第3章 植物组织与细胞培养

第三章植物组织与细胞培养的基本原理.一、单选题1、植物组织培养是建立在__ _理论基础上的。

A进化论 B植物细胞全能性 C基因决定论 D细胞多样性2、植物组织培养的培养基不含__ _。

A含 N物质 B碳源 C血清 D生长激素3、过滤除菌适用对象_ __。

A玻璃器皿 B塑料器皿 C金属器皿 D易被高温破坏的材料如抗生素、激素等试剂4、将___ 重新转移到成分相同的新鲜培养基上生长的过程称为继代培养。

A外殖体 B愈伤组织 C 生根苗 D 幼苗5、下列植物细胞全能性最高的是（）A. 形成层细胞B. 韧皮部细胞C. 木质部细胞D. 叶肉细胞6、植物组织培养过程中的脱分化是指（）A. 植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞B. 未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程C. 植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程D. 取植物的枝芽培育成一株新植物的过程三、判断题1、根尖、茎、芽、嫩叶、种子、花粉均是植物组织培养外殖体的来源。

( √ )2、一个细胞由分生状态转变为成熟状态的过程，叫脱分化。

( × )3、所有的植物培养材料都必须高压灭菌锅灭菌121℃、15分钟。

( × )4、继代培养的最适时间是愈伤组织的生长达到高峰期时。

（×）5、高温处理和低温处理均是控制胚状体同步化的方法（×）第四章植物离体无性繁殖和脱毒技术一、选择题（单选）1. 甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。

目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。

这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的 A. 有丝分裂 B. 分化 C. 减数分裂 D. 全能性2、人工种子是指植物离体培养中产生的胚状体，包裹在含有养分和具有保护功能的物质中，并在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体。

下列与人工种子形成过程无关的是（）A．细胞的脱分化和再分化 B．细胞的全能性 C．细胞有丝分裂 D．细胞减数分裂3. 植物组织培养依据的原理，培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是（）①体细胞全能性②离体植物器官，组织或细胞③根，芽④生长素和细胞分裂素⑤生长素和乙烯⑥愈伤组织⑦再分化⑧脱分化⑨植物体A. ①、②⑧⑥⑦③⑨、④B. ①、②⑦⑥⑧③⑨、⑤C. ①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤D. ①、②⑨⑧⑥⑦③、④4. 有关细胞全能性的叙述中，不正确的是（）A. 受精卵在自然条件下能够使后代细胞形成完整的个体，全能性最高B. 卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高C. 生物体内细胞由于分化，全能性不能表达D. 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性5、胚状体是在植物组织培养的哪一阶段上获得的（）A．愈伤组织 B．再分化 C．形成完整植株 D．取离体组织二、判断题1、无病毒苗（脱毒苗）就是植物体已没有病毒感染了（×）2、茎尖外植体的大小与脱毒效果成正比。

第二章细胞工程实验室组成及无菌操作技术1、目前，常用的植物细胞培养基种类有哪些？各有什么特点？1）MS培养基特点是无机盐和离子浓度较高，是较稳定的平衡溶液。

2）5B培养基其主要特点是含有较低的铵，这是因为铵对不少培养物的生长有抑制作用。

3）White培养基其特点是无机盐数量较低，适于生根培养N培养基其特点是成分较简单，KNO3和（NH4）2SO4含量高。

4）65）KM8P培养基其特点是有机成分较复杂，它包括了所有的单糖和维生素，广泛用于原生质融合培养。

2、简要说明MS培养基的基本组成。

1）大量元素母液配制MS培养基的大量元素主要包括硝酸铵（NH4NO3）、硝酸钾(KNO3)、磷酸二氢钾（KH2PO4）、硫酸镁（MgSO4•7H2O）和氯化钙（CaCl2,CaCl2•2H2O）五种化合物。

2）微量元素母液配制MS培养基的微量元素由7种化合物（除Fe外）。

3）铁盐母液配制MS培养基中的铁盐是硫酸亚铁（FeSO4•4H2O）和乙二胺四乙酸二钠（Na2•EDTA）的螯合物，必须单独配成母液。

4）有机母液的配制MS培养基的有机成分有甘氨酸、肌醇、烟酸、烟酸硫胺素和盐酸吡哆素。

5）激素母液配制MS培养基中的激素有生长素类、细胞分裂素3、配制培养基时，为什么要先配制母液？如何配制母液？为了避免每次配制时都要称量各种化学药品，常常把培养中必需的一些化学药品，以10倍、50倍或100倍的量，配制成一种浓缩液，这种浓缩液被称为母液。

