植物无糖组织培养技术的研究进展及应用
杨长友20111109035
（生物化学与分子生物学，生命科学学院，重庆师范大学，重庆401331）
摘要：植物无糖组织培养作为一种新型的组织培养模式可以有效地防止污染并能显著地促进组培苗的生长，尤其是增强组培苗的生根能力。植物无糖组织培养目前的研究重点在于CO2浓度调节、培养基质的改进以及新型培养容器的研制等方面。到目前为止，无糖组织培养技术已经成功地应用于多种植物的组织培养当中。虽然现今无糖组织培养技术还存在前期投入较大、对设备的要求相对较高等问题，但随着研究的不断深入，无糖组织培养技术将在植物工厂化、规模化生产中发挥重要的作用，应用前景将会越来越广阔。
关键词：无糖组织培养；培养容器；培养基质；应用
植物组织培养技术的优点在于快速繁殖、脱去病毒和种质资源保存，其中应用最为广泛的是快速微繁殖。但由于在传统的组培技术中使用的是含糖培养基，杂菌很容易侵入培养容器并在培养基中繁殖，造成培养植物的污染。为了防止杂菌侵入，我们通常采用密闭性很强的容器, 置于一定的光照条件下以一定的明暗周期恒温培养，组培苗依靠培养基中的糖进行异养生长。但培养容器内通常气体流动性差，相对湿度高，CO2浓度不足，使培养植物生长缓慢，并且容易出现形态及生理异常，同时也大大提高了人工费用[1]。以上诸多不利因素都严重制约了组培技术的发展及推广。为了解决组培技术中存在的这些问题，20世纪80年代末，日本千叶大学古在丰树教授发明了一种全新的植物组织培养技术——无糖组织培养技术[2]。他首先研究发现容器中的小植株也具有光合自养能力, 从而考虑改变植株的营养方式以CO2作为植株的碳源，同时改善植株的生理和能量代谢，使植株更好的发挥自身的光合能力，降低生产成本[3]。无糖组织培养技术将环境控制技术和组培技术有机的结合起来，在环境因子的调节、培养基质以及培养容器等方面较传统组织培养有很大的改进，利用工程技术手段调控组培微环境的空气、光照、湿度等影响因子，使植株的生长环境更接近于自然状态，以达到促进植物体自养生长，提高幼苗的质量和产苗率，缩短培养周期的目的[4]。
1996年，无糖组织培养技术开始引入我国，并逐渐得到应用。它是一种全新的植物组织培养技术，该技术的应用打破了传统组培必须用糖的观念，有效地提高了组培苗的生根率和移栽成活率[5]。
1 植物无糖组织培养技术的概念
植物无糖组织培养技术（Sugar-free micropropagation）又称为光自养微繁殖技术，是指在植物组织培养中改变碳源的种类，以CO2代替糖作为植物体的碳源，通过输入CO2气体作为碳源，并采用微环境控制技术控制影响组培苗生长发育的环境因子，提供适宜植株生长的温度、湿度、光照、气体、营养等条件，促进植株光合作用，使组培苗由兼养型转变为自养型，进而生产优质种苗的一种新的植物微繁殖技术。植物无糖组织培养技术是环境控制技术和组织培养技术的有机结合，又称为光自养微繁殖技术（Photoautotrophic micropropagation），该技术是由日本千叶大学的古在丰树教授于1980年提出和发明的，目前已经受到广泛关注，在许多国家和地区得到了推广应用。
2植物无糖组织培养技术的特点及优势
2.1 植物无糖组织培养技术的特点
2.1.1 CO2代替了糖作为植物体的碳源
在传统的植物组培快繁技术中，小植株以糖（如蔗糖、白砂糖、果糖等）作为主要碳源进行异养或兼养生长，糖被看作是植物组织培养中必不可少的物质。而无糖组培快繁技术中则用CO2替代糖作为小植株生长的唯一碳源，通过自然或强制性换气系统供给小植株生长所需CO2，使其在人工光照下，吸收CO2进行完全的自养生长，在一定程度上避免了微生物的污染。
2.1.2 培养容器的改变
在传统的组织培养中，由于培养基中糖的存在，为了防止污染，一般使用或者说只能使用小的培养容器。而无糖培养在培养过程中不使用糖及各类有机物质，极大地避免了污染的发生，使各类大型培养容器的使用成为可能，可以根据培养材料和生产规模的需要选用不同规格的培养容器，小至试管，大至培养室。
2.1.3多孔的无机材料作为培养基质
在传统的组织培养中，通常使用琼脂作为培养基质，它的透气性差，不利于水分、气体和营养物质的移动和吸收。无糖组织培养在基质的选择上相对广泛，主要是一些多孔的无机基质，如蛭石、纤维、珍珠岩、成型岩棉、石沙子等，这些基质具有良好的透气性，可以极大地提高小植株的生根率和生根质量[6]，而且与琼脂相比，这些无机基质价格相对低廉，节约了培养成本。
2.1.4环境控制促进植株的光合速率
在传统的组织培养中，很少对植株生长的微环境进行研究，研究的重点是放在培养基的配方以及激素的用量和有机物质的添加上。而无糖组织培养技术是建立在对培养容器内环境控制的基础上，根据容器中植株生长所需的最佳环境条件（如光照强度、CO2浓度、环境湿度、温度、培养基质等）来对植株生长的微环境进行控制，最大限度地提高小植株的光合速率，促进植株的生长。
2.2植物无糖组织培养技术的优势
植物无糖组织培养技术理论上适用于所有植物，包括木本植物、草本植物、藤本植物、C3植物、C4植物和CAM植物。到目前为止, 植物无糖组织培养技术已经在60 多种植物上取得成功，昆明环境科学研究所对非洲菊、康乃馨、满天星、彩星、勿忘我、彩色马蹄莲、洋桔梗、草莓、菠萝、马铃薯、甘蔗、甘薯等多种植物进行了无糖组培快繁的研究，并取得成功[7]。植物无糖组织培养技术与传统的有糖培养相比，无糖组织培养技术显示出其特有的优势：
（1）通过人工控制动态调整优化植物生长环境，为种苗繁殖生长提供最佳的CO2浓度、光照、湿度、温度等环境条件，促进了植株的生长发育，苗齐、苗壮；
（2）继代与生根培养过程合二为一，培养周期缩短了40%以上；
（3）大幅度减少了植物繁殖生产过程中的微生物污染率；
（4）消除了小植株生理和形态方面的紊乱，种苗质量显著提高；
（5）植株的生根率和成苗率显著提高，特别是对于木本植物来说，无糖组织培养技术能显著改善根的质量，提高生根率，使得种苗驯化期间的成活率大幅度上升，并且使复杂的驯化过程得以简化；
（6）节省投资，降低生产成本，与传统的微繁殖技术相比，种苗生产综合成本平均降低30%。（7）组培生产工艺的简单化，流程缩短，技术和设备的集成度提高，降低了操作技术难度和劳动作业强度，更易于在规模化生产上推广应用；
（8）培养不受培养容器的限制，可实现穴盘苗商业化生产，也可实现大规模容器自动工厂化生产。
3植物无糖组织培养技术的研究重点
3.1植物无糖组织培养中CO2浓度的调控
