植物的组织培养技术

重点知识归纳及讲解

 

（一）植物组织培养

1、细胞的全能性

（1）概念：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。

（2）基础：生物体的每一个细胞都含有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的全套基因。

（3）生物体内细胞没有表现出全能性，是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达，形成不同的组织和器官的结果。

2、植物组织培养的基本过程

3、实现条件

（1）离体状态；

（2）提供营养物质；

（3）提供激素（细胞分裂素和生长素）；

（4）提供其他适宜条件（如温度、酸碱度）。

4、影响植物组织培养的因素

（1）材料的选择：不同的植物组织；同一植物，材料的年龄、保存时间的长短等。

（2）营养条件：培养基、植物激素（激素的种类、比例）。

（3）环境条件：pH、温度、光照等。

5、应用

（1）快速繁殖、培育无病毒植物；

（2）生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂；

（3）制造人工种子；

（4）转基因植物的培育；

……

（二）菊花的组织培养

1、制备MS固体培养基

2、外植体消毒

3、接种

4、培养

5、移栽

6、栽培

思考：MS培养基中营养物质的作用有哪些？它与微生物培养基的配方相比有什么不同？

MS培养基中的微量元素和大量元素提供植物细胞生活所必需的无机盐；蔗糖提供碳源，同时能够维持细胞的渗透压；甘氨酸、维生素等物质主要是为了满足离体植物细胞在正常代谢途径受到一定影响后所产生的特殊营养需求。

微生物培养基以有机营养为主，MS培养基则需提供大量无机营养。无机盐混合物包括植物生长必需的大量元素和微量元素两大类。

（三）被子植物的花粉发育

（四）产生花粉植株的两条途径

（五）影响花药培养的因素

1、材料的选择

（1）亲本植株的生理状况：单核期（完全未开放的花蕾）成功率最高。

（2）亲本植株的生长条件：是否健壮。

2、培养基的组成

3、材料的低温预处理、接种密度等

（六）花药培养的实验操作

1、材料的选取

通过镜检选择花药，常用的方法是：

（1）醋酸洋红法

（2）焙花青—铬矾法

2、材料的消毒

3、接种和培养

思考：植物组织培养技术与花药培养技术有何异同？

相同之处：培养基配制方法、无菌技术及接种操作基本相同。

不同之处：花药培养的选材非常重要，需事先摸索时期适宜的花蕾；花药裂开后释放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养基；花药培养对培养基配方的要求更为严格。

课外拓展

植物细胞全能性的揭示

植物细胞的培养过程，一般先是从消毒的植物的根，茎或叶片上切取一些小块组织，然后将它们放在含有适当营养物质和生长调节物质（激素）的灭菌试管培养基上进行培养。组织块切口处的细胞像在整体植株上一样，因创伤而发生脱分化，成为分裂的细胞，并且可以继续不断地进行分裂增殖，形成愈伤组织（一种相对没有分化的细胞团）。通过营养物质和生物调节物质的适当配比，可以从这种愈伤组织诱导出芽和根的顶端分生组织，并可由此再生出新的植株。

这种愈伤组织培养物可以放在摇床上，通过试管液体悬浮培养分散成单细胞。这种单细胞具有丰富的细胞质、小型的液泡和大的细胞核，具有胚性细胞的特征。

这种细胞在适宜的培养基中可发育成胚状体，然后再继续发育成植株。这种从单个体细胞分裂、分化、发育成胚状体的过程，与受精卵分裂、分化和发育成胚的过程很相似。通过细胞壁的水解酶——纤维素酶和果胶酶除去细胞壁，获得分离的原生质体，然后通过原生质体培养也可产生再生植株。广泛的研究结果表明，几乎植物体上所有各部分的组织细胞，包括根、茎、叶，花药、子房及幼胚等，均可通过诱导出来的培养细胞再生新植株。这些结果说明，植物体的每个生活细胞都具有遗传上的全能性。从这方面说，植物细胞的培养优于动物细胞。

然而，培养的植物细胞全能性的表达，在不同植物种类之间，甚至在同种植物的不同基因型之间都有很大的差别。大量的试验结果表明，有些植物种类，如烟草、胡萝卜、番茄、矮牵牛，拟南芥、油菜、马铃薯、甘蔗等，它们的培养细胞很容易再生出新植株，并在继代培养中，能够长时期地保持其全能性的表达。许多重要的农作物，诸如小麦、玉米、水稻、大豆、棉花等，它们中的一些品种或品系的培养细胞也能诱导出再生植株；但是。它们许多品种的培养细胞却难以进行再分化；即使能表达的品系，在多次继代培养后，也会丧失其全能性的表达能力。当然，这可能与我们人类现时的认识水平不够有关。因此，除继续深入探讨全能性的表达条件外，在我们现时的试验研究中，选择一个好的，能获得全能性表达的基因型，对于达到预期成功的目标具有极为重要的意义。