4植物器官培養植物器官培養是指對植物某一器官的全部或部分或器官原基進行離體培養的技術。根、莖、葉、花器、果實、種子。4.1根的培養根系生理代謝研究的良好實驗體系；研究器官分化、形態建成的良好體系；建立根無性系，用于制藥；誘變育種。4.1.1離體根的培養方法固體培養法：平放液體培養法：振蕩固體－液體雙層培養法：根段形態學上端插入固體培養基，下端朝上浸露在液體培養基中。其他特殊方法4.1.2離體根所用培養基WhiteMS、B5等大量元素減半或減2/34.1.3影響離體根生長因素基因型營養條件：氮源、碳源、微量元素、維生素B1激素：生長素pH光照和溫度：一般黑暗有利于根的形成。4.2.1莖段培養植物莖段培養是指對植物的帶有一個以上定芽或不定芽的外植體（包括塊莖、球莖、鱗莖在內的幼莖切段）進行離體培養的技術。4.2莖段和莖尖培養莖段培養的目的進行植物的離體快速繁殖。研究莖細胞的分裂潛力和全能性。誘導細胞變異和突變體的獲得。莖段培養的特點和優點特點：以芽生芽的方法進行增殖。優點：容易成功、變異小、性狀均一、繁殖速度快。莖段培養產物單苗（芽）叢生苗（芽）單生芽和叢生芽的增殖方式適宜植物的離體快速繁殖。完整植物愈傷組織影響因素基因型激素配比：生長素、細胞分裂素4.2.2莖尖培養莖尖培養（shoottipcultureorapicalmeristemculture）是指對植物頂端的原分生組織和它衍生的分生組織的培養。材料莖尖分生組織培養：<1mm(帶有1－2個葉原基的生長錐），可去毒。普通莖尖培養：幾毫米至幾十毫米的莖尖、芽尖及側芽培養。Shoottipculture

莖尖培養的一般方法材料制備：精心預處理嚴格滅菌小心取材：體視顯微鏡、解剖針莖尖培養注意事項取材大小：脫毒小于1mm，快繁可數毫米。莖尖微小趨向于形成愈傷組織。培養基：多為MS，避免2,4-D（促使外植體愈傷組織化）。莖尖分生組織培養與脫毒普通莖尖培養與繁殖技術無菌物的建立芽的增殖中間繁殖體的增殖誘導生根移栽概念：Micropropagation生長狀態及原因生長太慢：莖尖不見明顯增大，但顏色轉綠。進入休眠生長素太低溫度低生長過旺：莖尖明顯增大，基部產生愈傷組織，莖尖難于伸長，色澤較淡。生長素偏高用了2,4-D光照太弱溫度過高生長正常：莖尖逐漸轉綠，基本逐漸膨大，有時形成少量愈傷組織，莖尖逐漸伸長，最終形成小枝。影響莖尖微繁的因素基因型外植體的大小供試植株的生理狀態芽的著生部位褐變玻璃化極性后生變化形態發生能力遺傳穩定性4.3葉的培養離體葉：葉原基、葉柄、葉鞘、葉片、子葉等葉組織。意義：研究葉形態建成、光合作用、葉綠體形成等；葉細胞全能性；原生質體融合；無性繁殖系；誘變育種。影響葉組織培養的因素基因型細胞分裂素細胞分裂素和生長素的組合供試植株的發育時間和葉齡葉脈極性損傷離體葉組織發育途徑直接產生不定芽由愈傷組織產生不定芽胚狀體其他將鑷子、解剖刀置于含有70％酒精的清潔瓶內。葉片浸于該液1分鐘作表面消毒。將葉片置于10％漂白粉水溶液中（1/4杯漂白粉+2?杯水+幾滴洗潔精）10分鐘，并不時用鑷子攪動。如果葉片浮在水上，則需用鑷子夾入水底。10分鐘后，將漂白粉水溶液中的葉片轉移到盛有無菌水的瓶子內，一次放入一片。將葉片轉移到消毒過的盤上準備切割。切去葉的邊緣，再將剩下的葉片切成2－4片，并分別將它們接入紫羅蘭培養基上。經消毒的非洲紫羅蘭葉片切成0.5-1英寸寬，接種與新鮮的培養基上。3周后葉片周圍及表面腫脹，并有芽生成。芽伸長成苗。有時葉片表面都被誘導的芽所包圍。接種5－6周后將接種的葉片1分2，并轉入無激素的培養基中以利于苗的生長及生根。一個即將用于移栽的生根的紫羅蘭試管苗。移栽到土壤中的小苗的前幾天要用塑料袋罩上，直到小苗適應低濕度的環境。復習思考題植物根培養主要有哪幾種方法？什么是莖段培養？有何特點及用途？何謂莖尖培養？有何類型？需注意什么？葉培養有哪些意義？