植物无糖组织培养的理论依据是容器内小植株具有的光合作用能力。研究表明[8]，只要具有20mm2含有叶绿素的叶片，植物就能独立进行光合作用。无糖组织培养技术的一个重要特征是由CO2气体代替糖作为碳源，以减少微生物的污染和促进小植株的光合作用。Vyas 和Purohit研究发现[9]，以蔗糖作为碳源和CO2的气体环境都可以促进毛白杨试管苗芽的分化和生长，当碳源缺乏时，芽会出现褐化现象，并且在30d之内死亡；但是在10.0 g /m3的CO2浓度下，试管苗的生长状况比在3%的糖浓度下的生长状况好，在CO2和糖同时作为碳源并且CO2的浓度为0.6g/m3的时候，试管苗芽的生长速度接近于常规培养条件下的两倍。李宗菊等[10]研究发现，在任何糖浓度（0 %、1 %、3 %）下，CO2富集处理的植株重量（包括干重和鲜重）随时间增加的量比非CO2富集处理的大，而无糖培养时，CO2富集处理的增重效果最好。
屈云慧等[11]研究发现，在彩色马蹄莲试管苗无糖生根培养中，1000 ~ 1200mg/L浓度的CO2已可满足组培苗正常生长光合作用的需求。他们同时还发现CO2的初始通气时间对彩色马蹄莲试管苗的生根也有一定影响，最佳CO2初始通气时间为培养的第6天，较早通气的植株在培养后期普遍出现叶片发黄、植株生根率低等现象，通气时间较晚的小植株的各项观察指标均较低，植株生长缓慢，种苗质量明显较差。
3.2植物无糖组织培养中培养基质的改进与研究
传统组织培养方式多以琼脂作固体培养基，基质的透气性差，不利于养分、水分和气体的移动。在植物无糖组培中可用化学纤维、珍珠岩、纸卷、蛭石、塑料泡沫、石棉、陶棉、沙子等多孔的无机材料代替琼脂作培养基，由于其良好的透气性，可改善根际环境，促进小植株生根[12,13]，而且多孔的无机材料与琼脂相比价格低廉，可节约培养成本。同时，在培养基中添加一定浓度的激素可促进植物无糖组培苗的生长。
3.3植物组织培养的新型培养容器研究
在传统的组织培养中，通常采用容积较小的培养容器以降低培养基中糖引起的污染，但这些容器中的空气流动性一般较差，相对湿度较高，CO2浓度较低。研究表明，较高的相对湿度可导致试管苗叶片的结构发生变化，蒸腾拉力降低，影响了组培苗的正常生长[14]。在较高的光照强度和CO2浓度下，良好的空气流动性对组培苗的生长有促进作用。而在组织培养暗期进行降低气温的变温管理，同时在培养后期适当降低相对湿度，可明显提高组培苗质量[15]。据报道[16]，昆明市环境科学研究所开发的组培容器，依据日光灯管长度和培养架的宽度设定体积为120 L、培养面积为5610 cm2，能够进行多层立体式培养，可同时控制容器内的CO2浓度、气体流动速度、温度和相对湿度等指标，不仅解决了传统培养容器中空气流动性差的问题，降低了培养过程中的相对湿度，还有效地利用了光源和培养面积，降低了能量消耗和培养成本。目前已有不少学者和公司致力于无糖培养法相关设备的开发。例如，日本的古在丰树、材真纪夫等研发了组培容器换气的透气滤菌膜、营养液循环大型容器、侧光靠近照明技术及相应的光导纤维照明设备、新式全自动控制培养箱等。
1986 年Mousseau 首次对番茄组培苗进行了CO2富集处理，发现进行光合兼养的组培苗（基质中含糖）的干物质积累增加31%，而进行光合自养的组培苗（基质中不含糖）的干物重积累却增加了100% [17]。
4植物无糖组织培养技术的应用及存在的问题
4.1 植物无糖组织培养技术的应用
无糖组织培养技术由于具有降低污染率、适于大规模培养、成本低等优点，目前已经在许多植物中得到了广泛的应用。
4.1.1 无糖组织培养技术在花卉研究中的应用
自20世纪中期以来，组织培养技术在花卉组培快繁领域开始得到广泛应用，在开发具有自主知识产权的花卉新品种、培育脱毒花卉种苗等方面都起到了至关重要的作用。但与其它植物的组织培养一样，培养过程中出现的褐化、污染、生根率低和移栽成活率低也是制约某些花卉组培发展的瓶颈。随着无糖组培快繁技术的逐渐成熟和推广，该技术在花卉组培快繁方面表现出了明显的优势，如云南省农业科学院花卉研究所科研人员对康乃馨、非洲菊、满天星、等植物进行了无糖组培技术研究。结果表明，组培苗污染率降低了50%，生根率提高了13.2%，叶片数增加69. 6%，移栽成活率提高12. 5%，组培苗培养成本降低20%左右。屈云慧等[18]比较了传统有糖培养和无糖培养条件下情人草组培苗的生根状况，与传统的培养方法相比，无糖培养效果好，植株生根快、健壮且根系发达。
4.1.2 无糖组织培养技术在中草药研究中的应用
我国药用植物资源丰富，人们对药用植物的利用主要是以采挖和消耗大量的野生植物资源为代价，这必将导致某种中草药资源匮乏甚至灭绝，而且生态环境的日益恶化，也加快了药用植物资源日益减少。由于植物组织培养具有不受地区、季节与气候限制，便于工厂化生产等优势，因此运用组织培养技术快速繁殖药用植物种苗，对于缓解药用植物资源匮乏和不足具有重要的作用，如在石斛、薯蓣、丹参等中药材的繁殖中都得到了广泛的应用。与其它植物一样，培养过程中的污染、褐化、生根率和移栽成活率低也是该技术在中草药研究中亟待解决的问题。而无糖组织培养技术的应用则有效地解决了上述问题。和世平[19]以通过组织培养产生的半夏不定芽为材料，研究了微环境调控条件下，半夏无糖组培苗营养生长和光合生理对增施CO2的响应，确定了半夏无糖组培苗进行光合作用的最适CO2浓度。占艳等[20]对半夏无糖组培苗与有糖组培苗的根、叶显微结构进行了比较，结果表明，半夏无糖组培苗叶片具有发育较好、较厚的栅栏组织和海棉组织，细胞排列紧密有序，中脉发达，且叶表皮具有蜡质层。
4.1.3 无糖组培快繁技术在其他发面的应用
无糖组培快繁技术除在花卉和中草药的研究中得到了应用之外，在马铃薯、草莓[21]、花椰菜[22]等植物的组培快繁中也得到了相应的应用。
4.2植物无糖组培技术在应用中存在的问题
植物无糖组织培养技术虽然具有很多优点, 但并不是完美的, 在实际应用中存在的问题主要表现在:
（1）需要精细而复杂容器内环境控制技术：这需要对植物的生理特性及与外界环境的互动关系、容器内外的环境及物理调控有比较深入的了解；
（2）增加了环境调控费用：主要是增加了光照强度和CO2供应量；
（3）培养的植物材料受到限制：植物无糖组织培养需要高质量的芽和茎、需要一定的叶面积；适用于继代和生根培养而不适于茎尖培养；适于以茎断方式增殖而不适于芽增殖的植物。
5植物无糖组织培养技术的发展前景
现今无糖组织培养技术存在的主要问题是：前期投入较大，对设备的要求相对较高。另外，对于培养中的各个环境因子的作用机理的研究还不够透彻，以及相互关联的环境因子的最佳比率还没有一个明确的结论。随着理论研究的不断深入及相关配套设备的完善，无糖组织培养技术也必将成为今后组培生产的一种重要手段。无糖组织培养技术作为一种新型的培养方法，打破了传统组织培养中植株依靠糖进行异养生长的培养方式，克服了传统组培中的一些缺点，解决了制约传统组培快繁中的瓶颈问题。通过调整组培的微生态环境，如光照强度、CO2浓度、培养基质等，在一定程度上降低了组培苗的污染率，缩短了培养周期，提高了生根率和移栽率。随着无糖组培理论研究的不断深入和相关设备的日益完善，该技术必将在更多的植物组培快繁中得到推广和应用，在植物工厂化、规模化生产中发挥更大的作用。
