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植物组织培养技术(一)

植物组织培养技术(一)


精选课件
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发展简史
• 1838-1839年，德国科学家Schleide 和Schwann发表了细胞学 说，奠定了组织培养的理论基础。
1902年，德国植物学家Haberlandt 根据细胞学说，提出单个 细胞的植物细胞全能性（totipotency）理论。
1904年，Hanning 最先成功地培养了萝卜和辣根菜的胚。 1922年，Knudson 采用胚培养法获得大量兰花幼苗。 1934年，White 用番茄根尖建立起第一个活跃生长的无性繁 殖系，从而使非胚器官的培养首先获得成功。
精选课件
5
植物组织培养的分类
• 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。
• 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)
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。人工条件下实现
的这一过程，就是植物精组选织课件培养。
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植物细胞全能性的表达
• 脱分化（dedifferentiation)：将来自已分 化组织的已停止分裂的细胞从植物体部 分的抑制性影响下解脱出来，恢复细胞 的分裂活性。
精选课件
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植物组织培养特点
• ①培养条件可以人为控制
组织培养采用的植物材料完全是在人为提供的培养基质和小气候环境条件下 进行生长，摆脱了大自然中四季、昼夜的变化以及灾害性气候的不利影响， 且条件均一，对植物生长极为有利，便于稳定地进行周年培养生产。
植物组织培养ppt课件

植物组织培养ppt课件

1946年：罗士韦在菟丝子茎尖培养地观察到花的形成，为试管 受精奠定了基础
1948年：Skoog和崔真培养烟草茎段时，发现腺嘌呤或腺苷可解 除生长素对芽生长的抑制作用。
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1952-1953年：美国科学家Steward F.C. 用胡萝卜根的细胞悬浮 培养，发现单个细胞能象受精卵发育成胚一样的途径，发育成完 整植抹，证实了植物细胞全能性学说。
1952年：Morel和Martin首次报道茎尖分生组织的离体培养，获 得无病毒大丽花植株。
1954年：Muir将烟草愈伤组织置于固体培养基上，在其上放一 片滤纸，再在滤纸片上放上一 个烟草体细胞，单细胞培养成功。
1956年：Miller分离出Kinetin，Kinetin/激动素
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组织培养的奠基人
植物组织培养是由于人为控制培养条件，
根据不同植物不同部位的不同要求而提供不同
的培养条件，因此生长较快。另外，植株也比
较小，往往20-30天为一个周期。所以，虽然植 物组织培养需要一定设备及能源消耗，但由于 植物材料能按几何级数繁殖生产，故总体来说
成本低廉，且能及时提供规格一致的优质种苗
或脱病毒种苗。
细胞全能性的高低：
受精卵>生殖细胞>体细胞
植物细胞>动物细胞
分化程度低的细胞>分化程度高的细胞
细胞分化的实质：基因的选择性表达。
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②全能性的表达
少数体细胞在发育过程中可能丢失一部分遗传物质, 因而失去全能性。如筛管细胞,它在发育过程中失去细胞 核,因而没有全能性。
目前还无法使所有的离体植物细胞都实现其全能性。
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3、 迅速发展阶段（1960-1980）
植物细胞组织培养(PPT)

植物细胞组织培养(PPT)


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主要有:
➢ 原生质体（Protoplast）培养 ➢ 悬浮细胞培养 ➢ 组织（愈伤组织Callus、茎尖分生组织）培
养 ➢ 器官（胚，花药，子房，根和茎）培养
其中最常见的是愈伤组织培养。
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植物细胞组织培养范畴：
（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。
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三、植物组织培养的生理依据
植物生长调节物质对于植物细胞组织的分化和决定具 有关键性作用。它包括：生长素类、细胞分裂素类、 赤霉素、脱落酸、乙烯等
生长素类主要用于愈伤组织的形成，体细胞胚的产生及试管 苗的生根。常用的有2,4-D、NAA、IBA、IAA等。其作用强 弱为2,4-D>NAA>IBA>IAA。
细胞分裂素类则有促进细胞的分裂与分化，延迟组织的衰老， 促进芽的产生等作用。常用的有Zip(异戊烯腺嘌呤)、KT、6BA、ZT等作用强弱顺序为。Zip>KT>6-BA>ZT。
赤霉素则有促进已分化的芽伸长生长，打破种子休眠的作用。 常用的为GA3。
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四、植物组织培养的原理
★植物细胞全能性（Cellular totipotency）： 任何具有完整细胞核的植物细胞，都拥有形成
种子培养
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3. 组织或愈伤组织培养(tissue， callus culture) ：是对植物体的各部分
组织进行培养，如茎尖分生组织、形成层、 木质部、韧皮部、表皮组织、胚乳组织和薄 壁组织等等；或对由植物器官培养产生的愈 伤组织进行培养，二者均通过再分化诱导形 成植株.
植物组织培养 PPT课件