建立和發展階段（上世紀60年代至今）從植物細胞全能性理論的提出到其被實驗科學地證實，植物組織培養研究領域走過了近60年的發展歷程。當影響植物細胞分裂和器官形成的機理被揭示后，學者們對該領域進行了全面研究，獲得的成果枝繁葉茂，發表的文章浩如煙海，形成了一套成熟的植物組織培養的理論體系和技術方法，擁有著極其廣泛的應用領域，從而在生物科學中建成了這門具有理論、技術和應用的科學。1.Thimann和Wickson1958年，他們發現腋芽（當頂芽存在時為休眠狀態）的生長，可以通過外源細胞分裂素的應用而啟動。這樣，將莖段培養在含有細胞分裂素的培養基上，就可以在一個具有完整頂芽的生長中的莖上誘導側芽的形成。這將消除頂端優勢，得到大量不定芽。Thimann2.Morel－脫毒、快繁商業化1952年，

Morel和Martin提出了植物脫毒（virusfree）技術，通過分離已被病毒感染的大麗花個體的根尖，并將其離體培養，重新獲得了無病毒的大麗花。1960年，Morel利用蘭花莖尖培養，實現了脫毒和快速繁殖（rapidclonepropagation）的兩個目的。這一技術導致歐洲、美洲和東南亞許多國家“蘭花工業”的興起。Morel3.MurashingeMurashinge發展了一套標準的離體繁殖方法，將這一技術廣泛普及。與Skoog一起篩選出至今仍被廣泛應用的MS培養基。4.Guha和Maheshwari等——花藥培養1964-1966年，印度學者Guha和Maheshwari成功地由曼陀羅花藥培養獲得單倍體植株，開創了花粉培育單倍體的新途徑。1973年，Nitsch采用花藥預培養方法獲得了煙草花粉植株的純合二倍體。1974年，Sunderland建立了散落花粉系列培養法。1982年，Ghandimathi和Imamura直接分離花粉進行培養成功，建立了一個適于深入研究雄核發育的實驗體系。MaheshwariNitschNitsch發展了培養煙草和曼陀羅小孢子的技術、單倍體染色體加倍的技術，并且在5個月之內收集到二倍體純合子的種子（Nitsch,1974,1977）。5.Cocking等-原生質體培養1960年，英國學者Cocking首次用酶解方法獲得了原生質體，開創了植物原生質體培養的研究。1971年，日本學者Nagata和Takebe首次將煙草葉肉原生質體培養出再生植株。1985年，Fujimura獲得首例禾谷類——水稻的原生質體培養的再生植株。1986年，Spangenberg獲得了甘藍型油菜的原生質體培養的再生植株。Cocking6.Carlson等——原生質體融合1972年，Carlson利用硝酸鈉進行了煙草種間原生質體的融合實驗，獲得了首株體細胞種間雜種植株。1974年，Kao利用聚乙二醇（PEG）進行了大豆和煙草科間原生質體的融合，獲得了3％的異質體。同年，Bonne和Eriksson利用PEG成功進行了具有葉綠體的海藻和不具有葉綠體的胡蘿卜根原生質體的融合。1978年，Melchers獲得了首個屬間雜種植株（馬鈴薯番茄）。1981年，Zimmerman提出了原生質體融合的新方法——電融合。Melchers植物遺傳操作成功的前景引起了大眾的興趣。Melchers和他的同事（1978年）通過將馬鈴薯和番茄原生質體融合，允許遺傳信息在兩個不同的有機體中移動，獲得了一個雜種植物。這一方法提供了獲得親緣相近但生殖隔離的種間雜種的機會。7.Kaul等——次生代謝物生產1969年，Kaul發現三角葉薯蕷懸浮培養物可以生產薯蕷皂苷配基。1973年，Furuya和Ishii發現人參培養細胞可以產生人參皂苷。Nickell組織培養的先驅，尤其是在培養中次生代謝物質的生產方面。Street－培養設施化Street和他的助手開創了各種細胞懸浮培養的程序（恒化器和恒濁器）。0.3植物組織培養的應用及展望快繁和脫毒育種次生代謝物生產種質保存在遺傳、生理、生化、病理等研究上的應用1.離體快繁（試管苗和人工種子）和脫毒1）試管苗在生產上應用最廣泛、經濟效益較大。特點：繁殖系數大、速度快，苗木整齊一致，周年生產。一個單株一年繁殖幾萬到幾百萬個植株。葡萄：3萬，蘭花：400萬，草莓：108。尤其適用于“名、優、特、新、奇”品種、脫毒苗、優良單株、瀕危植物和基因工程植株等的繁殖。目前園藝作物及經濟林木等部分或大部分都用離體快繁提供苗木。美國Wyford國際公司年產花卉、蔬菜、果樹及林木的組培苗3000萬株。以色列Benzur苗圃年產觀賞植物組培苗800萬株。我國工廠化生產的組培苗有：香蕉、甘蔗、桉樹、葡萄、蘋果、脫毒草莓、脫毒馬鈴薯、非洲菊、蘆薈。Fig.1.Masspropagationofmultipleshoot