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《植物组织培养技术》课程标准 1概述 1.1课程性质 本课程是生物技术及应用专业的一门专业核心课程，是一门理论性和实践性较强的应用性科学。是培养基配制工、组培接种工、组培技术研发工和组培室（车间）主管必须的技能课程。 通过本课程的学习，培养生物技术及应用专业四大核心职业能力之一的植物组织培养技术应用能力，使学生具备植物组织培养的基本知识，能准确配制培养基，熟练无菌操作，培养出组培苗木，能科学设计培养方案，科学调控培养条件，正确分析解决组培异常问题，保证组培苗质量，获得从事植物组培技术应用岗位工作的职业能力，同时具备组织培养工的职业素养、自主学习能力和持续发展能力，为今后从事苗木组培快繁与脱毒工作奠定基础。 本课程以生物科学基础、应用化学、园艺植物识别等理论和实践课程为基础。 1.2课程基本理念 1.2.1指导思想 以教高［2006］16号文件精神为指导，以提高教学质量为目标，以组培岗位需求为导向，以校企合作为基础，以国家职业技能鉴定考核大纲和相关行业标准为依据，以创新课程体系和改革教学内容为重点，遵循学生认知规律、高职教育规律和农业生产特点，校企合作开发行动导向式项目课程，准确把握课程定位，科学制定课程标准，整体优化教学过程，加强教学质量监控，促进学生全面发展。 1.2.2基本原则 ――坚持校企合作、工学结合的原则。在我校“4-1-1”工学结合人才培养模式（即前4学期主要在校学习，第5学期顶岗实训，第6学期就业实习）改革的大框架下，在完成组培岗位与职业能力分析与课程分析的基础上，校企合作开发课程，实施工学结合、理实一体化教学。 ――从岗位面向及具体的工作职责、工作任务与任职条件出发，并着眼于行业未来发展，以发展的眼光全面统筹、科学设计教学内容的结构与体系，体现教学目标的针对性、教学内容的实用性、科学性和教学设计的导向性、教学方法手段的适用性、有效性。 ――坚持教学内容标准与国家职业资格与技术等级认证和行业、企业标准充分融合。 ――坚持以学生为本的原则。本着“优者成才，能者成功，人人成长”的育人理念，按照“走出教室练，进入项目干，跟着企业走，随着季节转”的教学理念，教学设计与实施切实遵循高职学生认知规律、高职教育规律，符合职业能力形成需求，尊重个体需要，注重学生的可持续发展。 ――坚持教学方法手段的创新，充分发挥现代教育技术的作用效果。 ――树立“能力本位”现代高职考试观，以考促训，以赛促练，充分发挥考试的导学促教作用。 ――坚持“五化”要求，体现“六性”特点。所谓“五化”即教学场景真实化、教学过程工作化，教师师傅化，学生员工化，知识、能力与素质培养同步化，做到教学做考四合一；所谓“六性”，即课程结构内容设计与教学体现职业性、实践性、实用性、开放性、多元性、整体性。 1.3课程设计思路 本课程是依据生物技术及应用专业就业岗位（群）与职业能力分析表中的苗木组织培养项目设置的。总体设计思路是：校企合作开发项目课程。通过“岗位工作任务与职业能力”的分析，明确组培企业各工作岗位的目标、任务、职责与任职要求，并结合专业人才培养目标，确定课程目标；参照国家职业资格与技术等级要求，并从高职教育为区域经济发展服务的角度出发，针对组织培养在农业上的种苗繁育应用领域，选取与辽宁乃至北方地区科研、生产相结合，能够培养学生职业能
…………号… 座………………线………… 号… 学………………………封级 班…………………………别… 系…密………………名… 姓………植物组织培养在花卉生产上的应用 摘要： 植物栽培技术虽然发展比较晚，但是在经过20世纪后的几十年，经过众多科学家的努力与奋斗，这项技术越来越完善，越来越成熟。尤其近40年以来，植物组培技术已渗透到植物生理学、病理学、遗传学、药学、育种以及生物化学等各个研究领域，为快速繁育优良品种，培育无毒苗木，进行突变筛选培育，药用植物工厂化生产，种质保存和基因库建立等方面开辟了新途径，成为生物学科中的重要研究技术和手段之一。现如今，植物组织培养技术具有保持花卉优良性状、培育脱毒苗木、保存种质资源等优质，根据这些优势，植物栽培技术也被广泛应用于花卉的种苗繁殖与生产之中。 关键字： 植物组织培养；快繁；花卉 1花卉产业介绍 在我国随着人民生活水平和文化素养提高，花卉消费这一时尚已逐步进入家庭，这是一个巨大的消费市场。全国各地兴起许多花卉交易市场，对这种发展趋势又起着推波助澜的作用。组培苗具有无杂菌、优质、均匀、分蘖性强、繁殖率高、批量生产、周年供应、便于运输等优点。 2花卉领域中组织栽培优势
2.1脱毒及快繁 植物生长在自然环境下，十分容易受到病毒的感染。植物感染病毒后，虽然未必死忙，但却会引起产量下降，品质变劣，观赏价值下降。采用无性繁殖的植物，在繁殖过程中病毒可通过营养体进行传递，逐代积累，使病毒病的危害更为严重。 为保持植物体原有的优良晶质和经济价值，达到无病源菌化，其前提就是使无病无菌植物体再生。最有效的方法就是使用植物组织培养法之一的茎尖生长点培养法。这种培养技术最先应用于花卉。宿根性茬卉有康乃馨、菊、大丁草、丝石竹、补血草;球根性花卉有百合、小苍兰、唐葛蒲、茸尾、柱顶红;还有花木类的蔷薇、杜鹃花等都已广泛应用。 作为无病无菌植物体再生的手段，主要有两方面: (1)培养茎尖生长点，获得一顶一芽一株植物体; (2)由茎尖长成愈伤组织再分化形成大量植物体。 由于后者有出现植物体变异的可能性，不应考虑克隆。茎尖生长点就是芽顶端直径为 0.6一 0.1毫米的半球形组织。在这部分，病源体(病毒、病菌)含有的浓度比其他任何部位都低。无病毒植物体和无病无菌植物休再生的优点在于可以避免因病害造成的生产量和品质的损失.，提高经济效益，具体表现在: (1)花卉色泽鲜艳; (2)每一花茎的着花数增加; (3)植株生长的速度和能力增加; (4)栽培管理的劳动量减少;伍)单位面积产量增加等等。这些优点在受到病害的植物体是不存在的，因此很有价值。 2.2大量快速繁殖
植物组织培养的应用及 发展前景 集团档案编码：[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]
