范文一：植物组织培养应用

植物组织培养课程结业论文

植物组织培养应用

学生姓名 王佳

所在学院 应用技术学院

班 级 07农学

学 号 20074102012

中国?大庆

2010年6月

黑龙江八一农垦大学课程结业论文

植物组织培养应用

摘要:概述了植物组织培养在植物快速繁殖、无病毒种苗生产、花药培养、单

倍体育种、胚胎培养、细胞培养、植物次生代谢产物生产、植物细胞突变体筛

选、原生质体培养、体细胞胚胎和人工种子、组织细胞培养物超低温保存及种

质库建立等方面取得的成就。

关键词:植物组织培养;应用;展望

Abstract: summarizes the plant tissue culture in plant rapid propagation, no virus

seedlings production, anther culture breeding, embryo, haploid plant cell culture,

cultivation, the secondary metabolite production, plant cell mutants selection,

protoplast cultivation, somatic embryos and artificial seeds, cell and tissue culture

content cryopreservation ccap) and the achievements of the establishment, etc.

Keywords: plant tissue culture, Application, looking

植物组织培养一方面可为遗传工程提供理想的受体材料，另一方面可为常

规的植物改良程序提供一种新的手段，从而使很多用产同方法难以解决的问题

迎刃而解。利用组织培养，不仅可以大量生产优良无性系，获得人类需要的多

种代谢物质，还可获得单倍体、三倍体、多倍体及非整倍体。通过细胞融合可

以打破种属间的界限，克服远缘杂交不亲合性，在植物新品种的培育和种性的

改良中发挥了巨大作用。

1.植物快速繁殖和无病毒种苗生产

植物脱毒和离体快速繁殖是目前植物组织培养应用最多、最有效的一个方

面。植物快速繁殖技术始于20世纪60年代，法国的Morel用茎尖培养的方法大量繁殖兰花获得成功，从此揭开了植物快速繁殖技术研究和应用的序幕。目

前，通过离体培养获得小植株并且具有快速繁殖潜力的植物已有100多科1 000种以上，有的已经发展成为工业化生产的商品。世界上80,,85,的兰花是通过组织培养进行脱毒和快速繁殖的。培养的植物种类也由观赏植物逐渐发展到

园艺植物、大田作物、经济植物和药用植物等。在我国，同类的研究始于20世纪70年代。马铃薯无毒种薯和甘蔗种苗已在生产上大面积种植，30余种植物已进行规模化生产或中间试验。利用组织培养进行植物快速繁殖及无病毒种苗生

产，不仅能够挽救珍惜濒危物种，而且能够解决植物野生资源缺乏的问题。因

此，对一些繁殖系数低、不能用种子繁殖的名、优、特植物品种的繁殖，意义

尤为重大。

2.在植物育种上的应用

植物组织培养技术对培育优良作物品种开辟了新途径。目前，国内外已把

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植物组织培养普遍应用于作物育种，并在以下几个方面取得了较大进展: 2.1植物花药培养和单倍体育种

单倍体育种单倍体植株往往不能结实，在培养中用秋水仙素处理，可使染色体加倍，成为纯合二倍体植株，这种培养技术在育种上的应用称为单倍体育种。单倍体育种具有高速、高效率、基因型一次纯合等优点，因此，通过花药或花粉培养的单倍体育种，已经作为一种崭新的育种手段问世，自1964年Guha等获得曼陀罗的花药单倍体植株以来，单倍体育种在国际上引起很大重视，各国纷纷开展这方面的研究工作，已先后在水稻、小麦、玉米、辣椒以及许多药用植物如枸杞、人参、平贝母中获得单倍体植株，共计300多种。其中许多已经应用于育种研究并得到了专利品种。我国在20世纪70年代掀起了单倍体育种的高潮，在农作物上取得了一批有实用价值的育种成果，特别是培育禾本科粮食作物，现在已经培育出水稻新品种15个，小麦新品种6个，玉米获得了100多个纯合的自交系。

2.2植物胚胎培养

杂交育种中，杂种胚常常败育，因此将早期生长的胚取出，应用组织培养方法，就有可能培育出杂交植物。胚、子房、胚珠离体培养植物胚培养是采用人工的方法在无菌条件下从种子中将成熟胚和未成熟胚分离出来，在人工合成的培养基上培养，使它发育成正常的植株，从而有效地克服远缘杂交不实的障碍，获得杂种植株。胚培养已在50多个科属中获得成功，如亚麻、棉花、黄麻等。从玉米的离体子房培养，经体外授粉也可获得种子。远缘杂交中，可把未受精的胚珠分离出来，在试管内用异种花粉在胚珠上萌发受精，产生的杂种胚在试管中发育成完整植株，称为“试管受精”。目前，在这一方面获得成功的自交或远缘杂交不亲和性植物有:怀地黄、矮牵牛、普通小麦、黑麦草等。 2.3细胞融合与原生质体培养

自1960年英国学者Cocking首次利用纤维素酶从番茄幼苗的根分离原生质体获得成功以来，到1990年已有100种以上植物的原生质体能再生植株。体细胞杂交育种在转移胞质雄性不育特性，获得抗病及抗除草剂特性方面都已取得显著进展，并为克服远缘杂交时有性生殖上的障碍提供一种新的技术。我国获得了30余个品种的原生质体再生植株，其中包括难度较大的重要粮食作物和经济作物，如大豆、水稻、玉米、小麦、谷子、高梁、棉花等。在木本植物、药用植物、蔬菜和真菌原生质体培养方面的进展也十分迅速。国外已先后获得了种内及种间的体细胞杂种植株，美国科学家采用细胞融合技术将番茄和马铃薯的细胞融合在一起，培育出称为“番茄薯”或“薯番茄”的新型植物。此外，获得成功的属间体细胞杂种植物还有:烟草+大豆、烟草+龙葵、芥菜+油菜等，这些属间杂种无法用有性杂交得到，这为远缘杂交育种开辟了新途径。植物原生质体培养还可应用于外源基因转移、无性系变异及突变体筛选等研究，因而越来越受到人们的重视。

2.4植物细胞突变体筛选

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植物细胞突变体的筛选最早始于1959年，G( Melchers在金鱼草悬浮细胞培养中获得了温度突变体。20世纪60年代以来，越来越多的资料表明，通过愈伤组织再生的植株中常常出现基因型的变异。起初，人们认为这种变异是有害的，直到1969年Heinz在甘蔗的再生植株中，观察到许多有益的突变体，特别是抗病性明显提高，人们认为变异体在品种改良上有利用价值。朱至清等陆续对体细胞无性系变异的研究进展与应用进行综述和讨论。应用在细胞水平上进行突变体选择的技术，可以在一定程度上使高等植物的育种程序微生物化，从而大大提高选择效率。从此以后，越来越多的植物，尤其是在一般情况下突变率极低的植物开始应用细胞培养方法筛选有用的突变体，从中筛选出了血多抗氨基酸和抗氨基酸类似物、抗病、抗除草剂、抗逆等有用的变异体。 3.植物愈伤组织或细胞悬浮培养

利用植物愈伤组织或细胞悬浮培养可以生产用于预防和治疗疾病的植物次生代谢产物。近年来，这一领域的发展极为迅速，已经研究了400多种植物，从培养细胞中分离到600多种次级代谢产物，其中60多种在含量上超过或等于原植物，20种以上干重超过原植物的1 9，6。例如，从薯芋愈伤组织和悬浮细胞生产的diosgenin用于合成甾体药物。最近抗癌药物紫杉醇一红豆杉细胞培养物，可用75t发酵罐培养，已达到商业化生产水平。另外，达到商品化水平的还有紫草、人参、黄连、老鹳草等;长春花、毛地黄、烟草等已实现工业化生产;牙签草、红花等20多种植物正在向商品化过渡。

4.植物体细胞胚胎和人工种子

从体细胞产生胚状体的过程叫做体细胞胚胎发生。1958年，Reinert在胡萝卜的组织培养中最先发现了体细胞胚胎(胚状体)。在体细胞胚胎发生的情况下，培养细胞经历和合子胚发育相似的阶段，形成成熟胚，然后萌发成为植株。据不完全统计，能大量产生胚状体的植物有43科92属100多种。一些重要作物如水稻、小麦、玉米、珍珠谷等，也能通过离体培养产生胚状体。这些胚状体用褐藻酸钠等包埋，再加上人工种皮，就形成了人工种子。所谓“人工种子”，是指以胚状体为材料，经过人工薄膜包装的种子在适宜条件下它萌发长成幼苗。我国成功地研制成水稻人工种子。目前有100多种植物可以经组织培养获得大量的胚状体，为制成人工种子用于生产提供了基础。人工种子的优点是:繁殖快速，成苗率极高;不受气候影响，四季皆可工厂化生产。