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我国第一个T-DNA 插入突变体库的构建和研究为我国水稻功能基 因组学研究奠定了良好的技术和材料基础，由中国水稻研究所农业部 水稻生物学重点开放实验室和中科院上海植物生理研究所合作，通过 建立大规模、高效的农杆菌介导的转基因技术体系，将玉米转座子 Ac-Ds 等外源基因导入水稻未成熟胚和种子诱导的愈伤组织，获得了 1.2 万个独立的T-DNA 插入株系，并构建了水稻突变体的数据库。
植物细胞全能性的发现和证实，为植物种质资源的长期保存开辟 了一条新途径。采用液氮超低温保存技术，能保持很高的存活率，并 且能再生出新植株和保持原来的遗传特性。如建立茎尖分生组织培养 物的超低温保存种质库，不仅可以防止种质的遗传变异和退化，而且 可以长期保存无病毒的原种。
• <6>植物组织培养与转基因技术的应用
试管苗大规模培养
• <2>目前进展较多的大概还有胚状体形成、离体胚培养、高频 再生系 统建立、药用植物细胞培养、染色体检测、抗性研究等， 随着与其他 学科的相互渗透，植物组织培养的前景也将越来越宽广
5.植物组织培养的应用现状
• <1>植物快速繁殖和无病毒种苗生产
目前，通过离体培养获得小植株并且具有快速繁殖潜力的植物已有 100 多科1000 种以上，有的已经发展成为工业化生产的商品。世界 上80% ～ 85% 的兰花是通过组织培养进行脱毒和快速繁殖的。利用 组织培养进行植物快速繁殖及无病毒种苗生产，不仅能够挽救珍惜濒 危物种，而且能够解决植物野生资源缺乏的问题。
植物组织培养
生命科学学院0802班梅定兰2008114010239
植物组织培养
1.植物组织培养技术的历史 2.植物组织培养的原理 3.植物组织培养技术的研究应用现状 4.植物组织培养技术存在的问题及对策
植物组织培养的基本原理ppt课件

植物组织培养的基本原理ppt课件


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改变诱导期长短
主要外因方面是添加一些生长物质
Steward等(1964)用2, 4-D及其类似的 生长调节物质处理处于静止状态的组织， 看到RNA的含量很快明显地增加。并且2、 4-D积累在分裂细胞的核仁中。
Yeoman 和 Mitchell (1970) 指出了核 仁是生长物质的作用部位。
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根发生在组织的深处，与整体植株发生 类似，是内起源。 愈伤组织的外部形态也随分化而改 变，一般由疏松转向紧密。
此时期中细胞的伸展和分裂处于 平衡，故细胞的平均大小趋于稳 定。
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形成期愈伤组织的特点：
生长旺盛的愈伤组织一般呈乳黄色或白色，
有光泽；也有浅绿色或绿色；而老化的愈伤组织
多转变为黄色甚至褐色。
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提醒：
根据形态变化列出三个时期，实际上 它们的界限并不分严格，特别是分裂期 和分化期。一块培养组织的细胞既有分 裂的又有分化的。
试管苗 试管苗
试管苗
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主要内容:
1.3.1愈伤组织的诱导与器官分化
1.3.1.1 愈伤组织诱导 1.3.1.2 器官分化
1.3.2植物体细胞胚胎发生
1.3.2.1植物体细胞胚胎发生的方式 1.3.2.2植物体细胞胚胎发生的极性和生理隔离
1.3.3离体器官诱导 1.3.4影响植物离体形态发生的因素
杂的脱分化过程恢复分裂能力转化为分生细胞。此过程有人称之
为：细胞的诱导活化过程。
期，并发生同步分裂。
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有人认为损伤是诱导细胞分裂的重要因素。受 伤细胞释放出的物质与外源激素共同诱导细胞 发生分裂，是诱导植物愈伤组织形成的主要原 因。
《植物组织培养技术》课件