植物组织培养技术应用及进展 摘要：本文综述了植物组织培养理论的发展，重点论述其再脱毒、快繁、育种与有机化合物工业生产以及种质资源的保存等方面的应用，并对应用的前景作简单的展望。 关键词:植物组织培养；应用；进展 中图分类号： 1.理论起源 19世纪30年代，德国家施莱登和德国动物学家创立了细胞学说，根据这一学说，如果给细胞提供和生物体内一样的条件，每个细胞都应该能够独立生活。1902年，德国植物学家哈伯兰特在的理论是植物组织培养的理论基础。1958年，一个振奋人心的消息从传向世界各地，美国植物学家斯等人，用韧皮部的细胞进行培养，终于得到了完整，并且这一植株能够开花结果，证实了哈伯兰特在五十多年前关于细胞全能的预言。 植物组织培养的简单过程如下：剪接植物器官或组织——经过（也叫去分化）形成愈伤组织——再经过形成组织或器官——经过培养发育成一颗完整的植株。 植物组织培养的大致过程是：在无菌条件下，将植物器官或组织（如芽、茎尖、根尖或花药）的一部分切下来，用纤维素酶与果胶酶处理用以去掉细胞壁，使之露出原生质体，然后放在适当的人工上进行培养，这些器官或组织就会进行，形成新的组织。不过这种组织没有发生分化，只是一团薄壁细胞，叫做。在适合的光照、温度和一定的营养物质与激素等条件下，愈伤组织便开始分化，产生出植物的各种器官和组织，进而发育成一棵完整的植株。 植物组织培养即植物无菌培养技术，又称离体培养，是根据植物细胞具有全能性的理论，利用植物体离体的器官如根、茎、叶、茎尖、花、果实等）组织（如形成层、表皮、皮层、髓部细胞、胚乳等）或细胞（如大孢子、小孢子、体细胞等）以及,在无菌和适宜的人工培养基及光照、温度等人工条件下，能诱导出愈伤组织、不定芽、不定根，最后形成完整的植株的学科 2.植物组织培养发展简史 植物组织培养是20世纪30年代初期发展起来的一项生物技术。它是在人工配制的培养基上，于无菌状态下培养植物器官、组织、细胞、原生质体等材料的方法。 植物细胞的全能性是植物组织培养的理论基础。20世纪初，曾有人提出能否将植物的薄壁细胞培养成完整植株研究者从胡萝卜根的韧皮部取下一块组织，并在液体培养基中培养，使其分化出了愈伤组织，从愈伤组织又得到胚状体，胚状体转移到固体培养基上继续培养后，获得了完整的胡萝卜试管植株。经过栽培，此植株能够正常生长并开花结果，其种子繁衍出来的后代与正常植株的种子所繁衍出的后代别无二致。根据此实验可以得出以下结论：即不经过有性生殖过程也能将植物的薄壁细胞培养出与母体一样的完整植株。由于植物的每个有核细胞都携带着母体的全部基因，故在一定条件下，它们均能发育成完整植株，这就是所谓的植物细胞全能性。
植物组织培养研究进展 摘要 植物组织培养技术作为一种科研手段,发展异常迅猛。从组织培养的原理、培养过程中遇到的问题以及前景和展望这3方面综述了我国近几年植物组织培养的新研究。 关键词: 组织培养；存在问题；措施；发展 20 世纪后半叶，植物组织培养发展十分迅速，利用组织培养，不仅可以生产大量的优良无性系，并可获得人类需要的多种代谢物质；细胞融合可打破种属间的界限，克服远缘杂交不亲和性障碍，在植物新品种的培育和种性的改良中有着巨大的潜力；还可获得单倍体、三倍体及其它多倍体、非整倍体；组织培养的植物细胞也成为在细胞水平上分析研究的理想材料[1]。因此，植物组织培养广泛应用于植物科学的各个分支，如植物学、植物生理学、遗传学、育种学、栽培学、胚胎学、解剖学、病理学等，并广泛应用在农业、林业、医药业等多种行业，产生了巨大的经济效益和社会效益，被认为是一项很有潜力的高新技术。 1组织培养的基本原理 1.1植物组织培养的概念 植物组织培养技术是指在无菌条件下，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，或长成完整的植株的技术[2]。 1.2植物组织培养的依据 植物组织培养的依据是植物细胞“全能性”及植物的“再生作用”。1902年，德国著名植物学家GHaberlanclt根据细胞学理论[3]，大胆地提出了高等植物的器官和组织可以不断分割，直到单个细胞，即植物体细胞在适当的条件下具有不断分裂和繁殖，发育成完整植株的潜力的观点。1943年，美国人White在烟草愈伤组织培养中, 偶然发现形成一个芽, 证实了GHaberlanclt的论点[4]。在许多科学家的努力下，植物组织培养技术得到了迅速发展，其理论和方法趋于完善和成熟，并广泛应用产生了巨大的经济效益和社会效益。 1.3培养基的选择 组织培养的基础培养基有MT、MS、SH、White等[5]。由于不同植物所需要的生长条件有所不同，会对培养基做一些不同的处理，一般采用较多的是MS。组织培养采用固体培养基的较多，但只有在植物周围的营养物和激素被吸收，如果其他残留的培养基也能被利用，对工厂化生产的成本减少方面有很大的帮助。董雁等[6]利用回收转换后废弃的继代培养基，加入原继代培养基30 %浓度母液的培养基，培养效果与原继代培养基的基本相同，说明继代培养基再利用是可行的，这为规模化组培育苗开辟了新的途径。杜勤[7]等在无外源激素条件下，研究液体和固体培养基对黄瓜子叶培养器官分化的影响，结果用液体培养基直接诱导花芽率更高，分化高峰期出现的时间也更早，说明液体培养基对外植体的生长更有利，只是固体培养基更易操作而被较广泛应用。 2植物组织培养过程中存在的问题 2.1 污染问题 组织培养过程中的污染包括内因污染和外因污染。内因污染指由于外植体的表面或者内部带菌而引起的污染；外因污染则是主要由环境污染和操作不当引起，是指在接种或培养过程中病菌入侵，例如培养基、接种工具和接种室消毒不严格以及操作不规范等[8]。 针对植物组织培养中污染产生的原因，应从以下2个方而着手来控制污染。一是控制外植体自身带菌，外植体的表而带菌可以经过一系列的杀菌处理来减少；而外植体的内部带菌是不
国内外植物组织培养技术的差距 姓名：*** 学号：********* 指导教师：*** 专业班级：生物工程2009级1班 完成日期：2012-06-05
摘要 植物组织培养技术是农业生物技术中最早实现产业化并取得显著经济效益和社会效益的领域，在理论研究和生产实践中具有广泛的应用价值。通过对国内外植物组培的发展概况以及技术差距的分析，指出了我国植物组织培养技术的发展现状、目前存在的主要问题和应采取的措施，并对植物组织培养技术的发展作了展望。 关键词：组织培养概况差距展望 Abstract The plant tissue culture technology is agricultural biotechnology as the first realized industrialization and get a remarkable economic and social benefits of the field, in the theoretical research and production practice has wide application value. Through the domestic and international plant tissue and the development situation of the technology gap analysis, and pointed out the plant tissue culture technology's development present situation, the existing problems and the measures should be taken, and the development of plant tissue culture technology are discussed. Key words：Tissue culture situation gap looking