配制母液不但可以保证各物质成分的准确性及配制时的快速移去，而且还便于低温保藏。

确定培养基--按照扩大倍数称量--溶解--按顺序混合--定容--母液分装--贴标签--保存于冰箱。

大量元素应配成浓度为10倍的母液，--般将微量元素配制成100倍的母液，使用时再稀释100倍。

配置时化合物应分别称量，分别溶解;混合时注意先后顺序，防止产生沉淀;混合时要边搅拌边混合。

4、常用的灭菌方法有哪些，各有哪些优缺点？（一）物理灭菌1）湿热灭菌（高压蒸汽灭菌）优点：高温高压蒸汽对生物材料有良好的穿透力，能造成蛋白质变性凝固而使微生物死亡，是一种最有效的灭菌方法。

第一个发明的培养基为White 培养基培养基中的铁盐采用Fe-EDTA 形态IAA/CTK比例高时，促进生根培养，比例低时，促进芽的分化植物组织培养：（广义）人工控制条件下培养形成再生植株（狭义）对植物组织器官产生愈伤组织进行培养直至生成完整植株。

外植体：从植物体上分离下来的用于离体培养的材料愈伤组织：在离体培养的条件下切口处形成的一团具有分生能力的不规则的细胞团分化：细胞在分裂过程中发生结构和功能上的改变形成各类组织和器官的过程脱分化：已分化好的细胞在人工诱导条件下恢复分生能力恢复到分生组织状态的过程再分化：由脱分化的细胞重新形成各类组织和器官的过程初代培养：诱导愈伤组织、侧芽或不定芽、胚状体（形似胚，具有配的功能）过程继代培养：更换新鲜培养基繁殖同一类型材料生根培养：将芽苗转移到生根培养基上培养形成完整植株驯化培养：将组培苗经人工炼苗驯化使其能够在苗床上生长器官培养：是指对植物体各种器官的离体培养离体胚培养：指从植物种子中分离出胚组织进行离体培养的技术细胞悬浮培养：将植物的细胞或细胞小聚体悬浮在液体培养基上进行培养，使之在体外繁殖、生长、发育，并在培养过程中能保持很好的分散性的技术原生质体培养：指从细胞中分离出来的原生质体经过离体培养使其分裂、增殖进而分化成完整植株的技术。

器官发生：又名器官形成，是指植物根茎叶花果实等器官的分化与形成灭菌：用物理或化学方法，杀死物体表面或空隙间的微生物消毒：杀死，消除或抑制部分微生物，使之不发生作用褐化：接种后外植体表面产生酚、醌类棕褐色物质，细胞停止代谢生长玻璃化：离体植物嫩茎或叶呈半透明水状，生理失调不能进行光合作用指示植物：能够对病毒汁液产生迅速和特有的反应的某类转株寄主植物细胞的全能性：每个植物细胞都具有母体的全部遗传特性；每一个细胞都可以在特定条件下发育成与母体一样的植株灭菌方法：物理法：灼烧、常压蒸煮，紫外线，超声波，微波，过滤清洗。

化学法：升汞，过氧化氢，甲醛，酒精，高锰酸钾，漂白粉，次氯酸钠，抗菌素四大母液：大量元素母液，微量元素母液、铁盐母液、有机物质母液、激素母液实验室安排：贮藏室、药品室、洗涤间、消毒室、接种室，准备室、暗室、分析室、培养室离体培养基本设备：天平、酸度计、移液管、容量瓶、三角瓶添加活性炭的目的：活性炭具有吸附作用，可吸附非极性物质和色素大分子物质，茎尖初代培养使可防止褐化，促进生根，防止玻璃化苗几种维生素：VB1：有利于植株生根，促进愈伤组织产生VB6：促进根的生长VC：防止褐化VB5：影响植物代谢和胚的发育VE、VB12各培养基的特点：White：无机盐浓度低，适宜于生根培养；MS：无机盐浓度高，为比较稳定的离子平衡溶液，其养分的数量和比例比较合适，可满足植物的营养和生理需要，硝酸盐含量相对较高，广泛应用于植物器官，花药，细胞和原生质体培养，效果良好；B5：含较低的铵对不少培养物的生长有抑制作用。

3.植物细胞培养（植物组织培养）第三章植物细胞培养植物细胞培养：指对从植物器官或由愈伤组织上分离的单细胞（或⼩细胞团）进⾏培养，形成单细胞⽆性系或再⽣植株的技术。