5.植物组织细胞培养物的超低温保存与种质库建立

植物细胞全能性的发现和证实，为植物种质资源的长期保存开辟了一条新途径。组织培养物，如试管苗、愈伤组织等，在液氮(一196~C)条件下，加入冷冻保护剂，可有效降低代谢水平，保持很高的存活率，并且能再生出新植株和保持原来的遗传特性，利于长期保存。利用组织培养保存植物种质资源具有体积小、保存数量多、条件可控制、避免 病虫害再度侵染、节省人力和土地等优点，是一种经济有效的种质保存方法。

6.植物组织培养与转基因技术的应用

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我国第一个T—DNA插入突变体库的构建和研究为我国水稻功能基因组学研究奠定了良好的技术和材料基础，为确保我国拥有一批有自主知识产权的基因资源做出了积极贡献。由中国水稻研究所农业部水稻生物学重点开放实验室和中科院上海植物生理研究所合作，通过建立大规模、高效的农杆菌介导的转基因技术体系，将玉米转座子Ac—Ds等外源基因导入水稻未成熟胚和种子诱导的愈伤组织，获得了1(2万个独立的T—DNA插入株系，并构建了水稻突变体的数据库。

7. 展望

植物组织培养研究与应用是21世纪科技进步的重大成果之一，为研究植物生长发育、抗性生理、激素及器官发生与胚胎发生等提供了许多良好的实验材料和有效途径。植物组织培养方法不断提高的同时，也相应拓宽了其应用范围。由于组织培养在人工控制的条件下进行，容易掌握花芽分化和开花成因;通过胚胎培养，能够得到杂种或自交种;通过分离单倍体细胞，能培育纯合的二倍体优良品系;提高育种多样性的同时缩短了育种时间;通过突变体筛选，提高植物的品质，增强抗逆境胁迫能力，扩大植物的生长范围;将体细胞冷藏在低温下，建立基因库，达到保存物种的目的;获得药用价值高和工业生产所需要的次生产物，加快药物生产的时间并且减少了单纯依靠天然植物的被动性。植物组织培养技术已经渗透到科研、生产和生活各个领域，必将日臻完善。

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范文二：植物组织培养及其应用

本科学生实验报告

学号 124120438 学院 生命科学学院

姓名

罗政延 12 生物技术

专业、班级

实验课程名称＿植物愈伤组织培养及其应用＿ 指导教师 开课时间 填报时间 郝大海 ＿＿＿＿＿

2014 至＿ 2015 学年＿上 学期 2014 年 12 月 12 日

云南师范大学教务处编印 二 0 一一年五月

植物愈伤组织培养及其应用

实验目的 1、掌握培养基母液配制方法 2、掌握培养基配制方法 3、熟悉无菌材料继代、繁殖操作 4、熟悉愈伤组织诱导、再分化技术 5、熟悉试管苗移栽、定植技术 实验原理 植物组织培养是指植物的任何器官、 组织或细胞，在人工预知的控制条件下，放在含有 营养物质和植物生长调节物质等组成的培养基中，使其生长、分化并形成完整植株的过程。 其理论依据是植物细胞具有全能性。 母液配制 1、在植物组织培养工作中，通常先配制一系列母液，即贮备液。所谓母液是欲配制液的 浓缩液，这样不但可以保证各物质成分的准确性及配制时的快速移取，而且还便于低温保 藏。 培养基的成分 水、无机盐、有机物、植物激素、培养物的支持材料、其它辅助性物质。 培养基配制 （一）水 水是植物原生质体的组成成分，也是一切代谢过程的介质和溶媒。它是生命 活动过程中不可缺少的物质。 配制培养基母液时要用蒸馏水，以保持母液及培养基成分的精确性，防止储 藏过程发霉变质。大规模生产时可用自来水。但在少量研究上尽量用蒸馏水，以防成分的 变化引起不良效果。 （二）无机元素(inorganic element)

无机营养成分就是人们平常所说的矿物质、无机盐或无机元素。它们在植物 生活中具有非常重要的作用。 如氮（N）、硫（S）、磷（P）是蛋白质、氨基酸、核酸和许多生物催化剂 即酶的主要或重要组分。它们与蛋白质、氨基酸、核酸和酶的结构、功能、活性等有直接 的不可缺少的关系。 根据植物对这些元素需要量的不同或者根据目前植物培养基中添加的这些元素量的大小， 可将它们分成大量元素和微量元素。 1、 大量元素一般指在培养基中的浓度大于 0.5mmol/L 的元素（或﹥100mg/L）。 2、 微量元素 指小于 0.5mmol/L （或﹤100mg/L）的元素。

培养基的成分—— 大量元素 1. 大量元素 (1) N ①是蛋白质、酶、叶绿素、维生素、核酸、磷脂、生物碱等的组成成分，是生 命不可缺少的物质。 在制备培养基时以硝态氮（NO3-N)或氨态氮（NH4+-N)两种形式供应。 大多数培养基既含有硝态氮（NO3-)又含有氨态氮（NH4+)。氨态氮（NH4+-N)对植物生长较 为有利。供应的物质有 KNO3、NH4NO3 等。有时，也添加氨基酸来补充氮素。 ②缺氮时某些植物的愈伤组织会出现

一种很引人注目的花色素苷的颜色，愈伤 组织内部不能形成导管。 (2) P ①是磷脂的主要成分。而磷脂又是原生质、细胞核的重要组成部分。磷也是 ATP、ADP 等的组成成分。 ②在植物组织培养过程中，向培养基内添加磷，不仅增加养分、提供能量，而且 也促进对 N 的吸收，增加蛋白质在植物体中的积累。 ③常用的物质有 KH2P04 或 NaH2P04 等。 ④ 缺磷或钾时细胞会过度生长，愈伤组织表现出极其蓬松状态。 培养基的成分—— 大量元素 (3) K ① 对碳水化合物合成、转移、以及氮素代谢等有密切关系。 ② K 增加时，蛋白质合成增加，维管束、纤维组织发达，对胚的分化有促进作用。 但浓度不易过大，一般为 1-3mg／L 为好。 ③ 制备培养基时，常以 KCl、KNO3 等盐类形式提供。 4) Mg、S 和 Ca ① Mg 是叶绿素的组成成分，又是激酶的活化剂；S 是含 S 氨基酸和蛋白质的组 成成分。 ② 常以 MgSO4·7H2O 提供。 用量为 1-3mg／L 较为适宜； ③ Ca 是构成细胞壁的一种成分，Ca 对细胞分裂、保护质膜不受破坏有显著作用， 常以 CaCl2·2H2O 提供。 ④ 缺硫时培养的植物组织会明显的退绿； 培养基的成分——微量元素 2. 微量元素 包括 Fe、Mn、Cu、Zn、Cl、B、Mo、 Co 等。 ① 铁是一些酶（氧化酶、细胞色素氧化酶、过氧化氢酶等）的重要组成成分，又 是叶绿素形成的必要条件。培养基中的铁对胚的形成、芽的分化和幼苗转绿有促进作用。 主要包括氮、磷、钾、钙、镁和硫六种。

②但由于 Fe 的特殊性质，即很不稳定、易沉淀，需要在酸性条件下才能比较稳定， 故在培养基配制时常常把 Fe 盐单独配制，且以螯合物的形式存在。 ⑴ B，Mn，Zn，Cu，Mo，Co 等，也是植物组织培养中不可缺少的元素，缺少 这些物质会导致生长，发育异常现象。 ⑵ Mn 对糖酵解中的某些酶有活化作用，是三羧酸循环中某些酶和硝酸还原酶 的活化剂。 ⑶ B 能促进糖的过膜运输，影响植物的有性生殖如花器官的发育和受精作用。 B 还具有抑制有毒的酚类化合物的形成的作用，改善某些植物组织的培养状况，缺 硼时细胞分裂停滞，愈伤表现出老化现象。 ⑷ 剂。 ⑸ ⑹ Zn 是吲哚乙酸生物合成必需的，也是谷氨酸脱氢酶、乙醇脱氢酶等的活化

Cu 是细胞色素氧化酶、多酚氧化酶等氧化酶的成分，可影响氧化还原过程。 Mo 是硝酸还原酶和钼铁蛋白的金属成分。

培养基的成分 元素名称 大量元素 (≥0.5mmol/L) 添加形式 KNO3, NH4NO3 KH2PO4 NaH2PO4 KCl KNO3 CaCl2 ·2H2O Mg2SO4 · 7H2O Mg2SO4 · 7H2O FeNa2-EDTA H3BO3 MnSO4 CuSO4 Na2MoO4 · 2H2O CaCl2 ·2H2O

