第二章-组培

药用植物组织培养一、名词解释：1、初代培养:从植物体上别离下来的第一次培养叫初代培养，或叫第一代培养。

2、继代培养：以后将培养物转移到新的培养基上进展培养称为继代培养，也可细分为第二代培养，第三代培养。

3、药用植物组织培养: 是以现代生命科学理论为根底，结合化学学科的科学原理，采用先进的生物工程技术手段，以药用植物为研究对象，进展其组织器官的发生、培养和细胞融合、转化以及次生代产物和药材组培苗工厂化生产研究的一门新兴的综合性应用学科。

4、外植体：是指由活植物体上切取下来以进展培养的那局部组织和器官。

5、培养基：根据植物营养原理和植物组织离体培养要求而人工配制的营养基质。

它通常含有无机元素、维生素、氨基酸、糖类、植物生长调节物质、固化物、活性炭、天然提取的营养物、水组成。

是植物组织生长的物质根底，也是植物组织培养能否成功的重要因素之一。

6、愈伤组织：原指植物在受伤之后于伤口外表形成的一团薄壁细胞。

在组织培养中，那么指在人工培养基上由外植体上长出来的一团无序生长的薄壁细胞。

7、胚状体：指的是在植物组织培养中起源于一个非合子细胞〔合子细胞：两性配子相融合形成的新细胞〕，经过胚胎发生和胚胎发育的过程形成双极性的胚状构造。

8、细胞分化:是细胞功能特化的过程9、细胞脱分化：是指一个成熟细胞回复到分生状态或胚性细胞状态的现象。

即失去已分化细胞的典型特征。

10、细胞再分化：是脱分化的分生细胞重新恢复细胞分化能力，沿着正常的发育途径，形成具有特定构造和功能的细胞。

11、外植体：是指用于无菌培养的离体植物材料。

即泛指第一次接种所用的植物组织、器官等一切材料。

选择适宜的植物材料是进展组织培养关键的一步。

12、愈伤组织的继代培养：愈伤组织在培养基上生长一段时间以后，由于营养物质枯竭，水分散失，次生代产物的积累，原有的培养基已不适宜愈伤组织的生长，必须转移到新鲜培养基上培养,这个过程叫做愈伤组织的继代培养。

13、植物离体快速繁殖:是指利用植物组织培养技术进展的一种营养繁殖方法，又称微体快繁。

第三节植物组织培养操作技术（2）一、授课章节第三节植物组织培养操作技术（2）。

二、学时安排2学时。

三、教学目标1．掌握培养基的作用。

2．掌握培养基中生长调控物质的作用。

3．了解培养基的类型。

四、教学重点、难点分析重点：培养基的基本成分。

难点：培养基中生长调节物质的作用。

五、教具电化教学设备。

六、教学方法讲授法，演示法。

七、教学过程Ⅰ.导入培养基是进行植物组织培养的基质，进行植物组织培养必须掌握培养基的基本知识，今天我们就学习培养基的种类和基本成分。

II.新课三、培养基制备技术（一）配制培养基的目的配制培养基的目的是人为提供离体培养材料的营养源。

配制的不同培养基，是为满足不同类型植物材料对营养的不同需要。

没有一种培养基能够适合一切类型的植物组织或器官，在建立一项新的培养系统时，首先必须找到一种合适的培养基，培养才有可能成功。

（二）培养基的种类1.培养基的种类划分2.常用培养基的配方和特点 目前已公开报道的基本培养基有许多种类，各有不同的特点和适用范围，在植物组织培养生产中应根据不同的植物种类和培养部位及不同的培养目的选用不同的培养基。

常用的培养基配方：表1 常用培养基配方只含有无机盐、蔗糖、维生素和水等最基本成分的合继代培养中促进培养物快速增殖的培养基，也称扩繁培养基。

培养基主要有水、无机盐、有机物、植物生长调节物质、培养基的支持材料五大类组成。

1.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，以确保母液及培养基成分的精确性，防止贮藏过程发霉变质，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。

