：主要有蛋白水解產物，谷氨酰氨或氨基酸混合物。有機酸：復合物質：椰子汁目前三十四頁\總數六十一頁\編于十六點培養基的準備高純度的藥品應用蒸餾水或高純度的去離子水調pH值高溫滅菌（1200C15-20min）某些藥品需用過濾除菌需配高濃度母液目前三十五頁\總數六十一頁\編于十六點植物單細胞培養主要是觀察細胞個體是如何進行分裂、分化、生長及發育為大規模培養奠定基礎。單細胞制備方法：機械化：效率低，獲得的細胞數量有限。酶解法：最為有效的一種獲得單細胞的方法。可用來制備原生質體。愈傷組織誘導法：目前三十六頁\總數六十一頁\編于十六點單細胞培養方法平板培養法：將一定量細胞接種到或混合到裝有一薄層固體培養基的培養皿內進行培養。具體步驟為：1）單細胞懸浮液的制備并記數；調節細胞密度；澆平板；接種培養。看護培養和飼養層培養法（1）看護培養：看護培養由Muir于1953年創立，是指用一塊活躍生長的愈傷組織來看護單個細胞，使其持續分裂和增殖的一種培養方法。這快愈傷組織被稱為看護組織。具體方法是將單個細胞接種于濾紙上，再置于愈傷組織之上培養。優點是簡便、成功率高。缺點是不能在顯微鏡下直接觀察。目前三十七頁\總數六十一頁\編于十六點飼養層培養：是用處理過的無活性的或分裂很慢，不具備分裂代謝能力的細胞來飼養所需培養的細胞，使其分裂和生長。液體潛層靜置培養法：將一定密度的懸浮細胞放在培養皿中形成一淺薄層，封口靜止培養。優點是易于補加新鮮培養基，可以鏡檢。細胞懸浮培養法：細胞接種于液體培養基中，在保持良好的分散狀態情況下培養。目前三十八頁\總數六十一頁\編于十六點懸浮培養的細胞優點是：能大量提供比較均勻的細胞。細胞營養吸收、環境條件好，細胞增殖快。適合大規模培養，生產有價值的活性代謝產物。細胞生長測定的方法有：細胞記數細胞體積細胞鮮重和干重目前三十九頁\總數六十一頁\編于十六點懸浮細胞培養的同步化方法物理方法：體積選擇法和冷處理法化學方法：饑餓法、抑制法和有絲分裂抑制法目前四十頁\總數六十一頁\編于十六點細胞的保存繼代培養保存法低溫保存法冰凍保存目前四十一頁\總數六十一頁\編于十六點植物原生質體培養將植物細胞壁除去后得到的裸露的球形細胞,即為原生質體.特點:無細胞壁障礙,可以方便地進行有關遺傳操作,并且對膜和細胞器等進行研究.具有全能性,并能進行人工培養發育成完整植株.原生質體適合進行誘導融合形成雜種細胞.目前四十二頁\總數六十一頁\編于十六點科研和生產用途提供生理生化研究的材料.用作研究基因調控和表達,遺傳工程研究的材料.進行原生質體融合,建立雜交品種;同時可研究染色體行為和基因定位等.進行細胞器的分離,或進行相關細胞器的遺傳實驗.目前四十三頁\總數六十一頁\編于十六點原生質體的制備1)原生質體的來源:葉片,根尖,花粉和愈傷組織原生質體的分離:機械化和酶解法原生質體的純化:過濾-離心法漂浮法沉降法和漂浮法結合目前四十四頁\總數六十一頁\編于十六點原生質體鑒定與活力測定原生質體鑒定:低滲爆破法:熒光染色法:綠色熒光顯示纖維素的存在,紅色是真正的原生質體.原生質體測定:染色法:FDA,酚藏花紅,EvansBlue,胞質環流法滲透壓變化法氧電極法目前四十五頁\總數六十一頁\編于十六點原生質體培養液體培養法固體培養法雙層培養法目前四十六頁\總數六十一頁\編于十六點原生質體的發育和植株再生(1)細胞壁的再生(2)分裂(3)愈傷組織和胚狀體的形成(4)植株再生兩個途徑:愈傷組織誘導誘導胚狀體(胡蘿卜原生質體培養)目前四十七頁\總數六十一頁\編于十六點植物細胞雜交（細胞融合）:將兩種植物的體細胞融合成一個雜種細胞；通過組織培養技術將雜種細胞培育成新植物體1960年英國諾丁漢大學Cocking教授領導的小組率先利用真菌纖維素酶，成功地制備出了大量具有高度活性可再生的番茄幼根細胞原生質體,開辟了原生質體融合研究的新階段。

植物細胞雜交的主要過程如下：1.原生質體的制備。2.原生質體的融合

。3.雜合體的鑒別與篩選

。目前四十八頁\總數六十一頁\編于十六點植物體細胞雜交過程圖目前四十九頁\總數六十一頁\編于十六點誘導植物細胞融合的方法物理法：離心、振動、電刺激化學法：聚乙二醇（PEG）目前五十頁\總數六十一頁\編于十六點實例番茄-馬鈴薯煙草—海島煙草白菜—甘藍胡蘿卜—羊角芹

打破了遠緣生物不能雜交的屏障，提供了創造新物種的可能。意義目前五十一頁\總數六十一頁\編于十六點工業化植物細胞培養系統主要有兩大類：

懸浮細胞培養系統和固定化細胞培養系統

目前五十二頁\總數六十一頁\編于十六點植物細胞兩相培養技術兩相培養技術是指在培養體系中加入水溶性或酯溶性的有機物或者具有吸附作用的多聚化合物，使培養體系形成上、下兩相，細胞在水相中生長，合成的次生代謝物質分泌出來后轉移到有機相中。建立植物細胞的兩相培養系統必須滿足以下條件：目前五十三頁\總數六十一頁\編于十六點（1）添加的有機物或多聚化合物對植物細胞無毒，不會影響細胞的生長與產物的合成。（2）產物能比較容易的被有機物吸收或溶解于有機相中。（3）兩相之間容易分離。（4）有機物或多聚化合物不能吸收培養基中的有效成分。目前五十四頁\總數六十一頁\編于十六點植物細胞的生物反應器固定化培養細胞固定化是指游離的細胞包埋在多糖或多聚化合物制備的網狀支持物中、培養液呈流動狀態進行無菌培養的一門技術。植物細胞固定化方法：凝膠包埋、表面吸附、網格或泡沫材料固定、膜固定。固定化細胞的活力測定：染色法呼吸強度測定細胞生長速率的測定目前五十五頁\總數六十一頁\編于十六點植物細胞的生物反應器大