组培的应用工厂化育苗 摘要：组织培养快速繁殖由于种苗在培养瓶中生长，立体摆放，所需要的空间小，节省土地。生产可按一定的程序严格执行,生产过程可以微型化、精密化，能最大限度发挥人力、物力和财力,取得很高的生产效率。 关键词：组织培养工厂化育苗 植物的组织培养是根据植物细胞具有全能性这个理论，近几十年来发展起来的一项无性繁殖的新技术。植物的组织培养又叫离体培养，指从植物体分离出符合需要的组织.器官或细胞，原生质体等，通过无菌操作，在人工控制条件下进行培养以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品的技术。也指在培养过程中从各器官上产生愈伤组织的培养，愈伤组织再经过再分化形成再生植物。 植物组织培养的大致过程是：在无菌条件下，将植物器官或组织（如芽、茎尖、花药）的一部分切下来，用纤维素酶与果胶酶处理用以去掉细胞壁，然后放在适当的人工培养基上进行培养，这些器官或组织就会进行细胞分裂，形成新的组织。不过这种组织没有发生分化，叫做愈伤组织。在适合的光照、温度和一定的营养物质与激素等条件下，愈伤组织便开始分化，产生出植物的各种器官和组织，进而发育成一棵完整的植株。 植物组织培养是在一定的场所和环境下，人为提供一定的温度、光照、湿度、营养、激素等条件，极利于高度集约化和高密度工厂化生产，也利于自动化控制生产。它是未来农业工厂化育苗的发展方向。它与盆栽、田间栽培等相比省去了中耕除草、浇水施肥、防治病虫等一系列繁杂劳动，可以大大节省人力、物力。 组织培养的特点：1占用空间小，不受地区、季节限制2培养脱毒作物 3培养周期短 4可用组培中的愈伤组织制取特殊的生化制品 5可短时间大量繁殖用于拯救濒危植物6可诱导之分化成需要的器官7解决有些植物产种子少或无的难题，8不存在变异，可保持原母本的一切遗传特征9投资少，经济效益高而组培在时间生活中应用最广泛的是工厂化生产。 随着我国市场经济的进一步发展和人民生活水平的不断提高，对各类苗木的数量、质量和纯度的要求也越来越高，一般常规的苗木繁殖技术已难以保证大规模迅速发展的需求。于是应用现代高新技术——植物组织培养快速繁育优良品种
植物组织培养的研究进展和发展趋势 （甘肃农业大学生命科学技术学院植物生物技术，甘肃兰州730070） 摘要:植物组织培养是根据植物细胞具有全能性的原理而发展起来的一门生物技术。本文简要概述了植物组织培养的概念及研究进展，较全面的综述了植物组织培养新技术以及在快繁脱毒、育种、种质资源保存、次生代谢物提取、基因转化等方面的研究现状，最后展望了植物组织培养的发展趋势。 关键词：组织培养；研究进展；发展趋势 Research Progress in Plant Tissue Culture and trends (College of life science and technology of plant biotechnology of Gansu Agricultural University,gansulanzhou 730070) Abstract: Plant tissue culture plant cells are totipotent under the principle and developed a biotechnology. This article provides a brief overview of the concepts and plant tissue culture research, a more comprehensive overview of plant tissue culture propagation of new technologies as well as in detoxification, breeding, germplasm conservation, extraction of secondary metabolites, and other aspects of gene transfer research status , Finally, the future trends in plant tissue culture. Key words: organizational culture; research status; trends 引言 植物组织培养是20世纪之初，以植物细胞全能性为理论基础发展起来的一门新兴技术，是指在无菌条件下，将离体的植物器官、组织、细胞以及原生质体，在人工配制的环境里培养成完整的植株，也称离体培养或植物克隆。自1902年德国科学家Haberlandt提出植物细胞具有全能性理论, 到1934 年美国White 等用番茄根进行离体培养证实这一观点以来,植物离体培养技术在基础理论和应用研究，已广泛应用到植物生理学、病理学、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[1]。近年来，随着 科学技术的不断发展，植物组织培养新方法和新技术不断涌现，研究重点也由器官、细胞水平向分子、基因方向转移。21世纪，生物技术是最有生命力的一门学科，而植物组织培养作为一种基本的试验技术和基础的研究手段，被认为具有巨大的潜力，现就植物组织培养技术研究进展做一简单综述。 1在植物育种上的应用 植物组织培养技术对培养有粮作物品种开辟了全新的途径。目前，国内外已