《植物组织培养技术》课件


04 植物组织培养技术的应用实例
快速繁殖技术
快速繁殖技术是指利用植物组 织培养技术，快速、大量繁殖
植物种苗的一种方法。
该技术广泛应用于花卉、果树 、林木等植物的快速繁殖，能 够大大缩短繁殖周期，提高繁
殖系数。
快速繁殖技术还可以通过控制 培养条件，实现植物的定向繁 殖，如矮化、无病毒等。
快速繁殖技术具有高效、环保 、可重复利用等优点，是现代 农业和林业生产的重要手段之 一。
濒危植物保护与复壮是保护生 物多样性和维护生态平衡的重 要手段之一，具有深远的社会 意义和生态意义。
05 植物组织培养技术的挑战与前景
技术瓶颈与解决方案
技术瓶颈
目前植物组织培养技术面临的主要瓶颈包括培养基的优化、外植体的选择与处 理、污染控制以及基因转化效率等。
解决方案
针对这些问题，研究者们正在探索新型的培养基成分、优化外植体的选择标准 、开发新型的消毒方法以及改进基因转化技术，以期提高植物组织培养的效率 和成功率。
指任何一个植物细胞都包含该物种的 全套遗传信息，具有发育成完整个体 的潜在能力。
植物细胞全能性证明
植物细胞全能性的应用
植物组织培养技术利用植物细胞的全 能性，通过离体培养获得完整的植株 ，广泛应用于植物繁殖、品种改良、 基因工程等领域。
许多植物细胞如胡萝卜、烟草、草莓 等在适宜条件下能够发育成完整的植 株，证明了植物细胞的全能性。
技术发展趋势与展望
发展趋势
随着生物技术的不断发展，植物组织培 养技术也在不断进步和完善。未来，该 技术将更加注重与基因编辑、合成生物 学等新兴技术的结合，以实现更为精准 和高效的植物育种和种质资源保护。
VS
展望
未来，植物组织培养技术有望在农业、园 艺、林业等领域发挥更大的作用，为解决 全球粮食安全、生态恢复等问题提供有力 支持。
植物组织培养【优质PPT】

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2、植物组织培养技术的初步形成（1930-1960年）
1933年，我国植物生理学家李继侗培养银杏胚胎，并发现银杏胚乳提取 液可促进离体胚的生长。
1937年，White发现B族维生素对离体根培养的重要性。并指出IAA对植 物生长发育的控制起重要作用。
1937,1938年，Gantheret在培养基中加入上述生长因子，使得柳树形成层 诱导形成的愈伤组织连续生长。Nobecomt对烟草种间杂种茎段的形成层细 胞培养也得到了类似的结果。
（3）液体培养(Liquid Culture)：震荡、旋转或静置培 养。
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固体培养： 液体培养
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三、植物组织培养技术的理论基础
植物细胞的全能性(Plant cellular totipotency）
从理论上讲，植物体的每个生活细胞都具有该 植物体的全部遗传信息，在特定的离体培养条件 下，具有发育成完整植株的潜在能力。
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3、植物组织培养技术的发展（1960年以后）
1960年，Morel利用兰花茎尖培养对兰花进行营养繁殖；
1962年，Murashige和Skoog开发出最著名的Murashige和Skoog培养基 （MS基本培养基），并被后来广泛采用的基本培养基。
1964年，印度人Guha和Maheshwari利用曼陀罗花粉培养获得第一例 单倍体植株。从而开辟了单倍体育种技术。
细胞团培养
茎尖分生组织培养 原生质体培养
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矮牵牛茎尖离体培养培养
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大蒜根尖培养及植株
植物组织培养PPT课件

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在植物体内
限制
游离
表现
植物体的任何一个细胞，都有长成完整个体的潜在能力
.
5
01
培养基
在组织细胞生长过程中提供所需的营养物质
.
6
02
组培苗的生长过程
.
7
02
组培苗的生长过程
转苗
出瓶
.
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03
植物组织培养的意义
.
9
03
快速繁殖
稀有植物 繁殖能力低或不能用种子繁殖的植物 受地理环境及季节因素限制的植物
.
10
04
组培的实验条件
.
11
04
超净工作台
提供无菌无尘的工作环境
照明灯
紫外线灯
风机
视频介绍
.
12
04
培养室
控制光照、温度，并 保持相对的无菌环境
.
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05
转苗操作步骤
.
14
05
操作步骤
准备工作 01
1.将操作时需要用到的物品（酒精灯、一对镊子、托盘、培养基等） 放于超净工作台台内喷洒70%酒精后开启超净台紫外灯照射消毒 30min左右 2.戴口罩，70%酒精消毒双手 3.取一对镊子于酒精灯火焰的外焰灼烧约1-2min后放置至恢复室温 备用
.
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05
每瓶接7-10株
接苗深度：将根部插入培 养基，露出根茎结合部 （过深不利于苗的生长） 尽量使苗直立固定
.
19
The end 希望同学们学有所成
.
20
1.取适量的苗于托盘中后，将培养瓶盖上盖子 （盖前同样转动灼烧瓶口） 2.左右手各持一把镊子，将托盘里的苗分成一株 株同时把夹带的培养基、枯叶等杂质与苗分开
《植物组织培养》课件