N P K Ca Mg S 微量元素 Fe (≤ 0.5mmol/L) B Mn Cu Mo Cl 培养基的成分——有机营养成分 （三

）有机营养成分 1. 碳水化合物 ①选用种类：蔗糖（或葡萄糖、果糖）等 ②蔗糖浓度：2－3%，胚培养为 4－15% ③高压灭菌部分糖会分解。 ④大生产时可用白砂糖

不同糖类对生长的影响不同。从各种糖对水稻根培养的影响来看，以葡萄糖效果 最好，果糖和蔗糖相当，麦芽糖差一些。不同植物不同组织的糖类需要量也不同，实验时 要根据配方规定按量称取，不能任意取量。 2.维生素(vitamin)

种类： VB1 (盐酸硫胺素) 、 VB6 (盐酸吡哆醇) 、Vpp(烟酸) 、 Vc (抗坏血酸)，有时还使用生物素、叶酸、核黄素等。 浓度： 0.1－1.0mg/L 作用： VB1 VB6 Vpp Vc 促愈伤组织产生，提高活力 促根生长 与代谢和胚发育有关 防组织褐变

3. 肌醇（环己六醇） ①促进愈伤组织生长以及胚状体和芽的形成 ②对组织细胞繁殖、分化的促进作用 ③浓度 100 mg/L 4. 氨基酸(aminoacide) 是很好的有机氮源，可直接被细胞吸收利用。培养基中最常用的氨基酸是甘氨 酸，其他的如精氨酸、谷氨酸、谷酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺、丙氨酸等也常用。 5. 天然复合物 为了特殊的培养目的，在一部分培养基中还添加了一些特殊成分，如水解 酪蛋白，水解乳蛋白，酵母提取物，胰蛋白胨，椰乳，西红柿汁，香蕉粉，橘子汁，可可 汁等天然复合物以及活性炭，渗透调节剂等。 培养基的成分——天然复合物 1)椰乳 是椰子的液体胚乳。它是使用最多、效果最大的一种天然复合物。 一般使用浓度 在 10％-20％，在愈伤组织和细胞培养中有促进作用。 2)香蕉 浓度：150-200ml/l。用黄熟的小香蕉，加入培养基后变为紫色。对 pH 值的缓冲作用大。 主要在兰花的组织培养中应用，对发育有促进作用。 3)马铃薯(potato) 去掉皮和芽后，加水煮 30min，再经过过滤，取其滤液使用。用量为 150-200g／L。对 pH 值缓冲作用也大。添加后可得到健壮的植株。 4)水解酪蛋白或水解乳蛋白 为蛋白质的水解物，主要成分为氨基酸（含有约 20 种氨基酸的混合物）使用浓度为 100-200mg／L。受酸和酶的作用易分解。 5)其他

酵母提取液(YE)(0.01％-0.05％)，主要成分为氨基酸和维生素类； 麦芽提取液(0．01％ -0．5％)，苹果和番茄的果汁、黄瓜的果实、未熟玉米的胚乳等。 四、植物激素(hormone) 植物激素是指自然状态下植物体内合成，并从产生处运送到别处，对生长发育产生显著 作用的微量（1 微摩尔/升以下）有机物； 植物生长调节剂是指一些具有植物激素活性的人工合成的物质。 在植物组织培养中使用的生长调节物质主要有生长素类和细胞分裂素类两大类，少数培 养基中还添加赤霉素 GA3 等 培养基的成分——生长素类(auxin) 1、生长素类(

auxin) （1）种类 IAA NAA IBA 2,4－D

（2）作用 诱导愈伤组织形成和根分化，促进细胞分裂和伸长生长。根对生长素最敏感， 在极低浓度下(10.5-10.8mg／L)就可促进生长，其次是茎和芽。 （3）浓度 0.05－5mg/L， （4）天然的生长素热稳定性差，高温高压或受光条件易被破坏。在植物体内也易受到体 内酶的分解。组织培养中常用人工合成的生长素类物质。 IAA(吲哚乙酸) 是天然存在的生长素，亦可人工合成，其活力较低，是生长素中活力最 弱的激素，对器官形成的副作用小，高温高压易被破坏，也易被细胞中的 IAA 分解酶降解， 受光也易分解。 NAA(萘乙酸) 在组织培养中的起动能力要比 IAA 高出 3-4 倍，且由于可大批量人工合成， 耐高温高压，不易被分解破坏，所以应用较普遍。NAA 和 IBA 广泛用于生根，并与细胞分 裂素互作促进芽的增殖和生长。 IBA(吲哚丁酸) 是促进发根能力较强的生长调节物质。 2，4-D(2，4-二氯苯氧乙酸) 起动能力比 IAA 高 10 倍，特别在促进愈伤组织的形成上 活力最高，但它强烈抑制芽的形成，影响器官的发育。适宜的用量范围较狭窄，过量常有 毒效应。 生长素配制可先用少量 95％酒精助溶。 2，4-D 可用 0．1mol／L 的 NaOH 或 KOH 助溶。生长素常配成 1mg/ml 的溶液贮于冰箱中 备用 (2)GA(赤霉素) 种类：有 20 多种，生理活性及作用的种类、部位、效应等各有不同。培养基中添加的是 GA3。 作用：促茎伸长，促胚发育成植株；打破休眠； 特性：赤霉素溶于酒精，配制时可用少量 95％酒精助溶。赤霉素不耐热，高压灭菌后将 有 70％-100％失效，应当采用过滤灭菌法加入。

(3)细胞分裂素类(cytokinin) 这类激素是腺嘌呤的衍生物，包括 6-BA、Kt(kinetin)、玉米素 Ze 等。其中 Ze 活性最强，但非常昂贵，常用的是 6-BA。 细胞分裂素使用浓度：0.05-10mg／L。 在培养基中添加细胞分裂素有三个作用： ①诱导芽的分化促进侧芽萌发生长。细胞分裂素与生长素相互作用，当组织内细胞分裂 素／生长素的比值高时，诱导愈伤组织或器官分化出不定芽。 ②促进细胞分裂与扩大。细胞分裂素多用于诱导不定芽的分化、茎、苗的增殖， ③抑制根的分化。避免在生根培养时使用。 五、培养材料的支持物 1、琼脂(agar) 作用： 最好的固化剂。琼脂是一种由海藻中提取的高分子碳水化合物，本身并不提供任 何营养。 特性：溶解在热水中，成为溶胶，冷却至 40℃即凝固为固体状凝胶。通常所说的“煮化” 培养基，就是使琼脂溶解于 90℃以上的热水。 浓度：琼脂的用量在 6-10g／L 之间，若浓度太高，培养基就会变得很硬，营养物质难 以扩散到培养的组织中去。若浓度过

低，凝固性不好。 (2)其他 ①有玻璃纤维、滤纸桥、海绵等 ②总的要求是排出的物质对培养材料没有影响或影响较小。 六、其它辅助性物质 1.抗生物质 2.抗氧化物 3.活性炭 培养基的成分——其它辅助性物质 1．抗生物质(antibiotic) 种类：青霉素、链霉素、庆大霉素等 用量：5-20mg／L。 作用：防止菌类污染，减少培养中材料的损失。对于刚感染的组织材料，可向培养基中 注入 5％-10％的抗菌素。 注意：抗生素各有其抑菌谱，要加以选择试用，也可两种抗生素混用。但是应当注意抗 生素对植物组织的生长也有抑制作用，使用要慎重。 2、抗氧化物(antioxide)

酚污染——植物组织在切割时会溢泌一些酚类物质，接触空气中的氧气后， 自动氧化或由酶类催化氧化为相应的醌类，产生可见的茶色、褐色以致黑色。这些物质渗 出细胞外就造成自身中毒，使培养的材料生长停顿，失去分化能力，最终变褐死亡。在木 本，尤其是热带木本及少数草本植物中较为严重。 目前还没有彻底完善的办法，只能按不同的实际情况，加用一些药物，并适当降低培养 温度、及时转移到新鲜培养基上等办法，使之有不同程度的缓解，当然像严格选择外植体 部位、加大接种数量等也应一并考虑。 ⑴抗酚类氧化常用的药剂有半胱氨酸及 Vc ⑵用量：50-200mg／L 的浓度 ⑶方法： 洗涤刚切割的外植体 表面 或过滤灭菌后加入固体培养基的表层。 ⑷其他抗氧化剂：二硫苏糖醇、谷胱甘肽、硫乙醇、及二乙基二硫氨基甲酸酯等。 3、活性炭(active carbon) 活性炭为木炭粉碎经加工形成的粉沫结构，有很强的吸附作用，可以吸附非极 性物质和色素等大分子物质，包括琼脂中所含的杂质，培养物分泌的酚、醌类物质以及蔗 糖在高压消毒时产生的 5-羟甲基糖醛及激素等。 使用浓度——通常为 0.5～1mg／L。 作用——吸附外植体产生的致死性褐化物（初代培养） ⑴促进新梢的形成和伸长（新梢增殖阶段），但其作用有一个阀值，一般为 0.1％0.2％。 ⑵ 促进生根（通过减弱光照保护了 IAA），由于根的生长加快，吸收能力增强，反 过来又促进了茎、叶的生长。 ⑶活性炭可降低玻璃苗的产生频率，使用浓度一般 0.3％。 活性炭具有副作用，研究表示： ⑴每毫克的活性炭能吸附 100ng 左右的生长调节物质，这说明只需要极少量的活性炭就 可以完全吸附培养基中的调节物质。 ⑵大量的活性炭加入会削弱琼脂的凝固能力，因此，在使用时要有其量的意识,使活性炭 发挥其积极作用。 灭菌 1/有菌的区域是：凡是暴露在空气中的物体，接触自然水源的物体，至少它的表面都是 有菌的。因此，无菌室未处