Haberlandt（1902）⾸次尝试分离和培养植物叶⽚单细胞。

细胞培养的意义有利于进⾏细胞⽣理代谢以及各种不同物质对细胞代谢影响的研究。

进⾏细胞培养，通过单细胞的克隆化，即称为“细胞株”（cell line），可以把微⽣物遗传技术⽤于⾼等植物以进⾏农作物的改良。

细胞培养的增殖速度快，适合⼤规模悬浮培养，⽣产⼀些特有的产物，如许多种植物的次⽣代谢产物，包括各种药材的有效成分等，⽤于医药业、酶⼯业及天然⾊素⼯业，这是植物产品⼯业化⽣产的新途径。

由于植物组织培养中细胞之间在遗传和⽣理⽣化上会出现种种变异，这些细胞形成的植株也都表现出⼀定的差异。

这种差异反映在它们的植株的形态、产量、品质、抗病⾍和抗逆性等⽅⾯。

所以由单细胞培养获得的单细胞⽆性繁殖系，并对不同的细胞进⾏研究，在理论上和实践上都有很重要的意义。

细胞培养就是从⾼等植物的某个特定的器官或组织中取得单个细胞进⾏培养，并诱导其分裂增殖，由细胞分裂形成细胞团，再通过细胞分化形成芽根等器官或胚状体，长成完整植株。

第⼀节植物细胞培养⼀. 单细胞培养(⼀)单细胞分离1.机械法2.酶解法3.从愈伤组织中分离(⼆)单细胞的培养⽅法1、平板培养（细胞的⽣长周期）2、看护培养3、微室培养 4. 条件化培养⼆. 细胞悬浮培养（⼀）悬浮培养的⽅法1、分批培养（细胞的⽣长周期）2、半连续培养3、连续培养——封闭型、开放型（化学、浊度恒定式）4、固定化培养（⼆）培养细胞的同步化1. 化学⽅法(饥饿法、抑制法、有丝分裂抑制法）2. 物理⽅法（分选、低温）（三）培养基振荡⼀、单细胞培养（⼀）单细胞的分离1.机械法: Ball(1965)⾸次由花⽣成熟叶⽚利⽤机械的⽅法使叶⾁细胞得到分离的技术。

⑴⼑⽚刮: 取下叶⽚→叶⽚消毒(75%酒精或7%次氯酸钠)→撕去下表⽪(露出叶⾁细胞) →⽤解剖⼑刮下细胞→单细胞悬浮培养⑵研磨离⼼法: 取下叶⽚→叶⽚消毒(75%酒精或7%次氯酸钠) →研磨匀浆(10g叶⽚+40ml研磨介质)→匀浆过滤(细纱布) →离⼼(先低速去碎屑) →游离细胞沉降到底部(净化细胞) →植株培养或悬浮培养研磨介质: 20µmol蔗糖+ 10µmol MgCl2 + 20µmol Tris-HCl (pH7.8)机械法的特点：⑴细胞不受酶的伤害；⑵不发⽣质壁分离。

植物组织培养技术第一章绪论第二章植物组织培养实验室组成、仪器设备及无菌操作技术第三章植物组织培养基本原理第四章器官培养技术第五章植物胚胎培养第六章花粉及花药培养第七章细胞及原生质体培养第八章组培培养技术在中药学上的应用第一章绪论一、植物组织培养的概念1. 概念植物组织培养（Plant tissue culture）广义上是指无菌条件下，在特定的培养基上对离体的植物器官、组织、细胞和原生质体甚至包括完整植株进行培养的技术。

2.主要特征（1）在培养容器中进行；（2）无菌培养环境，排除了微生物如真菌、细菌以及害虫等的侵入；（3）各种环境因子如营养因子、激素因子以及光照、温度等物理因子处于人工控制之下，并可达到最适条件。

（4）通常打破了正常的植物发育过程和格局；（5）随着单细胞和原生质体培养技术的发展，对植物显微结构进行操作成为可能。

二、植物组织培养类型：根据不同分类的依据可以分为不同类型。

1、根据培养材料不同分为：（1）完整植株培养（Plant Culture）：对幼苗和较大植株等的培养。

（2）胚胎培养（Embryo Culture）：包括成熟胚、幼胚、子房、胚珠等的培养。

（3）器官培养（Organ Culture）：包括离体根、茎、叶、果实、种子、花器官的培养。

（4）组织培养（Tissue Culture）：如分生组织、薄壁组织、输导组织培养。

（5）细胞培养（Cell Culture）：指对单细胞或较小的细胞团进行培养。

（6）原生质体培养（Protoplast Culture）：指对去掉细胞壁后所获得的原生质体进行培养。

2、根据再生途径分为：（1）器官发生途径（Organogenesis）：直接器官发生途径：植物器官可以直接由外植体上诱导。

如茎尖培养。

间接器官发生途径：成熟细胞经过脱分化（dedifferentiation）及再分化（redifferentiation）过程而形成新的组织和器官的过程。

植物组织培养与细胞培养开始于19世纪后半叶，当时植物细胞全能性的概念还没有完全确定，但基于对自然状态下某些植物可以通过无性繁殖产生后代的观察，人们便产生了这样一种想法即能否将植物体的一部分在适当的条件下培养成一个完整的植物体，为此许多植物科学工作者开始了培养植物组织的尝试。