《植物组织培养》课件

《植物组织培养》PPT课 件
通过植物组织培养，我们可以在无菌条件下培养和繁殖植物细胞、组织和器 官。这种技术在农业和科学研究中具有重要的意义。
培养的定义和意义
1 定义
植物组织培养是一种无菌条件下培养和繁殖植物细胞、组织和器官的技术。
2 意义
植物组织培养可以实现植物繁殖和改良，加快育种速度，解决病虫害和环境胁迫等问题。
植物组织培养的未来发展方向
基因工程
利用植物组织培养技术进 行基因编辑和转基因繁殖， 加速育种进程。
环境修复
利用植物组织培养技术繁 殖适应环境的植物品种， 用于环境修复和产药用植物和人工合成药 物，为医疗领域带来新的 可能性。
植物组织培养的历史和研究方法
1
历史
植物组织培养起源于20世纪50年代，经过多年的发展和研究，如今已广泛应用 于植物学和农业领域。
2
研究方法
常用的植物组织培养方法包括悬浮培养、固体培养、愈伤组织培养等，每种方法 都有其适用的场景。
植物激素的作用
生长素
促进细胞分裂和分化，调 控植物生长和发育。
赤霉素
促进植物伸长和营养物质 的转运。
细胞分裂素
促进细胞分裂和植物器官 的生长。
植物花卉组织培养技术及其应用
技术
植物花卉组织培养技术包括愈伤组织培养、鲜花 切花养护、芽体分化培养等，广泛应用于花卉生 产和观赏。
应用
植物花卉组织培养应用于兰花、玫瑰等种类的繁 殖和育种，有效提高了花卉产量和改良品种。
植物细胞休眠和复苏技术
1
休眠
植物细胞休眠是植物适应环境变化而
复苏
2
进入的一种休息状态，存在于种子、 芽和各种组织中。
植物细胞在适宜的环境条件下，从休
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1.2 植物组织培养的概念及类型：
植物组织培养： 是指在无菌条件下利用人工培养基对离体
的植物器官、组织、细胞、原生质体等进 行的培养。
植物组织培养的类型
按培养材料分为（Gamborg等)：
愈伤组织培养 器 官培养
悬浮细胞培养
最为常见的组织培养
胚、胚乳、珠心、子房、根、茎、叶、 花和幼果的部分组织的培养 游离单细胞培养
1.4 植物组织培养发展简史
1、萌芽阶段：(从20世纪初到30源自代中）➢1838-1839年，德国科学家Schleide 和Schwann 发表了细胞学说，奠定了组织培养的理论基础。
Haberlandt： 1902年，提出了
植物细胞全能性学说
观点：
高等植物的组织和器官可 以分割成单个细胞
贡献： 提出细胞全能性
➢创立了White培养基。
➢1943年White发表了《植物组织 培养手册》的专著，使植物组织 培养开始成为一门新兴的学科。
叶诱导愈伤组织
1.3 植物组织培养的基本理论
1.2.1 植物细胞的全能性
一个生活的植物细胞，只要有完整的膜系统 和细胞核，它就会带有一套发育成一个完整植 株的遗传基础，并具备发育成完整植物体的潜 在能力。
细胞全能性的实现条件和差异
全能性实现的条件：
离体状态 有一定营养物质、激素和其他外界条件
1960年G.Morel采用兰花的茎尖培养，
实现了去病毒和快速繁殖两个目的。这是
G.Morel
经过茎尖—原球茎—小植株的方式而再生 的。
Morel提出的这种离体无性繁殖方法，其繁殖系数极高，很
快被兰花生产者所采用，迅速建立起兰花工业。植物离体微繁技
术及脱毒技术得到了迅速发展，实现了产业化。
兜兰
魔芋胚状体
胚状体发生途径
脱分化
外植体
愈伤组织
再分化
胚状体
再生植株
再分化过程的两种途径：
器官发生 茎芽、根的分化
分化、脱分化 分生状 再分化
成熟细胞 态细胞
胚状体
胚状体发生
再生植株
植物组培技术基本过程
外植体 移栽
无菌 脱分化 接种
培养室
诱导愈伤组织 的形成 再分化
试管苗的形成
植物组织培养特点
①培养条件可以人为控制 ②生长周期短，繁殖率高 ③管理方便，利于工厂化生产和自动化控制
第1章绪论
主要内容： 植物组织培养的应用
植物组织培养概念及类型 植物组织培养的基本理论 植物组织培养的发展简史
1.1 植物组织培养的应用