理的地方、超净台表面、简单煮沸的培养基、我们使用的刀、 剪在未处理之前、我们身体的整个外表及与外界相连的内表，呼出的气体、培养容器无论 洗得多干净等等都是有菌的。 2、菌包括细菌、真菌、放线菌、藻类及其他微生物。 愈伤组织诱导与再分化 ⑴定义:是指将外植体接种到人工培养基上，在激素作用下，进行愈伤组织诱导、生长和 分化的培养过程。

⑵诱导愈伤组织的关键主要是培养条件，其中激素的成分和浓度是最重要的因素。 从外植体脱分化形成愈伤组织大致可分为三个时期： 诱导期 细胞准备进行分裂的时期，是愈伤组织形成的起点。 分裂期 指外植体细胞经诱导脱分化，不断分裂、增生子细胞的过程。 分化期 指愈伤组织细胞停止分裂，细胞内发生一系列形态和生理上的变化,形成一些不同形态和 功能的细胞的时期。 MS 培养基母液的配制和保存 仪器设备 高压蒸汽灭菌锅、洁净工作台、循环水式真空泵、电子天平、酸度测定仪、光照培养箱, 搪瓷杯、搪瓷盘、100 ml 三角烧瓶（12 个/组）、150 ml 三角瓶、试剂瓶、剪刀、长镊子、 培养皿、移液管、漏斗、量筒、烧杯（50、100、500、1000 m1），酒精灯、火柴、玻璃棒、 吸耳球、封口薄膜、线绳、牛皮筋、脱脂棉、滤纸、pH 试纸（5.4-7.0）、标签纸、称量 纸、药勺等。 试剂：95%酒精，1N NaOH，1N HCl，硝酸铵，硝酸钾，氯化钙，磷酸二氢钾，硫酸镁， 硫酸锰，硫酸锌，氯化钴，硫酸铜，钼酸钠，碘化钾，硼酸，Na2EDTA，硫酸亚铁，盐酸， 盐酸吡哆素（VB6），盐酸硫胺素（VB1），肌醇，甘氨酸，蒸馏水。 操作步骤 1、MS 大量元素母液（10X） 称 10 升量溶解在 1 升蒸馏水中。配 1 升培养基取 100ml。 化学药品 ① ② ③ ④ ⑤ NH NO

4 3

工作液（1 升） 1650 mg/L 1900 mg/L

母液（1 升） 16．5g 19．0g 4．4g 3．7g 1．7g

KNO

3

CaCl ·2H O

2 2

440 mg/L 370 mg/L 170 mg/L

MgSO ·7H O

4 2

KH PO

2 4

2. MS 微量元素母液（100X）

称 10 升量溶解在 100ml 蒸馏水中。配 1 升培养基母液 10ml。 化学药品 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ MnSO ·4H （ MnSO ·H O）

4 2 4 2

工作液 22．3 mg/L（21．4mg/L） 8．6 mg/L 0．025mg/L 0．025 mg/L 0．25 mg/L 0．83 mg/L 6．2 mg/L

母液（1L） 223mg 86mg 0．25mg 0．25mg 2．5mg 8．3 mg 62 mg

ZnSO ·7H O

4 2

CoCl ·6H O

2 2

CuSO ·5H O

4 2

Na MoO ·2H O

2 4 2

KI H BO

3 3

注意：CoCl2·6H2O 和 CuSO4·5H2O 可按 10 倍量（0．25 mgX10=2．5 mg）或 100 倍量 （25 mg）称取后，定容于 100ml 水中，每次取 10ml 或 1ml，即含 0．25 mg 的量。 3、MS 铁盐母液（100X） 称 10 升量溶解在 100ml 蒸馏水中。配 1 升培养基母液 10ml。 化学药品 Na ·EDTA

2

1 升量 37．3 mg/L 27．8 mg/L

母液（1

00ml） 373 mg 278 mg

FeSO ·7H O

4 2

注意配制时，两种成分分别溶解在少量蒸馏水中，其中 EDTA 盐较难完全溶解，可适当加 热。混合时，先取一种置容量瓶（烧杯）中，然后将另一种成分逐加逐剧烈震荡，至产生 深黄色溶液，最后定容，保存在棕色试剂瓶中。 4、MS 有机物母液（100X） 称 10 升量溶解在 100ml 蒸馏水中。配 1 升培养基母液 10ml。 化学药品 ① ② ③ 烟酸 盐酸吡哆素（VB6） 盐酸硫胺素（VB1） 1 升量 0．5 mg/L 0．5 mg/L 0.1 mg/L 1 mg 母液（100ml） 5 mg 5 mg

④ ⑤

肌醇 甘氨酸

100 mg/L 2 mg/L

1 g 20 mg

（二）母液的保存 装瓶：将配制好的母液分别装入试剂瓶中，贴好标签，注明各培养基母液的名称、浓缩 倍数、日期。（注意将易分解、氧化者，放入棕色瓶中） 贮藏：4℃冰箱。 实验流程 玻璃器皿的清洗与干燥→药品用量计算→称取药品→大量元素母液的配制→微量元素母 液的配制 →铁盐母液的配制→激素及其它有机物母液的配制→母液保存。 MS 继代培养基的配制及灭菌 一 仪器与用具 仪器：pH 试纸、电磁搅拌器、电炉 用具：高压灭菌锅、微量移液器、移液管、量筒、容量瓶、培养瓶（三角瓶）、烧杯、 标签 试剂：配制 MS 培养基的各种母液、生长调节剂、琼脂、蔗糖、蒸馏水、1 N NaOH，1 N HCl 二 方法步骤 （一）MS 固体培养基的配制 1、将配制好的 MS 培养基母液从冰箱中取出，按顺序排列，并逐一检查是否沉淀或变色， 避免使用已失效的母液。 2、取少量的蒸馏水（约为配制培养基量的 2/3）加入烧杯中。 注意：配 500ml 培养基用 1000ml 烧杯。 3、按母液顺序和规定量，用量筒、移液管或微量移液器取母液，依次放入烧杯中。 MS 培养基配制母液用量 试剂 大量元素母液 微量元素母液 铁盐母液 母液用量（1L 培养基） 100ml 10ml 10ml

有机物母液 生长调节剂母液 蔗糖 4. 加琼脂，煮沸 至琼脂熔于水中 5. 定容 6. 调节 pH 至 6.2 左右 7. 分装培养基至 150ml 三角瓶 用 NaOH 或 HCl 调 pH 值为 6.2

10ml

30g

趁热分装，150ml 的三角瓶约装入 30－40ml,35 瓶/L。 8. 扎口 要求封口松紧适宜，系活扣，便于接种操作。 培养基应及时灭菌，防止变质。 （二）培养基灭菌 1. 打开灭菌锅盖，向锅内加水。 2.加水后，将待灭菌的物品放入锅内，不要放的太多，以免影响灭菌效果。物品不要近 靠锅壁，以免冷凝水顺壁流入物品中。 3. 加盖，旋紧螺旋（注意用力均衡）。 4. 打开放汽阀，加热，自开始产生蒸汽后 5 分钟，再关紧放汽阀，此时锅内的冷空气已 由排气孔排尽，让温度随蒸汽压力的增高而上升。 5. 待压力逐渐上升到所需压力及温度时（一般为 15 磅/吋， 1.034×10 5Pa， 1

21℃）, 灭菌 30 分钟。 6． 灭菌后，待压力降至 0 时，开盖，取出灭菌物品。（在压力未完全下降前，切勿打 开锅盖）。 实验流程 量取大量元素→量取微量元素→量取钙盐、铁盐和其它有机物→称取蔗糖和琼脂→配制 MS 培养基→调 PH 值→分装培养基→培养基灭菌 马铃薯试管苗快繁 （一）无菌操作 1、用于无菌操作的器械采用灼烧灭菌 ◆用前干热灭菌：160-180℃,1.5-2.0h ◆用前湿热灭菌：121℃, 20-30min