2.无机元素(1)大量元素指浓度大于0.5 mmol／L的元素，有N，P，K，Ca，Mg，S等。

常由KN03、NH4NO3、KH2P04、NaH2P04、KCl、MgS04·7H20、CaCl2·2H20等化合物来提供。

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。

植物的组织培养广义又叫离体培养，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。

狭义是指组培指用植物各部分组织，如形成层。

薄壁组织。

叶肉组织。

胚乳等进行培养获得再生植株，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。

中文名称：植物组织培养英文名称：plant tissue culture 定义：在含有营养物质及植物生长物质的培养液中，培养离体植物组织（器官或细胞）并诱导使其长成完整植株的技术。

应用学科：细胞生物学（一级学科）；细胞培养与细胞工程（二级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布求助编辑百科名片19世纪30年代，德国植物学家施莱登和德国动物学家施旺创立了细胞学说，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细胞全能性的理论是植物组培的理论基础。

1958年，一个振奋人心的消息从美国传向世界各地，美国植物学家斯蒂瓦特等人，用胡萝卜韧皮部的细胞进行培养，终于得到了完整植株，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。

植物组培的简单过程如下：剪接植物器官或组织——经过脱分化（也叫去分化）形成愈伤组织——再经过再分化形成组织或器官——经过培养发育成一颗完整的植株。

植物组培的大致过程是：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，只是一团薄壁细胞，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。

组织培养复习提纲：一．名词解释植物组织培养：在无菌条件下，植物体的任何器官、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、分化形成完整植株的过程。

体细胞胚状体：在离体或活体条件下，体细胞经“原胚期-球形培期-心形培期-鱼雷培期-子叶期”等阶段形成的胚。

细胞全能性：植物体任何一个细胞都携带着一套发育成完整植株的全部遗传信息。

人工种子：将植物离体培养产生的体细胞胚报埋在营养成分和保护功能的物质中，在适宜条件下发芽出苗的颗粒体。

细胞质杂种：一方亲本的细胞核和细胞质及另一方亲本的全部细胞质融合，可使两种来源不同的核外遗传与一个特定的核基因结合在一起，这种杂种称为细胞质杂种。

外植体：在组培中，从活植物体上取下以进行培养的部分。

茎段培养：带有腋芽（侧芽）或叶柄、长数厘米的茎段进行离体培养。

指示植物：可以呈现病毒在病的植物上出现的枯斑和某些病理症状来鉴别病毒的植物。

愈伤组织：在组培中，在人工培养基上由外植体长出来的一团无序生长、高度液泡化、呈无定形态的薄壁细胞。

体细胞杂交：以原生质体培养技术为基础，借用动物细胞融合方法发展和完善的一门新型生物技术。

再分化：从愈伤组织再生出小植株的过程。

植物快速繁殖：应用组织培养技术,快速繁殖名优特新品种,使其在较短时间内繁衍较多的植株;快速繁衍珍稀濒危植物,使物种得以保存。

衰退现象：长期继代培养的材料会逐渐衰退，丧失形态发生能力（生长不良，再生能力下降，增值率下降）。

离体保存：将组织和细胞培养中的外植体或试管苗贮存在使其抑制生长\缓慢生长\无生长的条件下，达到长期保存的方法。

驯化现象：植物组织经长期继代培养，在其后加入少量或不加入生长调节物质就可以生长的想象。

原生质体融合：同体细胞杂交脱分化：由高度分化的植物组织或器官产生愈伤组织的过程。

细胞进入分裂状态。

细胞悬浮培养：用液体培养基对保持良好的分散状态的单个细胞或小的细胞聚集体于摇床上进行培养的方法。

一、植物组织培养的广义含义(tissue culture)在无菌条件下，将离体植物的器官、组织、细胞或原生质体在人工配制的培养基上，并给予适当的培养条件使其长成完整植株的过程或生产具有经济价值的其他产品的技术。