culturesof

Artemisiaannua

青蒿2）人工種子（artificialseed）人工種子的概念是1978年Murashinge首次提出的，它是指植物離體培養中產生的胚狀體或不定芽，被包裹在含有養分和保護功能的人工胚乳和人工種皮中，從而形成能發芽出苗的顆粒體。具有試管苗的優點外，還具有以下優點：1）便于貯藏和運輸、可直接播種和機械化操作；2）可在人工種子中加入抗生素、菌肥、農藥等成分，提高種子活力和品質。前途是光明的，道路是曲折的。人工種子3）脫毒苗木培育很多作物特別是無性繁殖作物都帶有病毒，影響產量和質量，對生產造成極大損失。草莓主要病毒有4種，大蒜和馬鈴薯的病毒有10多種。感病植株并非每個部位都帶有病毒，生長點附近的病毒濃度很低甚至無毒。利用莖尖組培，再生植株就可脫毒，獲得脫毒苗。應用：水果（甘蔗、菠蘿、香蕉、葡萄、草莓等）、蔬菜（馬鈴薯、大蒜、洋蔥等）、花卉（蘭花、菊花、唐菖蒲等）等。莖尖培養用于脫毒2.培育新品種或創制新物種單倍體育種離體選擇突變體培育遠源雜種基因工程育種單倍體育種手段：花藥和花粉培養優點：所有基因均能表現，基因型可快速純合。成果：已育成大面積種植的品種。1974年我國育成第一個新品種——煙草單育1號，此后還育出水稻中花8號、小麥京花1號和大量花培新品系。單倍體植株單倍體加倍離體選擇突變體愈傷組織、懸浮培養細胞易變異、細胞數量大，有利于突變體篩選。多用于抗性篩選。已選出一些抗病、抗鹽、高賴氨酸、高蛋白的突變體，有些已用于生產。體細胞變異突變體篩選培育遠源雜種胚培養可克服受精后障礙導致的遠源雜交不孕，產生遠源雜交后代，育成新物種。已育成蘋果和梨、大白菜和甘藍、栽培棉和野生棉等雜交種。原生質體融合可克服有性雜交不親和性，獲得體細胞雜種。已獲得馬鈴薯和番茄、煙草和龍葵等屬間雜種，但尚無實際應用價值。典型的原生質體煙草原生質體Aechmeafasciata(X400)Ti導入的原生質體原生質體遠緣雜交基因工程育種農桿菌介導法、基因槍法均基于植物組織培養技術。抗除草劑、抗蟲、抗病、抗逆性、品質改良。轉基因作物已占種植面積的1/5左右。轉基因技術基因槍技術3.次生代謝物生產利用組織和細胞的大規模培養，可以生產人類需要的一些天然有機化合物，如蛋白質、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿及其他活性化合物。已從200多種植物的培養組織或細胞中獲得了500多種有效代謝化合物，包括一些重要藥物。如人參皂苷、喜樹堿、降壓靈等。特別適于天然植物蘊藏量少、含量低、臨床效用高的成分，如紫杉醇等。Fig.2.Scale-upofCatharanthusroseus長春花cell

culturesina20litreair

紫草發酵罐培養4.植物種質資源的離體保存常規保存手段耗費人力、物力和土地。1