◆接种前用酒精棉球擦试，浸入 75%酒精液中，并在酒精灯火焰上灼烧灭菌。 2、玻璃器皿及耐热用具采用干热灭菌 ◆干热灭菌：烘箱加热到 160-180℃,1.5-2.0h ◆湿热灭菌：121℃, 20-40min ◆接种前用酒精棉球擦试，并在酒精灯火焰上灼烧灭菌。 3、空间采用紫外线和熏蒸灭菌 ◆紫外灯照射(接种室、超净台、接种箱)：波长 260nm，距离小于 1.2m，20-30min。 ◆臭氧灭菌机：1-2h ◆熏蒸灭菌：5-8ml/m3 甲醛+5g/ m3 高锰酸钾；冰醋酸；1-3%高锰酸钾或 3%来苏儿。 ◆接种台喷雾消毒：75%酒精。 4、实验服、口罩、滤纸灭菌 ◆湿热灭菌：121℃,20-30min ◆紫外线灭菌。 ◆实验服灭菌后置于缓冲间或密封好。 5、物体表面用药剂喷雾/擦拭灭菌 ◆灭菌方式：喷雾、涂抹杀菌 ◆范围：桌面、墙面、双手、材料表面 ◆消毒剂：70%酒精；1-2%来苏水；0.25-1%新洁尔灭；洗衣粉；吐温-80 无菌操作流程 （1）在接种 3 天前用甲醛熏蒸接种室，并于接种前 3 小时打开其内紫外线灯进行杀菌； （2）在接种前 20 分钟，打开超净工作台的风机以及台上的紫外线灯； （3）接种员先洗净双手，在缓冲间换好专用实验服，并换穿拖鞋等； （4）上工作台后，用酒精棉球搽拭双手，特别是指甲处。然后搽拭工作台面； （5）先用酒精棉球搽拭接种工具，再将镊子和剪刀从头至尾过火一遍，然后反复过火尖 端处，对培养皿要过火烤干； （6）接种时，接种员双手不能离开工作台，不能说话、走动和咳嗽等； （7）接种完毕后要清理干净工作台，可用紫外线灯灭菌 30 分钟，若连续接种，每 5 天 要大强度灭菌一次。 试管苗驯化移栽

（一）炼苗 移栽前可将培养物不开口移到自然光照下锻炼 2-3d，让试管苗接受强光的照射，使其长得 壮实起来，然后再开口练苗 1-2d，经受较低湿度的处理，以适应将来自然湿度的条件。 （二）试管苗移栽 取出发根的小苗→→用自来水洗掉根部粘着的培养基→→栽植→→苗周围基质压实→→轻 浇薄水→→移入高湿度（相对湿度 90％ ）环境。 试管苗的管理 (1)保持小苗的水分供需平衡 ①在移栽后 5-7d 内给予较高的空气湿度 ②搭设小拱棚 ③初期要常喷雾处理 →→5-7d 后

逐渐降低湿度，减少喷水次数→→拱棚通风→→约 15d 以后揭去拱棚的薄膜，并给予水分控制，逐渐减少浇水，促进小苗长得粗壮。 (2)防止菌类滋生 ①对基质进行高压灭菌或烘烤灭菌。 ②适当使用一定浓度的杀菌剂，如多菌灵、托布津，浓度 800-1000 倍，喷药宜 7-l0d 一 次。 ③喷水时可加入 0.1％的尿素，或用 1／2MS 大量元素的水溶液作追肥，可加快苗的生长 与成活。 (3)一定的温、光条件 适宜的生根温度是 18 ~ 20℃，初期可用较弱的光照。如在小拱棚上加盖遮阳网或报纸 等，以防阳光灼伤小苗和增加水分的蒸发。当小植株有了新的生长时，逐渐加强光照，后 期可直接利用自然光照。促进光合产物的积累，增强抗性，促其成活。 (4)保持基质适当的通气性 选珍珠岩作基质，保证良好的通气作用。 愈伤组织诱导（Callus introdution） 诱导培养基准备 植物生长调节物质母液配制 ①NAA：热水或少量 95％的酒精 →加水定容； ②BA：少量 1mol 的 HCI 中→加水定容； *配制好的母液瓶上应分别贴上标签，注明母液名称、浓度及单位、日期。 培养基准备 1、MS+NAA 2mg/L+BA 0.5mg/L 2、MS 培养基成分同前

3、加入激素母液 4、配制、分装、灭菌过程同前 接种及继代 1、材料：马铃薯试管苗茎段 2、培养条件：全黑暗一周转至新培养基 25℃，弱光照 实验结果 实验现象与结果 1、实验现象：

2、对实验现象，实验结果的分析及其结论： 愈伤组织的培养的 3 瓶，培养了一个周后，小幼苗叶片发黄。 对于培养基内长菌的原因是多方面的，如在接种时，由于培养基配置的过于稀，就造成 了不容易接种，也就是说在接种时培养瓶倾斜的角度不够，可能空气中的一些菌类落入培 养瓶中；在剪马铃薯幼苗时，盛放的培养皿可能灭菌不够，有菌污染。最后，可能是因为 培养基内的试剂在添加的时候，量的控制有些不够严格，致使植株叶片变黄。 3、实验总结 这次试验的持续时间比较长，因此，小组成员要有耐心且分工合作进行实验。从各种试 剂的配制到培养基的灭菌毒药严格进行，不能有其中一个环节的差错，这就要求我们要谨 慎的进行实验。这次实验中体会最大的也就是实验要快。准确。 思考题 （一）、植物组织培养的理论基础是什么？ 细胞全能性是指在多细胞生物中每个体细胞的细胞核具有个体发育的全部基因，只要 条件许可，都可发育成完整的个体。一个生活的植物细胞，只要有完整的膜系统和细胞 核，它就会有一整套发育成一个完整植株的遗传基础，在一个适当的条件下可以通过分 裂、分化再生成一个完整植株，这就是所谓的植物细胞全能性，这是植物组织

培养的理 论基础。而在动物中，受精卵及早期的胚胎细胞都是具有全能性的细胞。 （二）、培养基的成分主要包括有哪些？ 水、无机盐、有机物、植物激素、培养物的支持材料、其它辅助性物质。 （三）、在组织培养过程中，常用的灭菌方法有哪些？ 1.湿热灭菌法通过加压提高蒸汽温度，用高压蒸汽灭菌，穿透力强，温度高，灭菌效果最 好。 2.紫外线 杀菌谱广，但穿透力弱，影响因素多，杀菌效能受到一定限制。紫外线消毒效 果与紫外线强度、照射时间、温度与湿度等因素有关。我国规定紫外灯照射强度距离 1m 处 不低于 70μ w/cm2。一般紫外灯使用超过 100h，则应更换。表面有尘土，降低灭菌效果。 紫外灯杀菌的温度以 20~40℃，相对湿度 40%~60%为宜。 3 干热灭菌法。灼烧与火焰灭菌：灼烧主要是用于工具灭菌，在火焰上灼烧即可达到彻底 灭菌，火焰灭菌通常用于无菌操作中，将试管口、玻璃瓶口、硅氟塑料塞等反复通过火焰 数次，利用火焰对管口等进行灭菌，阻止管口污染，作为无菌操作过程中的辅助灭菌手段。 4 灼烧灭菌：利用热辐射及干热空气进行灭菌。一般将待检灭菌的物品如金属、玻璃、 陶瓷制品包装后，均可在烤箱内干热灭菌。通常加热至 160℃，保温 2h 可完全灭菌。但不 宜超过 170℃，玻璃量具易变形。降温过速，骤冷易引起玻璃器皿炸裂。干热灭菌时装入 干烤箱内的物品切勿紧密，应有空隙，利于热空气流动，过密，致使温度不均，部分物品 灭菌不彻底

（四）、何谓继代培养？继代培养的目的？何谓生根培养？生根培养的目的？

继代培养是为保持培养物的正常生长和繁殖，将培养物吹散转移到新培养基上，继续培养 的过程。其目的是为了防止培养基内物质的消耗及一些次生代谢产物的积累对植物继续生 长造成的影响。 （五）、为什么在配制培养基之前要先配制母液？ 1:如果单纯的去配培养基的话，一份培养基量太小，各成分含量称量时容易有误差，配成 母液，各成分称量的误差小，稀释后误差也就小了。2:用时很方便，配一大瓶母液，要用 时慢慢稀释就好了。

教师评语：

范文三：植物组织培养的应用现状

第 28卷 　 第 3期 河南师范大学学报 (自然科学版 ) V ol . 28　 N o . 3　 2000年 8月 J ou rnal of H enan N or m a l U n iversity (N a tu ral S cience ) A ug . 2000　 　　 文章编号 :1000-2367(2000) 03-0137-03

植物组织培养的应用现状 ①

王文静 1, 袁道强 1, 高松洁 2

(1. 郑州牧专生物工程系 , 河南 郑州 , 450008; 2. 国家小麦工程技术研究中心 )

摘 　 要 :本文系统介绍了植物组织培养的基本概念以及植物组织培养在植物育种 、 脱毒和快速繁殖 、 有用 产物 (次生代谢产物 ) 生产 、 种质资源保存和交换及其在遗传 、 生理 、 .