组培的研究进展及发展趋势 植物组织培养是根据植物细胞具有全能性的原理而发展起来的一门生物技术。简要概述了植物组织培养的概念及研究进展，较全面的综述了植物组织培养新技术以及在快繁脱毒、育种、种质资源保存、次生代谢物提取、基因转化等方面的研究现状，最后展望了植物组织培养的发展趋势。 关键词：组织培养；新技术；应用现状；发展趋势 植物组织培养是20世纪之初，以植物细胞全能性为理论基础发展起来的一门新兴技术，是指在无菌条件下，将离体的植物器官、组织、细胞以及原生质体，在人工配制的环境里培养成完整的植株，也称离体培养或植物克隆。自1902年德国科学家Haberlandt提出植物细胞具有全能性理论, 到1934年美国White 等用番茄根进行离体培养证实这一观点以来,植物离体培养技术在基础理论和应用研究，已广泛应用到植物生理学、病理学、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。近年来，随着科学技术的不断发展，植物组织培养新方法和新技术不断涌现，研究重点也由器官、细胞水平向分子、基因方向转移。21世纪，生物技术是最有生命力的一门学科，而植物组织培养作为一种基本的试验技术和基础的研究手段，被认为具有巨大的潜力。 一、植物组织培养新技术的研究 随着科学技术的发展和对植物组织培养技术的不断深入研究，一些新的培养方法和技术不断出现，为植物组织培养技术的不断优化和发展提供了新的途径。 1.新型光源的应用 光是植物生长发育必不可少的重要因素之一，光照长短、光质、光周期对植物的生长、形态建成、光合作用、新陈代谢以及基因表达均有调控作用。传统的组织培养光源灯普遍存在寿命短、发热量大且不均以及发光效率不理想等缺点。LED作为植物组织培养光源早在1991年就有栽培试验。研究发现, 光质比例和光照强度可调的LED 光源比通常植物组织培养使用的荧光灯更能有效地促进试管苗的光合作用和生长发育。蒋要卫利用LED作为大花蕙兰组培苗光源的研究发现, LED光源可以显著改善大花惠兰试管苗的生长状况和提高其品质。日本的田中道男等运用阴极荧光灯( CCFL)作为文心兰试管苗光源, 结果表明其地上部干、鲜重和试管苗的高度都有显著提高。另外田中道男等利用SILHOS 作为生菜组织培养光源, 获得了高质量的组织培养苗。目前LED是组织培养中最有效的人工照明光源，而CCFL等新型光源是未来发展的主要方向。 2.开放组织培养技术 传统的植物组织培养属于严格的封闭式培养，因而造成灭菌成本偏高、培养基易污染、外界环境调控难度大等缺点。而开放组织培养新技术是在外加抗菌剂的条件下，使植物组织培养脱离严格无菌的操作环境，在自然开放的有菌环境中进行，恰好弥补了这些不足。赵青华等采用开放式组培技术，在培养基中添加抑菌剂，克服了非灭菌条件下魔芋组织培养污染问题，有效地简化了实验步骤，降低了生产成本。何松林的研究表明在添加抗菌剂的开放式组培中，文心
海棠的无糖暴露组织培养技术无糖可乐 海棠的植物学性状 秋海棠类植物，为多年生的草本植物，均为秋海棠科，秋海棠属，根分为须根根茎和球茎。须根类和球茎类海棠的茎都为地上茎，根茎类的海棠的茎已经退化到地下部分。叶分为圆卵形三角形披针形等等。叶的颜色有绿紫红两种颜色，叶面也有各色斑点，叶面也有绒毛，叶缘有锯齿和波状，花为腋生或顶生的聚伞花序或总状花序，而且在同一花序上有两性花。花的颜色红白紫绿黄等等多种，花瓣有多瓣重瓣。果实和种子，果实为蒴果，每个蒴果内有种子1300～65000粒。 海棠的种类科属 秋海棠科求海棠属全世界有900多个自然种和3000多个栽培种，常见的栽培种有200多种左右，常分为3大类，即球根类海棠，根茎类海棠和须根类海棠。 海棠的药用价值 可以药用，《本草纲目拾遗》、《陆川本草》、《药性考》中分别记载着“味酸、微寒”，“生肌、消肿、捣敷疮痈溃疡”，“味酸、性寒、无毒”，“捣汁治咽喉痛”。 海棠的观赏性 秋海棠是著名的观赏花卉之一，品种繁多，栽培历史悠久，栽培地域广阔。自古以来有多少文人墨客对它吟诗颂词，泼墨挥
毫。我国各个大小的不等的城市都有海棠的花圃和企业，广泛应用于城市景观的布置和居室环境的美化。也是冬季观赏的主要花卉之一。借花咏情，南宋大诗人陆游和唐婉的凄美爱情就是借海棠花来表达爱意。 海棠的无糖暴露组织培养与快繁 此实验的实验材料为秋海棠，实验和甘薯一起在无糖暴露培养箱中进行。实验目的在于：探讨无糖暴露组织培养技术在组织培养中的广泛应用。 培养基： 芽诱导培养基：BAl～2mg/L＋～/L的MS培养基 继代培养基：BAl～2mg/L＋/L的MS培养基 根诱导培养基：～/L的1/2MS培养基 试验时间于xx年3月12日在中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所环境工程实验室内进行。处理方法为：试验分四个处理，分别为有糖琼脂、无糖琼脂，有糖蛭石、无糖蛭石。培养基为～/L的1/2MS，支撑物为琼脂和蛭石。pH调整为～。 在无糖暴露培养箱中进行培养，温度25℃±℃，湿度80％±2％，CO2浓度μL/L，光照2000Lx。整个无糖暴露培养系统的环境因子完全自动控制，整个系统配有485通信接口，可通过PC 机对控制监测显示的数据进行监控、采集、存储、分析。 生长和分化情况 无菌茎尖的切取与分化
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。 二、繁殖植物 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
国内外苔藓植物组织培养研究进展 文章在对苔藓植物的特征及组织培养研究简史进行简要介绍的基础上，重点介绍了国内外学者对苔藓植物组织培养材料及基质的选择、外植体的消毒方法、培养基成分的选择及培养条件的筛选等4个方面的研究进展。 标签：苔藓植物；组织培养；消毒方法；培养基 苔藓植物是植物界中比较特殊的一个植物类群，主要生活在阴湿的环境中，是一类由水生向陆生过渡的重要的原始高等植物。苔藓植物生活史为典型的异型世代交替，孢子体则寄生于配子体上生活，孢子在产生新的配子体过程中还需要经过一个原丝体阶段。目前，全世界大约有2.3万种苔藓植物，其种类仅次于被子植物。 苔藓植物能够蓄积大量水分，因此对水土保持与涵养、森林及某些附生植物的发育都有极其重要的作用。此外，苔藓植物还含有脂类、萜类、黄酮类、生物碱、醌类等活性物质，因此具有极高的药用价值。 苔藓植物的组织培养历史可以追溯到1902年Haberlandt的研究和1905年Goebel等人的研究，此后的50余年时间内，科学家的关注点更多的集中于被子植物组织培养上，对苔藓植物的组织培养几无涉及。1957年，Allsopp利用石地钱和小叶苔的孢子进行组织培养，首次成功获得相应愈伤组织及再生叶状体。此后，世界范围内的关于苔藓植物组织培养的实验研究逐渐展开并取得了一定的成果。 1 苔藓植物组织培养供试材料及基质 目前，可以用于苔藓植物组织培养的材料主要是苔藓植物的配子体、孢子体和原丝体，此外还可以利用其生殖器官、芽孢、游离原生质体等。1960年，Ward 以Knudson培养基培养金发藓和波叶仙鹤藓的孢子并获得其无菌原丝体，并在添加了蔗糖的基本培养基中利用该无菌原丝体诱导获得了相应的愈伤组织及再生植株。2003年，高永超等利用牛角藓配子体茎段诱导获得相应愈伤组织，并探讨了蔗糖及大量元素对愈伤组织细胞生长的影响。2007年，于传梅利用膨叶唇藓苔和溪苔的叶状体、柳叶藓的茎段、短叶藓和江岸立碗藓的孢子进行组织培养，获得了相应的愈伤组织或再生植株。 2 苔藓植物组织培养供试材料的消毒 可用于苔藓植物外植体消毒的试剂包括乙醇、次氯酸钠、升汞等，不同的供试材料和不同部位的外植体所用消毒剂有所不同。Saboljevic等研究表明，适用于Aloina aloides孢子和配子体消毒的次氯酸钠浓度分别为120.00g·L-1和90.00g·L-1。于传梅（2007）研究表明，适用于膨叶唇藓苔和溪苔的叶状体消毒的试剂为0.1%次氯酸钠，消毒时间为5分钟。梁书峰（2010）研究表明，适用