也称离体培养（Invitro culture）。

二、此定义内涵：1、无菌条件（asepsis)：外植体、培养基、培养容器、接种工具、操作环境、培养环境等。

2、外植体（explant）：健康植株的特定部位或组织，如根、茎、叶、花、果实、胚珠、花药和花粉等，选择用于组织培养的起始材料，称之为外植体。

包括营养器官、生殖器官、组织、细胞等。

3、培养基（culture medium)：是植物组织培养的重要基质，它提供植物生长所需的营养物质。

人工配制，成分确定。

4、组培的理论基础：植物细胞的全能性（totipotent）。

5、激素：调控培养物的状态和发育方向，实现不同的实验目的。

6、封闭培养：通过封口材料实现气体交换。

7、培养条件（ culture condiction）:人为控制。

*植物组织培养的狭义含义指对植物体所有组织如分生组织、胚乳组织、薄壁组织、花药组织、愈伤组织的培养。

本课程所涉及的组织培养若无特殊说明均指广义含义。

三、植物组织培养的四要素（1）无菌（2）培养材料：①器官：根、茎、叶、花、果实②组织：花药组织、胚乳、皮层等③细胞：体细胞（2n）、生殖细胞（n）④原生质体（3）培养基（4）培养条件：温度、光照、湿度等四、与组培有关的术语及理论1、植物细胞全能性（totipotent)：植物细胞具有该植物体全部遗传的可能性，在一定条件下具有发育成完整植物体的潜在能力。

原理：植物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，植物体的每一个活细胞都应该具有全能性。

潜在全能性的原因：基因表达的选择性。

科学研究表明，处于离体状态的植物活细胞，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。

第二章植物组织培养的基本理论、条件与操作技术第一节植物组织培养的基本理论一、植物细胞的全能性及其表达1. 植物组织培养（Plant tissue culture）：在离体条件下，利用人工培养基对植物器官、组织、细胞和原生质体等进行培养，使其生长成完整植株的过程。

外植体（explant)：由活体（in vivo)植物体上提取下来的，接种在培养基上的无菌细胞、组织、器官等。

分类：广义的组织培养依外植体不同，可分为：器官培养（organ culture）、茎尖分生组织培养(shoot tip culture, shoot apex culture, apical meristem culture)、愈伤组织培养(calluse cultrue)、细胞培养(cell culture)、原生质体培养 (protoplast culture)2. 植物细胞的全能性（totipotency）：一个具有完整细胞核的植物细胞，拥有该植物的全部遗传信息，在适宜条件下进行表达，具有分化发育成完整植株的潜能，称为~。

植物组培诞生的理论基础。

不同类型细胞全能性的强弱：卵细胞＞茎尖、根尖分生组织＞形成层＞薄壁细胞＞厚壁细胞（木质化）＞特化细胞（筛管等细胞）。

3. 植物细胞全能性的表达全能性的表达：从离体培养的植物细胞或组织诱导分化成完整植株的过程称为~。

全能性只是一种可能性。

完整细胞核具有该植物体全套的遗传信息，是全能性表达的内因。

全能性表达须满足2个条件：1）脱离整株，切断胞间连丝，解除抑制；2）营养和激素，使其脱分化与再分化。

二、植物细胞的脱分化与再分化1. 细胞分化（Cell differentiation）定义：指在个体发育中，由同一种细胞类群经细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生不同细胞类群的过程。

细胞分化是组织与器官分化的基础。

细胞分化的本质是基因差别表达。

通过组培研究，揭示细胞的分化规律：1）成熟细胞未表达基因并非永久关闭，条件适宜即表达。

第⼆章植物组织培养基本操作教学⽬的：了解植物组织培养培养的培养基种类、成分及其特点，学习植物组织培养基本操作，了解离体培养环境条件，以及炼苗移栽基本⽅法。

职业技能教学点：具有植物组织培养基本操作程序的认知。

能够识别各类培养基特点，熟悉MS培养基成分；具有制作培养基能⼒，具有选择外植体、表⾯灭菌、⽆菌接种等基本能⼒；具有植物组织培养条件控制基本能⼒；有进⾏组培苗驯化练苗的基本能⼒。

