植物组织培养（plant tissue culture）

在无菌条件下，将外植体（植物器官、组织、花药、花粉、体细胞甚至原生质体）接种到人工配制的培养基上培育成植株的技术。

理论基础

植物细胞的全能性（植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息，从而具备发育成完整植株的遗传能力。在适宜条件下，任何一个细胞都可以发育成一个新个体。）

组织培养的基本过程

• 无菌外植体
• 脱分化
• 再分化
• 完整植株

胡萝卜组织培养示意简图

脱分化

指将已分化的植物器官、组织或细胞恢复具有分裂能力细胞群（愈伤组织，callus）的过程

愈伤组织：细胞特点分裂快、结构疏松、颜色浅而透明

再分化

使脱分化形成的愈伤组织细胞分化为胚状体（embryoid），或直接形成完整植株的过程。

芽与根形成

植物组织培养的技术条件

培养基的配制、无菌条件和培养条件

A. 培养基的配制

是植物组织培养的关键步骤。各种培养基的配方有所不同，但主要成分是相同的：

1.水分

2.矿质元素（包括必需元素和非必需元素）

3.碳源（蔗糖/葡萄糖）

4. 植物生长调节物质

• 生长素类：IAA、IBA、2,4-D和NAA等
• 细胞分裂素类：KT，6-BA、ZT等
• CTK/IAA比值：高，芽的分化；低，诱导根的分化；相等，不分化

5. 维生素：vit B1（硫胺素）是必需的，而烟酸、B6（吡哆醇）和肌醇（环己六醇）不是必需的，但对生长有促进作用，一般也添加到培养基中。

6. 有些培养基还具有有机附加物（包括氨基酸、酵母汁及椰子乳等），以促进细胞分化；

最后，将培养基的pH值调节到适当水平。

常用的培养基：

MS培养基：使用最广泛的培养基；

N6培养基：用于水稻花粉培养的培养基；

… …

B. 无菌条件

培养的整个过程中都必须保持严格的无菌条件。

1. 外植体的消毒可采用氯化汞、次氯酸钠等
2. 培养基和接种用具必须进行高温高压灭菌
3. 接种场所需用紫外线照射及用酒精擦拭
4. 培养室也要尽量保持无菌状态。

C. 培养条件

主要指光照和温度，都可由电脑进行自动控制。

植物组织培养在生产实践上的应用

1. 植物体的无性快繁及脱毒

• 无性快速繁殖--花卉、果树等园艺作物、农作物以及林木
• 无毒薯苗繁殖--利用未感染病毒的马铃薯等茎尖生长锥

优点：取材少，培养材料经济；人为控制条件，不受自然条件的影响；生长周期短，繁殖率高；管理方便，便于自动化控制等。

2. 花粉培养和单倍体育种

加速育种进程

• 小麦“花培一号”
• 烟草“单育一号”

3. 培育人工种子

将植物组织培养中产生的体细胞胚包裹在含有养分的胶囊内，可象种子一样直接播种到大田用于生产，即所谓的人工种子（artificial seed）。

4. 药用植物的工厂化生产

如从人参的愈伤细胞中提取人参皂甙；三分三（Scopolia acutangula）愈伤组织中提取莨菪碱等。

5. 原生质体培养和体细胞杂交

1. 获得新品系、新品种（细胞杂交比有性杂交可得到更多的不同类型）
2. 或研究生命活动机理等