第2章植物组织培养技术 第二节植物组织培养概述 一、授课章节 第二节植物组织培养概述。 二、学时安排 2学时。 三、教学目标 1．掌握植物组织培养的含义。 2．了解植物组织培养的类型划分。 3．理解植物组织培养的应用原理。 4．掌握植物组织培养的特点和应用。 四、教学重点、难点分析 重点： 植物组织培养的含义、特点和应用。 难点： 植物组织培养的应用原理。 五、教具 电化教学设备，植物组织培养试管苗。 六、教学方法 讲授法，多媒体课件。 七、教学过程 Ⅰ.导入 前面我们学习了有关植物育种的一些知识，今天，请看我给同学们看一样东西(教师拿出试管苗)，问同学们这是什么呢？这就是我们要学的植物组织培养。 II.新课
一、植物组织培养的含义 植物组织培养是指在无菌条件下，将离体的植物器官、组织、细胞以及原生质体培养在人工培养基上，给予适宜的培养条件，使其长成完整植株的过程。由于培养物脱离母株在试管内培养，故又称离体培养、试管培养。 二、植物组织培养的类型 植物组织培养由于分类依据不同可划分为不同的类型。 三、植物组织培养的应用原理 （一）植物细胞全能性 植物细胞全能性，是指植物体上每个具有完整细胞核的植物细胞，都具有该植物体的全部遗传信息和产生完整植株的能力。植物的体细胞一旦脱离所在器官或组织的束缚成为离体状态时，在一定的营养、激素和外界条件作用下，就可能表现出全能性，而生长发育成为完整的植株。
（二）细胞的分化和形态建成 （三）植物的再生功能 四、植物组织培养的特点 （一）研究材料来源单一，无性系遗传信息相同 （二）试验经济，管理方便，工作效率高 （三）培养条件人为控制，可周年连续进行试验或生产 （四）生长快，周期短，繁殖率高 五、植物组织培养的应用 （一）优良品种的快速繁殖 （二）脱毒及脱毒苗的再繁育 （三）植物新品种的培育 （四）种质资源的保存和交换 （五）有用次生代谢产物的生产 III.作业 1.简述植物组织培养的概念和培养类型。 2.植物组织培养技术有哪些特点？ 3.植物组织培养在生产上有哪些方面的应用？ 4.通过学习，你对植物组织培养技术是怎样理解的？ 第二节植物组织培养厂房的设计与构建一、授课章节 第二节植物组织培养厂房的设计与构建。 二、学时安排 2学时。
三．组培苗生长环境有何特点？如何针对这些特点提高移栽成活率？ 1.组培炼苗是组培过程较为重要的一个环节，是一个较为复杂的技术体系，提高炼苗成活率是决定组培成败和降低组培成本的关键。试管苗一般在高湿（100%）、弱光（3000-4000Lux）、恒温（25℃）下培养， 2.1组培苗的特点 叶片无保护组织（角质层、蜡质、表皮毛等），加之细胞间隙大，气孔开张大，因此水分散失较快，易于萎蔫。根无根毛或极少，并且有些从愈伤组织上发育的根与芽的疏导组织不相同，因此吸水能力较弱。 2.2提高移栽成活率的方法 而当炼苗移栽时，环境有了极大的改变：湿度降低、光照增强、温度升高、温差变大。具以上特点的组培苗，在此环境下，叶片失水较严重，根系吸水能力不足，即吸水量小于蒸腾水量，从而造成植物萎蔫，炼苗失败。另一种情况是，空气温度上升要比基质温度上升快，而根系的吸水能力在一定范围内与温度是成正比的，当气温升高时，加之湿度较低，叶片蒸腾急速增加，此时基质温度上不去，根系吸水能力不够，造成蒸腾大于吸水的失衡状态，从而萎蔫死亡。要想获得高的炼苗成活率就得针对以上问题，一方面提高出瓶苗的质量，提高其抗逆性，生根前的壮苗、理想的生根配方和生根培养环境的调控是关键；另一方面就得有针对组培苗特点创造一个适宜的炼苗环境，比如保证空气湿度，平衡空气和基质的温度平衡关系等。 四、生长素类分裂素类调节剂在主培中有哪些生理作用？在快速繁殖的起始，芽增殖及生根培养阶段应该如何使用？ 培养中生长素一方面用于诱导愈伤组织的形成和生根，另一方面是与一定量的细胞分裂素配合使用共同诱导不定芽的分化，侧芽的萌发与生长以及某些植物胚状体的诱导。 在植物组织培养中的细胞分裂素的主要功能是促进细胞的分裂和分化，打破顶端优势，诱导芽的分化和增殖，促进组织和器官的不定芽发育。当培养基中的细胞分裂素与生长素的比例高时，诱导芽的分化，反之，诱导根的分化。 快速繁殖的起始阶段培养基中加入适量的生长素和细胞分裂素类 芽增殖阶段向培养基中加入较多的细胞分裂素类的物质促进芽的分化 生根培养阶段向培养基中加入较多的生长素类物质促进根的分化 五．利用组织培养技术生产苗木及次生代谢物的手段有哪些？培养对象分别是什么？培养新品种的手段有哪些？培养对象分别是什么？
植物组织培养的一些注意事项 一、常用培养基主要特性 1、高盐成分培养基包括MS、LS、BL、BM、ER 等培养基。其中MS 培养基应用最广泛,其钾盐、铵盐及硝酸盐含量均较高, 微量元素种类齐全, 其养分数量及比例均比较合适, 广泛用于植物的器官、花药、细胞及原生质体的培养。LS、BM、ER 培养基由MS 培养基演变而来。 2 、硝酸钾含量较高的培养基包括B5 、N6 、LH、GS 等培养基。 ①B5 培养基B5 培养基除含有较高的钾盐外, 还含有较低的铵态氮和较高的盐 酸硫胺素, 较适合南洋杉、葡萄及豆科与十字花科植物等的培养。 ②N6 培养基N6 培养基( 朱至清等1975 ) 系我国学者创造, 获国家发明二等奖, 适用于单子叶植物花药培养, 柑橘花药培养也适合, 在楸树、针叶树等的组织培养中使用效果也好。 ③SH 培养基是矿盐浓度较高的一种培养基, 其中铵与磷酸是由磷酸二氢铵 ( NH4 H2 PO4 ) 提供的, 这种培养基适合于某些单子叶及双子叶植物的培养。 3 、中等无机盐含量的培养基 ①H 培养基本培养基大量元素约为MS 培养基的一半, 仅磷酸二氢钾及氯化钙稍低, 微量元素种类减少, 而含量较MS 为高, 维生素种类比MS 多。适于花药培养。 ②尼奇培养基(Niotsch 1969 ) 此培养基与H 培养基成分基本相同, 仅生物素比 H 培养基高10 倍。也适合于花药培养。 ③米勒培养基(Miller 1963 ) 此培养基和Blaydes(1966) 培养基二者成分完全相同。适合大豆愈伤组织培养和花药等培养用。 4 、低无机盐培养基大多情况下用于生根培养基。有以下几种: ①改良怀特培养基(White 1963 ) ②WS 培养基(Wolter & Skoog 1966) ③克诺普液( Knop 1965 ) 花卉培养上用得多。 ④贝尔什劳特液(Berthelot 1934) ⑤HB 培养基( Holley & Baker 1963) 此培养基在花卉脱毒培养和木本植物的茎尖培养中效果良好。其成分是大量元素比1/ 2 克诺普( Knop ) 液稍多, 微量元