教学时间：10学时教学重点：各类培养基特点，固体培养基制作，外植体的选择及表⾯灭菌，外植体培养条件，组培苗驯化原则及常规移栽⽅法。

教学难点：各类培养基特点，培养基制作及⾼压灭菌操作，外植体的表⾯灭菌，外植体培养中易出现的问题及其解决办法，试管苗的特点。

教学内容：第⼀节培养基成分、种类及特点植物⽣长必需16种基本元素：N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、B、Cu、Zn、Mo、Cl、C、H、O。

离体培养条件下，各种元素主要从培养基中获得：H 和O来源于⽔，C来源于添加的糖类，其它矿质元素来源于组成培养基的⽆机盐。

培养基是根据植物⽣长所需营养成分，配制成的供植物⽣长的⼈⼯制作的营养物质。

⼀、培养基的成分不同植物组织器官所需要的营养条件不完全⼀样，培养基营养成分也有差异，但总的来说，培养基⼀般包括⽆机盐、有机化合物和⽣长调节剂三⼤基本组成成分。

1、⽆机盐类离体组织⽣长发育的基本成分，根据植物对必需元素需要的量，可以分为以下两类：⼤量元素—植物所需元素的使⽤量⼀般在每升⼏⼗-⼏千毫克，有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S。

微量元素—植物所需元素的浓度⼩于10-5～10-7mol/L，Fe、Cu、Zn、Mn、Mo、B、Cl。

除C、H、O外，其它矿质元素通常以⼀定浓度的⽆机化合物形式，按⼀定⽐例配制⽽成，溶于⽔中以离⼦态被吸收，N有硝态氮KNO3和铵态氮（NH4）2SO4两类提供。

2、有机化合物培养基中只有⽆机盐叫做基本培养基，为使培养物更好的⽣长，还需添加有机成分，常⽤有糖类、维⽣素、醇类、嘌呤、氨基酸等。

第二章：植物组培培养快速繁殖目的要求：1.掌握组织培养实验室的设计；掌握组织培养常用的实验仪器设备及其使用方法；2.掌握培养基的种类、特点；掌握基本培养基的配方；一般掌握培养基的组成成分和适宜的剂量；掌握培养基母液和常用培养基的配制方法和步骤；熟练掌握培养基的灭菌方法；一般掌握培养基的筛选办法。

3.了解组培快繁的类型，重点掌握无菌培养物的建立。

4.掌握植物组培快繁中常见问题的解决措施。

教学重点、难点：基本培养基的配方；培养基母液和常用培养基的配制方法和步骤；培养基的灭菌方法；培养基的筛选办法。

第一节植物组培快繁的工厂化生产设施在进行植物组织培养工作之前，首先应对工作中需要哪些最基本的设备条件有个全面的了解，以便因地制宜地利用现有房屋，或新建、改建实验室。

实验室的大小取决于工作的目的和规模。

以工厂化生产为目的，实验室规模太小，则会限制生产，影响效率。

在设计组织培养实验室时，应按组织培养程序来设计，避免某些环节倒排，引起日后工作混乱。

植物组织培养是在严格无菌的条件下进行的。

要做到无菌的条件，首先需要一定的设备、器材和用具。

一个标准的组织培养实验室应当包括：普通实验室（洗涤室、培养基配制室）、无菌接种室、恒温培养室、观察培养情况并作记录的细胞学实验室等。

在实际中可结合可行条件，合并一部分。

实验室的大小和设置可根据自己的工作性质和规模自行设计，其中最主要的是无菌操作室和恒温培养室。

一、植物组培快繁场地设计（一）组培快繁场地的选择无菌环境，周围安静、无污染，阳光充足，无高大建筑物遮挡，交通便利。

（二）组织快繁厂房的设计1.药品贮藏间面积10~15m2，需终年保持相对较低的温度和较好的通风干燥条件，同时需要遮光。

2.药品配制间面积15m2左右，需抗盐酸、牢固、平稳，具有较好抗震性的试验台。

3.玻璃器皿洗涤间（cleaning room）面积20m2左右，本室主要用于组织培养所需玻璃器皿等仪器的清洗、干燥和贮存。