专题3 植物组织培养技术
课题1： 菊花的组织培养 一、基础知识 1、植物的组织培养
（1）细胞的分化
①概念：在个体发育中，相同细胞的后代在形 态、结构、生理功能上发生稳定性差 异的过程
②过程：如：受精卵增殖、生长、分化形成组 织、器官、系统
③特点： （1）持久性：是一种持久性的变化，它发生在生 物体的整个生命过程中,在胚胎期达到最大限度
③钾：影响植物组织培养中酶的活性和方向，决 定新陈代谢的方向，对分化有一定的促进作用
B、微量元素:B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、 Co等 ①铁：用量较多的微量元素，对植物组织叶绿素 的合成和延长生长起重要作用
②铜：促进离体根生长作用
③钼：合成活跃的硝酸还原酶，固氮酶的组成 部分，防止叶绿素被破坏
二、实验操作
（一）制备MS固体培养基
（3）植物组织培养
①必要条件： 细胞离体 一定的营养物质、激素和其他 外界条件
②原理:
细胞的全能性
③相关概念:
外植体：从活植物体上切下进行培养的那部 分细胞、组织或器官
脱分化：指已经分化的植物器官、组织或细胞, 当受到创伤或进行离体(也受到创伤)培养时,已 停止分裂的细胞,又重新恢复分裂,细胞改变原 有的分化状态,失去原有结构和功能,成为具有 未分化特性的细胞。
细胞分 裂素≈
组 织
根 细胞分裂
植 物 体
胞 生长素
素<生长素
不需要光
需要光
⑤愈伤组织形态发生方式
不定芽方式：在某些条件下，愈伤组织中的分 生细胞发生分化，形成不同的器 官原基，再逐渐形成芽和根
胚状体方式：由愈伤组织细胞诱导分化出具有胚 芽、胚根、胚轴的胚状结构进而长 成完整的植株，这种由愈伤组织中 的薄壁细胞不经过生殖过程，直接 产生类似于胚的结构，叫做胚状体
讨论：你能说出各种营养物质的作用吗？同专题 2中微生物培养基的配方相比，MS培养基的配方 有哪些明显的不同？
答：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。与微生物的培养不同，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 必须的大量元素和微量元素两大类。
④硼：与糖的运输、蛋白质的合成有关
C、有机物:如氨基酸、烟酸、肌醇、维生素， 蔗糖等
（3）植物激素的影响
①常用的植物激素：生长素、细胞分裂素和 赤霉素
生长素类：2，4－二氯苯氧乙酸（2，4－D）、 吲哚乙酸（IAA）、萘乙酸（NAA）、 吲哚丁酸（IBA）
细胞分裂素类： 激动素（KT）、6－苄基嘌呤 （ 6－BA）、玉米素（ZT）
再分化：已经脱分化的细胞在一定条件下,又可 经过愈伤组织或胚状体,再分化出根和芽,形成完 整植株,这一过程叫作再分化。
愈伤组织:细胞排列疏松而无规则,是高度液泡 化的、成无定性状态的薄壁细胞
人参的愈伤组织
菠萝的愈伤组织
④过程:
植物细胞培养
细胞分裂
离
素>生长素
体 组
脱分化
愈 伤 再分化
芽
织 或 细
人工种子
2、影响植物组织培养的因素 （1）植物材料的选择
烟草和胡萝卜的组织培养较为容易
枸杞愈伤组织的芽诱导比较难 同一植物材料的年龄、保存时间的长短会 影响实验结果
菊花的组织培养一般选择未开花植株的茎 上部新萌生的侧枝
（2）不同的离体组织和细胞对营养、环境等条 件的要求相对特殊，需配置不同的培养基 MS培养基主要成分包括：
⑥植物组织培养的应用：
1、培育无病毒植株
2、 培养紫草愈伤组织,提取紫草素（治疗烫伤 和割伤的药物以及染料和化妆品的原料）
3、诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力 的胚状结构，包裹上人造种皮，制成人工种子， 可以解决有些作物品种繁殖能力差，结子困难 或发芽率低等问题
4、基因工程中亦需到植物组织培养的方法
赤霉素类： 赤霉酸（GA3）
②生长素和细胞分裂素作用
植物中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、 脱分化和再分化的关键性激素。在生长素存在 的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势
使用顺序
先使用生长素，后使用 细胞分裂素
先使用细胞分裂素后使 用生长素
同时使用
实验结果 有利于细胞N、P、K、Ca、Mg、S等
①氮:常用的是硝态氮（如硝酸钾）和铵态氮（如 硫酸铵）， MS培养基即含硝态氮又含铵态氮
植物组织从培养基中吸收NO3-或NH4+后，经过 一系列的反应转化成氨基酸，进而合成蛋白质， 成为植物体的主要组成部分
②磷：常由磷酸盐提供，是植物必需元素之一。 磷参与植物生命过程中的核酸合成、蛋白质合成、 光合作用、细胞呼吸以及能量的储存、转化与释 放等重要生化过程，因此，植物组织培养中需要 大量的磷
（2）稳定性：细胞分化是稳定的，一般是不可 逆转的
（3）全能性：已分化的细胞，仍具有发育的潜能
④结果： 形成不同的细胞和组织
⑤原因： 基因在特定的时间和空间条件下的选 择性表达的结果
（2）细胞的全能性
①定义：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整 个体的潜能的特性
②原理：生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
③实例
已分化的植物细胞，仍具有全能性 高度特化的动物细胞，从整个细胞来说，全能 性受到限制。但它的细胞核仍然保持着全能性， 这是因为细胞核内含有该物种遗传性所需要的 遗传物质
④全能性的比较: 受精卵>生殖细胞>体细胞
在生物的所有细胞中，受精卵的全能性是最高的， 进行有性生殖的生物体的任何一个细胞，都是由 受精卵分裂、分化而成。生殖细胞，尤其是卵细 胞，虽然分化程度很高，但是仍然又较高的潜在 全能性，在某些条件下卵细胞可以进行孤雌生殖
分化频率高
③生长素和细胞分裂素同时使用，用量的比例 对植物细胞发育方向的影响 生长素 > 细胞分裂素： 有利于根的分化
生长素 < 细胞分裂素： 有利于芽的分化，抑 制根的分化
生长素 ＝ 细胞分裂素： 促进愈伤组织生长
（4）pH、温度、光照
pH控制在5.8左右，温度控制在18－22。C,每 日用日光灯照射12h