关键词 :植物 ; 组织培养 ; 应用现状

中图分类号 :Q 943. 1　　　　 文献标识码 :A

自哈布兰特 (G . ) , 经 过 80, , 趋于成熟 . 近 40年来 , 植物组织培养技术得到了迅速发展 , 已 渗透到植物生理学 、 药学 、 遗传学 、 育种以及生物化学等各个研究领域 , 成为生物学科中的重要研 究技术和手段之一 . 并广泛应用于农业 、 林业 、 工业 、 医药业等多种行业 , 产生了巨大的经济效益和社会效 益 , 已成为当代生物科学中最有生命力的一门学科 .

1　 植物组织培养的基本概念

植物组织培养是指在无菌条件下 , 将离体的植物器官 (如根尖 、 茎尖 、 叶 、 花 、 未成熟的果实 、 种子等 ) 、 组织 (如形成层 、 花药组织 、 胚乳 、 皮层等 ) 、 细胞 (如体细胞 、 生殖细胞等 ) 、 胚胎 (如成熟和未成熟的胚 ) 、 原 生质体 (如脱壁后仍具有生活力的原生质体 ) , 培养在人工配制的培养基上 , 给予适宜的培养条件 , 诱发产 生愈伤组织 , 或潜伏芽等 , 或长成完整的植株 , 统称为植物组织培养 . 由于是在试管内培养 , 而且培养的是 脱离植株母体的培养物 , 因此也称离体培养或试管培养 . 根据外植体来源和培养对象的不同 , 又分为植株 培养 、 胚胎培养 、 器官培养 、 组织培养 、 原生质体培养等 .

2　 植物组织培养的应用现状

2. 1　 在植物育种上的应用

目前 , 国内外把植物组织培养已普遍应用于作物育种 , 并在以下几个方面取得了较大进展 :

(1) 单倍体育种 　 单倍体植株往往不能结实 , 在培养中用秋水仙素处理 , 可使染色体加倍 , 成为纯合 二倍体植株 , 这种培养技术在育种上的应用称为单倍体育种 . 单倍体育种具有高速 、 高效率 、 基因型一次纯 合等优点 , 因此 , 通过花药或花粉培养的单倍体育种 , 已经作为一种崭新的育种手段问世 , 并已开始育成大 面积种植的作物新品种 . 在单倍体育种方面 , 我国科学家做出了突出贡献 . 1974年就育成了世界上第一个 作物新品种 — — 单育 1号烟草品种 . 随后又育成了中花 8号水稻和京花 1号 、 京单 92-2097小麦等面积 栽培的作物新品种 , 还获得了多种作物的大量花培新品系 . 河南省在花培育种方面卓有成效 , 培育出了花

① 收稿日期 :2000-03-06.

第 1作者简介 :王文静 (1970~) , 女 , 河南新乡人 , 郑州牧业工程高等专科学校讲师 .

培 28、 花配 2321、 峡麦 1号 、 豫麦 37号 、 花 9、 花特早 、 豫麦 60号等优良品种 (系 ) , 已累计推广 700多万亩 , 在全国名列前茅 .

(2) 胚胎培养 　 在植物种间杂交或远缘杂交中 , 杂交不孕给远缘杂交带来了许多困难 . 而采用胚的早 期离体培养可以使胚正常发育并成功地培养出杂交后代 , 可以通过无性系繁殖获得数量较多 、 性状一致的 群体 , 胚培养已在 50多个科属中获得成功 . 远缘杂交中 , 可把未受精的胚珠分离出来 , 在试管内用异种花 粉在胚珠上萌发受精 , 产生的杂种胚在试管中发育成完整植株 , 此法称为 “试管受精” . 用胚乳培养可以获 得三倍体植株 , 为诱导形成三倍体植物开辟了一条新途径 . 三倍体加倍后可得到六倍体 , 可育成多倍体新 品种 .

(3) 细胞融合 　 通过原生质体融合 , 可部分克服有性杂交不亲和性 , 而获得体细胞杂种 , 从而创造新 种或育成优良品种 , 这是组织培养应用最诱人的一个方面 . 目前已获得 40余个种间 、 属间 、 甚至科间的体 细胞杂种 、 愈伤组织 , 有些还进而分化成苗 . 目前 , 采用原生质体融合技术已经能从不杂交的植物中如番茄 和马铃薯 、 烟草和龙葵 、 芥菜和油菜等获得属间杂种 , 但这些杂种尚无实际应用价值 . 随着原生质体融合 、 选择 、 培养技术的不断成熟和发展 , . (4) 基因工程 　 用基因工程的方法 ,

组是完全有可能的 , 这项研究如果获得成功 ,

的遗传变异 , 育成优良品种 . , , 因此 , 要 21世纪需要解决一个问题 .

(5) 　 , 培养细胞均处在不断分生状态 , 容易受培 养条件和外界压力 (、 化学物质等 ) 的影响而产生诱变 , 从中可以筛选出对人们有用的突变体 , 从而 育成新品种 . 尤其对原来诱发突变较为困难 、 突变率较低的一些性状 , 用细胞培养进行诱发 、 筛选和鉴定 时 , 处理细胞数远远多于处理个体数 , 因此一些突变率极低的性状有可能从中选择出来 . 例如植物抗病虫 性 、 抗寒 、 耐盐 、 抗除草剂毒性 、 生理生化变异株等的诱发 , 为进一步筛选和选育提供了丰富的变异材料 . 目 前 , 用这种方法已筛选到抗病 、 抗盐 、 高赖氨酸 、 高蛋白 、 矮秆高产的突变体 , 有些已用于生产 .

2. 2　 在植物脱毒和快速繁殖上的应用

植物脱毒和离体快速繁殖是目前植物组织培养应用最多 、 最有效的一个方面 . 很多农用物都带有病 毒 , 特别是无性繁殖植物 , 如马铃薯 、 甘薯 、 草莓 、 大蒜等 . 但是 , 感病植株并非每个部位都带有病毒 ,W h ite 早在 1943年就发现植物生长点附近的病毒浓度很低甚至无病毒 . 如果利用组织培养方法 , 取一定大小的 茎尖进行培养 , 再生的植株有可能不带病毒 , 从而获得脱病毒苗 , 再用脱毒苗进行繁殖 , 则种植的作物就不 会或极少发生病毒 . 目前组织培养在甘蔗 、 菠萝 、 香蕉 、 草莓等主要经济作物上已成功应用 . 取用的外植体 已不仅限茎尖 , 其他如侧芽 、 鳞片 、 叶片 、 球茎 、 根等都可以应用 .

由于组织培养法繁殖作物的突出特点是快速 , 因此 , 对一些繁殖系数低 、 不能用种子繁殖的 “名 、 优 、 特 、 新 、 奇” 作物品种的繁殖 , 意义更大 . 对于脱毒苗 、 新育成 、 新引进 、 稀缺育种 、 优良单株 、 濒危植物和基 因工程植株等可通过离体快速繁殖 , 同时可不受地区 、 气候的影响 , 比常规方法快数万倍到数百万倍的速 度扩大繁殖 , 及时提供大量优质种薯和种苗 . 马铃薯茎类脱毒 、 无毒种苗和微型脱毒种薯已在马铃薯生产 上广泛应用 , 从根本上解决了马铃薯的退化问题 . 目前 , 观赏植物 、 园艺作物 、 经济林木 、 无性繁殖作物等部 分或大部分都用离体快繁提供苗木 , 试管苗已出现在国际市场上并形成产业化 .

2. 3　 在植物有用产物生产上的应用

利用组织或细胞的大规模培养 , 有可能生产出人类所需要的一切天然有机化合物 , 如蛋白质 、 脂肪 、 糖 类 、 药物 、 香料 、 生物缄及其他活性化合物 . 因此 , 近年来这一领域已引起人们的极大兴趣 , 许多产业部门纷 纷投资进行研究 . 目前 , 大约已有 20多种植物的培养组织中有效物质高于原植物 , 国际上已获得这方面专 利 100多项 . 近年来 , 用单细胞培养生产蛋白质 , 将给饲料和食品工业提供广阔的原料生产前途 ; 用组织培 养方法生产微生物以及人工不能合成的药物或有效成分的研究 , 正在不断深入 , 有些已投入工业化生产 , 预计今后将有更大发展 .