植物组织培养新技术与应用的研究进展及发展趋势 发表时间：2012-09-04T08:13:38.717Z 来源：《时代报告》2012年第6期作者：白立伟 [导读] 传统的组织培养光源灯普遍存在寿命短、发热量大且不均以及发光效率不理想等缺点。 白立伟（西南大学园艺园林学院，重庆北碚 400715) 中图分类号：Q943.1 文献标识码：A 文章编号：1003-2738（2012）06-0322-01 摘要:植物组织培养是根据植物细胞具有全能性的原理而发展起来的一门生物技术。本文简要概述了植物组织培养的概念及研究进展，较全面的综述了植物组织培养新技术以及在快繁脱毒、育种、种质资源保存、次生代谢物提取、基因转化等方面的研究现状，最后展望了植物组织培养的发展趋势。 关键词：组织培养；新技术；应用现状；发展趋势 引言 植物组织培养是20世纪之初，以植物细胞全能性为理论基础发展起来的一门新兴技术，是指在无菌条件下，将离体的植物器官、组织、细胞以及原生质体，在人工配制的环境里培养成完整的植株，也称离体培养或植物克隆。自1902年德国科学家Haberlandt提出植物细胞具有全能性理论, 到1934 年美国White 等用番茄根进行离体培养证实这一观点以来,植物离体培养技术在基础理论和应用研究，已广泛应用到植物生理学、病理学、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[1]。近年来，随着科学技术的不断发展，植物组织培养新方法和新技术不断涌现，研究重点也由器官、细胞水平向分子、基因方向转移。21世纪，生物技术是最有生命力的一门学科，而植物组织培养作为一种基本的试验技术和基础的研究手段，被认为具有巨大的潜力。 一、植物组织培养新技术的研究 随着科学技术的发展和对植物组织培养技术的不断深入研究，一些新的培养方法和技术不断出现，为植物组织培养技术的不断优化和发展提供了新的途径。 1.新型光源的应用。 光是植物生长发育必不可少的重要因素之一，光照长短、光质、光周期对植物的生长、形态建成、光合作用、新陈代谢以及基因表达均有调控作用。传统的组织培养光源灯普遍存在寿命短、发热量大且不均以及发光效率不理想等缺点。LED作为植物组织培养光源早在1991年就有栽培试验。研究发现, 光质比例和光照强度可调的LED 光源比通常植物组织培养使用的荧光灯更能有效地促进试管苗的光合作用和生长发育。蒋要卫利用LED作为大花蕙兰组培苗光源的研究发现, LED光源可以显著改善大花惠兰试管苗的生长状况和提高其品质[2]。日本的田中道男等运用阴极荧光灯( CCFL)作为文心兰试管苗光源, 结果表明其地上部干、鲜重和试管苗的高度都有显著提高。另外田中道男等利用SILHOS作为生菜组织培养光源, 获得了高质量的组织培养苗。目前LED是组织培养中最有效的人工照明光源，而CCFL等新型光源是未来发展的主要方向。 2.开放组织培养技术。 传统的植物组织培养属于严格的封闭式培养，因而造成灭菌成本偏高、培养基易污染、外界环境调控难度大等缺点。而开放组织培养新技术是在外加抗菌剂的条件下，使植物组织培养脱离严格无菌的操作环境，在自然开放的有菌环境中进行，恰好弥补了这些不足。赵青华等采用开放式组培技术，在培养基中添加抑菌剂，克服了非灭菌条件下魔芋组织培养污染问题，有效地简化了实验步骤，降低了生产成本[3]。何松林的研究表明在添加抗菌剂的开放式组培中，文心兰试管苗可正常生长[4]。开放式组织培养突破了封闭式培养的限制，从根本上简化了组织培养环节，使将来规模化开放式组织培养成为可能。 3.光独立培养技术。 光独立培养法又称无糖培养法，是指利用CO2代替葡萄糖作为植物组织培养的碳源，人工控制组织培养苗生长所需的光、温、水、气、营养等条件，促使组织培养苗快速转变为自养型的培养方式。一方面避免了由葡萄糖引起的杂菌污染；另一方面，增强了组织培养微环境的人工调控能力。屈云慧等以虎眼万年青为对象的无糖培养研究表明万年青再生芽的生根率高, 种苗质量也优于常规培养[5]。肖玉兰、丁永前等设计的全套无糖组织培养设备培育出的苗具有抽叶多、植株健壮、节间距短、根系发达、干物重积累多、光合自养能力强等更优良的生物学性状。目前，无糖培养法还处于理论研究和应用的开始阶段，随着理论研究的不断深入及相关配套技术的不断完善，必将成为组织培养技术的一种重要手段。 4.多因子综合控制技术。 近年来，随着对植物组织培养机理的深入研究和交叉学科间的相互促进作用，多因子综合控制的环境调控设施越来越多的应用到实际生产中，大大降低了组织培养成本, 促进了组织培养苗商品化的进程。崔谨等运用CO2 监控系统对甘薯组培苗进行调控的结果表明, 在CO2监控系统方式下培养的甘薯组培苗, 具有生长迅速、光合产物积累明显、叶色深绿、根系发达等特点[6]。刘文科等设计了一种新型密闭式组培室, 并研制出一套用于该组培室的综合环境控制系统[7]。李传业等设计的一套能对组培箱内CO2 浓度、相对湿度进行调控的组织培养微环境控制系统试验结果表明, 组织培养箱内CO2摩尔分数和相对湿度达到了预期目标。 二、植物组织培养的应用研究 植物组织培养技术的应用主要理论基础有两方面。一是细胞全能性，植物修复与完善、快繁脱毒苗、育种、种子和种质资源保存、植物检疫等都是其发展和应用的成果。二是悬浮培养液，主要应用于植物次生代谢产物的提取。 1.“全能性”的应用。 植物修复与完善是模拟植物组织培养过程中器官形成和细胞增殖形成的一套全新理论，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，因其快速、无毒的特点，已经广泛应用于观赏植物、园艺作物、经济林木、无性繁殖作物，并已形成产业化、商品化。植物组织培养技术为培育优良作物品种开辟了新的途径，利用该技术，通过花药和花粉培养、胚胎培养与细胞融合、细胞无性系变异、基因工程及突变体筛选等手段，已经培育出一大批具有优良性状的植株。借助植物组织培养技术保存种子和种质资源，因其优于常规方法的特殊性越来越受到重视，已在1000多种植物种和品种上得到应用, 并取得很好的效果。 2.愈伤组织或悬浮培养液的应用。 植物次生代谢物如蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱及其他活性化合物是许多医药、食品、香料、色素、农药和化工产品的