最初的问题仍然是集中在植物细胞有没有全能性和如何使这种全能性表现出来。

1839年Schwann提出细胞有机体的每一个生活细胞在适宜的外部环境条件下都有独立发育的潜能。

1853年trecul利用离体的茎段和根段进行培养获得了愈伤组织，愈伤组织是指一种没有器官分化但能进行活跃分裂的细胞团，但这还不能证明细胞具有全能性，因为由愈伤组织没能再生出完整植物体。

1901年Morgan首次提出一个全能性细胞应具有发育出一个完整植株的能力。

所谓全能性细胞就是指具有完整的膜系统和细胞核的生活细胞，在适宜的条件下可通过细胞分裂与分化，再生出一个完整植株。

White 指出：如果一个给定的有机体的所有细胞都大致相同，并具有全能性，那么在有机体内所观察到的细胞分化必定是这些细胞对有机体内微环境和周围环境的反应。

就是说机体内每个细胞所以没有表现出全能性，是因为该细胞所处位置的不同，致使其某些功能被抑制（suppressed),这充分说明机体内的微环境因素在细胞分化中起了十分重要的作用。

按照现代发育生物学和细胞生物学的理论，细胞分化是受基因在时间和空间两个方面的调空，空间就是指细胞在机体内所处的位置。

不同位置的细胞，其基因的表达不同，细胞所表现出的形态结构和行为就不同。

如果将一个生活的细胞从植物体内分离出来，使之脱离开原有的环境，细胞被抑制的功能将有望得以恢复，重新表现出全能性。

基于这种认识，科学工作者便萌生出了植物组织培养的念头。

Haberlandt(1902)首次提出细胞培养的概念，也是第一个用人工培养基对分离的植物细胞进行培养的人。

与rechinger不同，Haberlandt相信切块大小不会影响细胞增殖，但由于Haberlandt使用的培养液成分简单，培养的细胞是高度分化的细胞，又没采取消毒技术，所以实验失败，培养的细胞虽然存活了几个月但没能分裂。

植物组织与细胞培养：在无菌和人工控制条件下，利用合适的培养基，对植物的器官、组织、细胞或原生质体进行精细操作和培养，使其按照人们的意愿生长、增殖或再生的一门生物技术学科。

植物细胞全能性：任何具有完整细胞核的植物细胞，都拥有形成一个完整植珠所必须的全部遗传信息和发育成完整植株的能力。

初代培养：芽、茎段、叶片、花器等外植体从植物体上分离下来的第一次培养的过程。

继代培养：初代培养后，将组织转移到新的培养基上进行培养的都称为继代培养。

体细胞胚：植物组织培养过程中能够产生与正常合子胚相似的结构，由体细胞发育而成，也称为胚状体。

（离体）胚的培养：在无菌条件下将胚从胚珠或种子中分离出来，置于培养基上进行离体培养的方法。

外植体：从植物体上分离下来的用于离体培养的材料。

驯化现象：植物组织经长期继代培养，要加入生长调节物质，其后加入少量或不加入生长调节物质就可以生长，这种现象称为“驯化”现象。

玻璃化苗：当植物材料不断地进行离体繁殖时，有些试管苗的嫩茎、叶片往往会呈半透明水迹状，这种现象通常称为玻璃化，这种出现玻璃化现象的试管苗成为玻璃化苗。

愈伤组织：通常是指植物受到机械、动物或微生物等伤害后，创伤部位细胞脱分化而不断增殖形成的松散排列、无特定结构和功能的非器官化组织。

脱分化：已分化好的细胞在人工诱导条件下，恢复分生能力，回复到分生组织状态的过程。

再分化：脱分化后具有分生能力的细胞再经过与原来相同的分化过程，重新形成各类组织和器官的过程。

人工种子：人工种子是指植物离体培养中产生的胚状体或不定芽包裹在含有养分和保护功能的人工胚乳和人工种皮中所形成的能发芽出苗的颗粒体。

褐化现象：褐化是指在接种后，外植体表面开始褐化，释放出褐色物质，有时甚至会使整个培养基褐化的现象。

器官培养：以植物器官作为外植体进行离体培养，包括离体的根、茎、叶、花器和果实的培养。

原生质体培养：用酶及物理方法除去细胞壁，对所得到的原生质体进行培养的方法。