831河南师范大学学报 (自然科学版 ) 　　　　　　　　　　　　　　　　 2000年

2. 4　 在植物种质资源保存和交换上的应用

农业生产是在现有种质资源的基础上进行的 , 由于自然灾害和生物之间的竞争以及人类活动对大自 然的影响 , 已有相当数量的植物物种在地球上消失或正在消失 . 具有独特遗传性状的生物物种的绝迹是一 种不可挽回的损失 . 利用植物组织和细胞法低温保存种质 , 可大大节约人力 、 物力和土地 , 同时也便于种质 资源的交换和转移 , 防止有害病虫的人为传播 , 给保存和抢救有用基因带来了希望 . 例如胡萝卜和烟草等 植物的细胞悬浮物 , 在 -20℃ 至 -196℃ 的低温下贮藏数月 , 尚能恢复生长 , 再生成植株 .

2. 5　 在遗传 、 生理 、 生化和病理研究上的应用

组织培养推动了植物遗传 、 生理 、 生化和病理学的研究 , 已成为植物科学研究中的常规方法 . 花药和花 粉培养获得的单倍体和纯合二倍体植株 , 是研究细胞遗传的极好材料 . 在细胞培养中很容易引起变异和染 色体变化 , 从而可得到作物的附加系 、 代换系和易位系等新类型 , 为研究染色工程开辟了新途径 .

细胞培养和组织培养为研究植物生理活动提供了一种极有力的手段 . 植物组织培养工作曾在矿质营 养 、 有机营养 、 生长活性物质等方面开展了很多研究 , 有益于了解植物的营养问题 . 用单细胞培养研究植物 的光合代谢是非常理想的 , 近年来 , 光自养培养研究也是十分有效的 . , 细胞组织 培养也极为有用 , 如查明了尼古丁在烟草中的部位等 . , 如植物的抗病 性就可以单细胞或原生质体培养进行鉴定 , .

参 考 1　 曹孜义 , 刘国民 . [M]. 兰州 :甘肃科学技术出版社 , 1996.

2　 颜昌敬 . [M]. 上海 :上海科学技术出版社 , 1990.

3　 B reat T , Carlv V. D evelopm ent of an autom ated p lan t cultu re system [J]. P lant Cell T issue and O rgan Culture . 1985,

5(2) :107

4　 Geo rge EF, Sherring PD. P lan t p ropagati on by tissue culture[J]. Exegetics L td . Eversley, H an ts . 1984, 387

Appl ied Sta te of Plan t T issue Culture

WAN G W en 2jing 1, YUAN D ao 2qiang 1, GAO Song 2jie 2

(1. D epartm ent of B i o logical Engineering, Zhengzhou A ni m al H usbandry Co llege, H enan Zhengzhou, 450008;

2. N ati onal Engineering R esearch Center fo r W heat, H enan A gricultural U niversity, H enan Zhengzhou, 450002)

Abstract :T h is essay summ arized the fundam en tal concep ti on and app lied state of p lant tissue cu lture in the crop breeding, tak ing of viru s and rep roducing quick ly, p roducing good m atter and in the study of inheritance, physi o logy , bi ochem istry and patho logy .

Key words :p lant; tissue cultu re; app lied state

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31第 3期 　　　　　　　　　　　　　 王文静等 :植物组织培养的应用现状

范文四：植物组织培养的应用

植物组织培养的应用

一、增加遗传变异性，改良作物

单倍体育种:通过花药培养，从小孢子获得单倍体植株，染色体加倍后获得正常二倍体植株，这是一条育种的新途径。单倍体育种可以缩短育种年限，节约人力物力，较快地获得优良品种，目前已有四十多种植物获得了单倍体植株。我国在水稻、小麦、烟草、柏树、橡胶、辣椒等植物的单倍体育种的工作上，处于领先地位。

胚培养、子房培养、胚珠培养:为了克服远缘杂交的不亲和性，可采用胚、子房、胚珠培养和试管受精等手段。最早成功的例子是两个栽培种亚麻的杂交胚发生败育，利有杂种胚培养克服了一些障碍，得到种子。现在在棉花、黄麻上也获得成功。从玉米的离体子房培养，经体外受粉可以得到种子。

突变体的选择和应用:由于植物的单细胞培养成功，可以用这个方法诱发单细胞进行突变，通过筛选所需要的突变体，然后使细胞分化成植株，再通过有性世代使遗传性稳定下来，这是从细胞水平来改造植物的一种途径。除细胞外，愈伤组织、花药、原生质体都可诱发突变。70年代以来，世界各国在这方面已有不少成功的例子，如:已选育出抗花叶病毒的甘蔗无性系，抗1-2%NaCl的野生烟草细胞株，抗除草剂的白三叶草细胞株等。

体细胞杂七杂八交和遗传工程:自1960年以来用酶法获得大量有活力的植物原生质体，现已从四十多种植物的原生质体产生出再生植株。通过异种原生质体的相互融合(即体细胞杂交)为植物育种工作开阔新的途径。原生质体融合的工作自1972年Carlson在两个烟草种间成功以来，现在除种内与种间能获得杂种植株外，在属间甚至不同科的植物间亦做了许多工作，如烟草与大豆、烟草与天仙子、矮牵牛与小花矮牵牛、番茄与矮牵牛等都得到了杂种植株。

此外，通过原生质体融合，并以选择胞质链霉素抗性做手段以转移烟草的雄性不育性状，或通过原生质体融合转移胞质的抗林可霉素因子都得到成功。

原生质体没有胞壁，容易接受外来的引入物质。由于致癌农杆菌可以使多种植物形成肿瘤，以及已发现它所带的Ti质粒可以有效的插入植物细胞的基因组中，所以一些研究者也设想能否以Ti质粒作为载体，与固氮基因重组后转入植物的细胞中，如能实现将固氮基因转到非豆科植物如水稻、小麦、玉米等作物中，则遗传工程在创新植物类型上的前景，无疑是非常广阔的。

、繁殖植物 二

组织培养中从一个单细胞，一块愈伤组织，一个芽(或其它器官)都可以获得无性系。无性系就是用植物体细胞繁殖所获得的后代。用植物组织培养技术繁殖的无性系可概括为五个类型:

原球茎:细胞或组织培养经原球茎途径分化成植株。大部分兰花属于这一类型，即兰花的各个部分的离体组织都能诱导形成原球茎，再经培养分化形成植株。

器官发生型:即从细胞或愈伤组织培养通过不定芽形成植株，如烟草愈伤组织培养分化所得的植株。

胚状体发生型:从细胞或愈伤组织通过胚状体途径，即由球形期、鱼雷期、心形期、子

叶期经成熟胚发育成植株，如胡萝卜体细胞培养可通过胚状体途径形成植株。

器官型:从离休珠茎、花芽、叶、鳞片等，亦即从离体的母体组织直接产生小植株，如贝母、百合等。

无菌短枝扦插;选取已发育成熟的腋芽，连同短枝经表面灭菌后在无菌条件下培养，使其生根。腋芽可用生长激素处理促使其萌发。这一方法在较短时间内即可获得一个植株。对保存珍贵的优良树种或花卉品种是简易而有效的方法。

通过组织培养可以做到快速繁殖。1年中从一个芽得到103-106个芽，达到快速目的。现在在国内外已掀起“试管苗”热，许多花卉、林木、果树、蔬菜都可通过组织培养进行大规模的无性繁殖。国外在草莓、苹果、柑桔、兰花、石竹、铁线莲、杜鹃、月季、桉树等进行快速繁殖已达到商品化。我国近年来已获成功的有甘蔗、月季、菊花、无籽西瓜、栎树、山楂、猕猴桃、雪松等。

通过组织培养可以进行无病毒植株的培育。病毒是植物的严重病害，病毒病的种类不下五百多种。受害的粮食作物有水稻、小麦、马铃薯、甘薯，蔬菜作物有:油菜、大蒜，果树有:柑桔、苹果、枣，花卉有:唐菖蒲、石竹、兰花等。防治无方，只好拔除病株，因而造成很大经济损失。病毒在植株上的分布是不均一的，老叶、老的组织和器官病毒含量高，幼嫩的未成熟组织和器官病毒含量较低，生长点几乎不含病毒或病毒较少。1952年法国Morel用生长点培养法获得无病毒植株成功，以后许多国家开展了这方面的工作。目前已在马铃薯、甘薯、大蒜、石竹、百合、兰花、草霉等植物上得到成功。如果采用0.1毫米以下的生长点，则培养时间长(1-1.5年)，成活率低，故目前已多用0.1-0.5毫米大小生长点，结合热处理培育无病毒苗。在我国已获得马铃薯无病毒苗，并进行了推广种植，在广东省进行了柑桔无病毒苗的培育。