1、快速繁殖和作物脱毒
1.微型繁殖－兰花工业 (1)微型繁殖技术:快速繁殖优良品种的植物
组织培养技术. (2)特点: ①保持优良品种的遗传特性; ②高效快速地实现种苗的大量繁殖.
垂 花 蕙 兰
建 兰
金 嘴 墨 兰
石
斛 兰
石斛兰
西 藏
虎 头 兰
文
心 兰
文心兰
扇
贝 兰
快速繁殖实现工厂化育苗
2.作物脱毒 (1)材料:无病毒的茎尖 (2)脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得
2、作物育种
1.单倍体育种 (1)方法:花药的离体培养 (2)优点: ①后代稳定遗传,都是纯合体; ②明显缩短育种年限.
分化：指细胞在形态结构和功能上发生永久性的适度变化过 程。
脱分化：成熟的细胞转变到分生状态的过程，而进行分裂形 成无分化的细胞团，即形成愈伤组织的过程。
再分化：脱分化的细胞再次分裂、分化并形成不同组织，进 而构成器官和植株的过程。
模式植物烟草组织培养的过程:
1.2.3 器官发生和胚状体发生-再分化过程的两种途径
2.突变体的利用 (1)产生:植物组织培养 (2)利用:筛选对人们有利突变体,进而培育新品种
神奇的人工种子 (1)特点: ① 后代无性状分离 ② 不受气候,季节和地域限制 (2)技术: 植物组织培养. (3)结构: 人工薄膜胚状体或不定芽或顶芽或腋芽.
3、植物有用产物生产
植物组织培养大量生产紫草素
现在已有胡萝卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、 玉米、水稻、橡胶等几十种植物的人工种子试种成 功紫，草但由于愈成伤本组织较高，紫中草国素尚未应用于生产。
4、遗传、生理生化和病理研究
花药和花粉培养获得的单倍体和纯和的二倍体植物，是
研究细胞遗传的好材料。
细胞是一切生理功能的场所。细胞和原生质体培养研究
细胞营养、代谢、抗病性等非常理想。
细胞团培养
茎尖分生组织培养 原生质体培养
外植体（explant)：由活体植物体上切取下来的，用于组织 培养的各种接种材料。包括各种器官、组织、细胞或原生 质体等。
愈伤组织（callus）：原指植物受伤后在伤口表面形成的一团 薄壁细胞；在组织培养中，是指在人工培养基上由外植体形 成的一团无序生长的具有旺盛分裂能力的薄壁细胞。
细胞再生的潜力与细胞分化程度成负相关。
受精卵 ＞ 生殖细胞 ＞ 体细胞
植物细胞全能性的实现：
1.植物的生活史（生命周期）
受 精 卵
早期胚胎发育 合 分化 子 胚
组 形成 织
器 官
构成
植 物 体
2.植物组培过程（组培周期）
已
分 化 细
脱分化
愈 再分化 组 形成
伤
织
组
器 官
构成
植 物 体
胞
织
1.2.2 细胞分化、脱分化和再分化
首次进行离体细胞培养
小野芝麻和凤眼兰的栅栏细胞和虎眼万年青属表皮细胞 Knop+蔗糖
无分裂
细胞高度分化+培养基中无生长激素
2、奠基阶段（从20世纪30年代末到50年代中）
➢1934年，美国植物生理学家 White 用番茄根尖建立起第一个 活跃生长的无性繁殖系，从而使 非胚器官的培养首先获得成功。 1937年，White发现3种B族维生素 和IAA对植物生长有用。
植物组织培养与植物基因工程:
含有目的基因 的农杆菌
Regeneration of Plants from Cells or Tissue Is an Important Research Tool
This is the most common way of producing transgenic Arabidopsis.
1. 器官发生途径： 由愈伤组织或外植体诱导形成不定根或不定芽， 再获得再生植株的方法。
百合鳞叶培养
器官发生途径
脱分化
外植体 愈伤组织 不定芽
不定根
再分化
再生植株
愈伤组织器官发生途径
小 麦
愈伤组织
芽分化
胚状体
再生苗
2 体细胞胚胎发生途径（胚状体发生途径） ：
是指在愈伤组织中产生出一些与种子中的胚相似的结 构，即同时形成一个有苗端和根端的双极性结构，而发育成再 生植株的途径。