三、有用化合物的工业化生产

组织培养除了在农业上的应用外，目前世界各国都在重视另一个方面，即有用化合物的工业化生产。有用化合物包括药物、橡胶、香精油、色素……等。这些化合物许多都是高等植物的次生代谢物，有些化合物还不能大规模地人工合成，而靠植物产生这些化合物来源有限。因此，利用组织培养方法，培养植物的某些器官或愈伤组织，并筛选出高产、高合成能力、生长快的细胞株系，以进行工业化生产，是一条行之有效的途径。

次生代谢物的研究和组织培养方面，进行工作最多的是联邦德国和日本。用组织培养可以生产的化合物有强心苷、吲哚生物碱、黄连素、辅酶Q10等，现已选出高产的细胞系，大规模生产亦有成效。人参为我国名贵药材，现今因野生资源缺少，多用人工栽培，但人参生长慢，6年才有10克左右的人参根(干重)，采用组织培养方法可比天然生长速度提高上百倍左右。我国科学家罗士韦早在1963年就成功地培育了人参的组织，但此工作后被迫中断。近年来，南京药学院丁家宜利用组织培养生产出人参干粉。在组织培养中生长速度为0.5克升-1/日-1(干重)，比栽培人参0.0045克,日?根-1约高100倍以上，并可在20天左右周期内有10~20升大瓶中进行小批量生产，每升得13.9克，其药用成分和药理活性与商品人参相似或更优，现已投入中试生产。这是我国第一个用组织培养进行药的工业化生产的例子(见南京药学院学报，2期，61-76页，1981年)。

在这方面尚待解决的问题是:(1)选出的细胞系中次生物质的产量是否高于起源植物;(2)继代培养后生物合成能力是否能保持;(3)生长是否快速;(4)成材一核算问题。

四、培养物质温贮藏和种质库的建立

在液氮(-196?)条件下，加入冷冻保护剂，可使组织培养物的代谢水平降低，有利于细胞、胚状体、试管苗、愈伤组织等的长期保存。据报导，冷冻保存的胡萝卜胚状体，在保存1年后仍有再生成植株的能力，有些国家已利用此方法建立了种质库，但我国在这方面仍是空白。

在国际上一个新的动向是"人工种子"的试验。所谓“人工种子”，是指以胚状体为材料，经过人工薄膜包装的种子。在适宜条件下它萌发长成幼苗。据美国遗传公司报道，美国科学家已成功地把芹菜，苜蓿，花椰菜的胚状体包装成人工种子，并得到较高的萌发率，这些人工种子已生产并投放市场。我国科学工作者成功地研制成水稻人工种子。可见，组织培养将在遗传育种、作物改良和改革作物栽培中获得更大的成效。

范文五：植物组织培养的应用

植物组织培养的应用

快速繁殖优良植物株系

组织培养具有时间短、增殖率高和全年生产等优点，比大田生产快得多。加上培养材料和试管苗的小型化，这就可使有限的空间培养出大量个体。例如兰花(Cymbidium)、桉树(Eucalyptus)、杨树、秋海棠等植物，用一个茎尖或一小块叶片为基数，经过组织培养，一年内可以增殖到10000,100000株，繁殖速度如此快，说明组织培养对于短期内需要大量繁殖的植物，如引入的优良品种、优良单株、育种过程中优良子代的扩大等，特别有用，而且对一些难以繁殖或繁殖很慢的名贵花卉、果木及稀有植物，同样具有重要意义。

培育作物新品种

用组织培养方法培育作物新品种，已经取得了多方面的成就。例如利用组织培养解决杂交育种中的种胚败育问题，获得了杂种子代，使远缘杂交得以成功;用花药培养和对未传粉的子房进行离体培养，获得了单倍体植株，从而开辟了单倍体育种的途径;通过胚乳离体培养，获得了三倍体植株，为改良农、林、果树和蔬菜的三倍体育种提供了新的方法;此外还有利用原生质体培养及体细胞杂交进行天然突变系的筛选、外源遗传物质的导入等等。

获得无病植株

作物的病毒病害，是当前农业生产上的严重问题。尤其是营养繁殖的作物，病毒可以经繁殖用的营养器官传至下一代，以致随着作物繁殖代数的积累，病毒不仅绵延不绝，还会日益增多。其结果能使作物退化减产，甚至导致某些品种绝灭。

根据病毒在植物体内分布并不均匀的特点，用生长点进行组织培养，结合病毒鉴定，可以得到无病毒植株。这就可以使植株复壮，并能增加产量。在这方面，马铃薯(Solanum tuberosumL.)、水仙(Narcissus tazatia L. var.

chinensis Roem)、苹果、梨(Pyrus)和花椰菜(Brassica oleracea var.bo-trytis

L.)等作物，都取得了明显效果。

保存和运输种质

由于有了组织培养方法，就无需再用一代代保存种子的方法去保存种质资源，而可以将植物器官、组织甚至细胞，在低温或超低温条件下进行长期保存。将来一旦需要，就可用组织培养方法迅速进行繁殖。这样不但大大减少了一代代保存材料所浪费的人力、物力和时间，而且也减少了在保存过程中因管理不善及病虫侵害所造成的损失。另外，由于用很小的空间保存了大量的种质资源，运输时也很方便。

目前，国内外把植物组织培养已普遍应用于作物育种，并在以下几个方面取得了较大进展:

(1)单倍体育种单倍体植株往往不能结实，在培养中用秋水仙素处理，可使染色体加倍，成为纯合二倍体植株，这种培养技术在育种上的应用称为单倍体

育种。单倍体育种具有高速、高效率、基因型一次纯合等优点，因此，通过花药或花粉培养的单倍体育种，已经作为一种崭新的育种手段问世，并已开始育成大面积种植的作物新品种。在单倍体育种方面，我国科学家做出了突出贡献。1974年就育成了世界上第一个作物新品种--单育1号烟草品种。随后又育成了中花8号水稻和京花1号、京单92-2097小麦等面积栽培的作物新品种，还获得了多种作物的大量花培新品系。河南省在花培育种方面卓有成效，培育出了花培28、花配2321、峡麦1号、豫麦1号、豫麦37号、花9、花特早、豫麦60号等优良品种(系)，已累计推广700多万亩，在全国名列前茅。

(2)胚胎培养在植物种间杂交或远缘杂交中，杂交不孕给远缘杂交带来了许多困难。而采用胚的早期离体培养可以使胚正常发育并成功地培养出杂交后代，可以通过无性系繁殖获得数量较多、性状一致的群体，胚培养已在50多个科属中获得成功。远缘杂交中，可把未受精的胚珠分离出来，在试管内用异种花粉在胚珠上萌发受精，产生的杂种胚在试管中发育成完整植株，此法称为“试管受精”。用胚乳培养可以获得三倍体植株，为诱导形成三倍体植物开辟了一条新途径。三倍体加倍后可得到六倍体，可育成多倍体新品种。

(3)细胞融合通过原生质体融合，可部分克服有性杂交不亲和性，而获得体细胞杂种，从而创造新种或育成优良品种，这是组织培养应用最诱人的一个方面，目前已获得40余个种间、属间、甚至科间的体细胞杂种、愈伤组织，有些还进而分化成苗。目前，采用原生质体融合技术已经能从不杂交的植物中如番茄和马铃薯、烟草和龙葵、芥菜等获得属间杂种，但这些杂种尚无实际应用价值。随着原生质体融合、选择、培养技术的不断成熟和发展，今后可望获得更多有一定应用价值的经济作物体细胞杂种及新品种。

(4)基因工程用基因工程的方法，把目标基因切割下来并通过载体使外来基因整合进植物的基因组是完全有可能的，这项研究如果获得成功，将克服作物育种中的盲目性，而变成按人们的需要操纵作物的遗传变异，育成优良品种，目前这项研究刚刚起步，加上植物的遗传背景比原核生物更为复杂，因此，要用基因工程实现作物改良，以增加产量和改善品质，将是21世纪需要解决的一个问题。

(5)培养细胞突变体无论是愈伤组织培养还是细胞培养，培养细胞均处在不断分生状态，容易受培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而产生诱变，从中可以筛选出对人们有用的突变体，从而育成新品种。尤其对原来诱发突变较为困难、突变率较低的一些性状，用细胞培养进行诱发、筛选和鉴定时，处理细胞数远远多于处理个体数，因此一些突变率极低的性状有可能从中选择出来。例如植物抗病虫性、抗寒、耐盐、抗除草剂毒性、生理生化变异等的诱发，为进一步筛选和选育提供了丰富的变异材料。目前，用这种方法已筛选到抗病、抗盐、高赖氨酸、高蛋白、矮秆高产的突变体，有些已用于生产。

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