植物组织培养新技术研究进展

泰山职业技术学院

毕业设计（论文） 题 目： 植物组织培养新技术研究进展 系 部： 生物技术工程系 专 业： 园林技术专业 学 号： 201107010115 学生姓名： 刘兴 指导教师： 职 称： 二〇一四年六月二十日

目 录

1.理论依据 1

1.1组织培养 1

1.2细胞全能型 1

1.3组织培养重要性 2

2.园林植物组织培养基本实验条件 2

2.1实验室的基本组成与设计 2

2.1.1实验室的设计 2

2.1.2实验室的基本组成 2

2.1.3实验室仪器设备和仪器 2

2.2组织培养条件 2

2.2.1温度 3

2.2.2光照 3

2.2.3湿度 3

2.2.4渗透压 4

2.2.5Ph值 4

2.2.6气体 4 3植物组织培养的要点与巧 4

3.1园林植物组织培养的要点技巧 4

3.1.1培养材料的选择与采集 4

3.1.2培养材料的预处理 4

3.1.3制备外植体 5

3.1.4接种和培养 5

3.1.5根的诱导 5

3.1.6炼苗移栽 5

3.2主要用途 6

4、园林植物组织培养的应用 6

4.1脱毒 6

4.2快繁 6

4.3植物育种 6

4.4种质资源的保存 7

4.5遗传转化 7

5、植物组织培养的发展前景 7

5.1组培容器的大型化 7

5.2组培技术的简单化 7

6结论 8 参考文献 8 致谢 8

1、理论依据

植物组织培养是指在无菌条件下，将离体的植物器官（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），细胞（如大孢子、小孢子、体细胞等）以及原生质体，在人工控制的环境里培养成完整植株的一门生物学技术。它的优越性在于：可以在不受其他部分干扰的情况下研究被培养部分的生长和分化规律。特点是：取材少，培养材料经济；人为控制培养条件，不受自然条件影响；生长周期短，繁殖率高；管理方便，利于自动化控制。

1.2细胞全能型

植物细胞全能性是植物组织培养的理论依据。植物细胞全能性指植物的每个细胞都含有一套完整的基因组，具备发育成完整植株的遗传能力。在适宜条件下，任何一个细胞都可以发育成一个新个体。运用组织培养方法可以在比较简单易观察的条件下研究细胞、组织或器官的繁殖、生长和分化，以及各种外界因素对它们的影响，从而为解决生产中的某些问题开辟了广阔的前景。

（1）组织培养的优越性。可以不受植物其他部分干扰的情况下研究被培养的外植体的生长和分化的规律。

（2）组织培养的特点。取材少，培养材料经济；人为控制培养条件，不受自然条件影响；根据不同植物、不同离体部位的要求提供不同的培养条件，因此生长快，生长周期短，繁殖率搞；而且管理方便，利于自动化控制。

2、园林植组织培养基本实验条件

2.1实验室的基本组成及设计

2.1.1实验室的设计

（一） 设计原理

1．具有合理的结构和布局，有效的防治污染，节能、安全，工作方便。

2．规划设计要科学、经济、实用和高效，与工作目的、规模及当地条件等要相适应。

（二） 总体要求

1、保证绝对清洁。

2、实验室要用灰尘最少的建筑材料。

3、接种室、培养室要经得起消毒。

4、水电供应要充足。

5、实验室必须满足实验器材。

6、实验室的各分室大小、比例要合理。

2.1.2实验室的基本组成

一个完整、标准的园林植物组织培养实验室是有一组执行不同功能的区间组成，一般应当包括准备室、接种室、培养室、观察室、驯化室等。

2.1.3实验室仪器设备和仪器

①无菌操作设备；②常用仪器设备：天平、冰箱等；③常用工具：剪刀、镊子等。

在植物组织培养中温度、光照、湿度等各种环境条件，培养基组成、PH值、渗透压等各种化学环境条件都回影响组织培养育苗的生长和发育。

2.2.1温度（temperature)

因为温度是植物组织培养中的重要因素，所以植物组织培养在最适宜的温度下生长分化才能表现良好，大多数植物组织培养都是在23～27℃ 之间进行，一般采用25±2℃。低于15℃时培养，植物组织会表现生长停止，高于35℃时对植物生长不利。但是，不同植物培养的适温不同。

2.2.2光照（light)

组织培养中光照也是重要的条件之一，主要表现在光强、光质、以及光照时间方面：

1、光照强度（light intensity)

光照强度对培养细胞的增殖和器官的分化有重要影响，从目前的研究情况看，光照强度对外植物体、细胞的最初分裂有明显的影响。一般来说，光照强度较强，幼苗生长的粗壮，而光照强度较弱幼苗容易徒长。

2、光质（light wave)

光质对愈伤组织诱导，培养组织的增殖以及器官的分化都有明显的影响。如百合珠芽在红光下培养，8周后，分化出愈伤组织。但在蓝光下培养，几周后才出现愈伤组织，而唐菖蒲子球块接种15天后，在蓝光下培养首先出现芽，形成的幼苗生长旺盛，而白光下幼苗纤细。

3、光周期（light period)

试管苗培养时要选用一定的光暗周期来进行组织培养，最常用的周期是16h的光照，8h的黑暗。研究表明，对短日照敏感的品种的器官组织，在短日照下易分化，而在长日照下产生愈伤组织，有时需要暗培养，尤其是一些植物的愈伤组织在暗培养下比在光下更好。

2.2.3湿度（humidity)

湿度的影响包括培养容器保持和环境的湿度条件，容器内主要受培养基水分含量和封口材料的影响。前者又受琼脂含量的影响。在冬季应当适当减少琼脂用量，否则，将使培养基干硬，以致不利于外植体接触或插进培养基，导致生长受

阻。封口材料直接影响容器内湿度情况，但封闭性较高的封口材料易引起透气性受阻，也会导致植物生长发育受影响。

2.2.4渗透压（penetrating pressure)

培养基中由于有添加的盐类、蔗糖等化合物，因此，而影响到渗透压的变化。通常1-2个大气压对植物生长有促进作用，2个大气压以上就对植物生长有阻碍作用，而5-6个大气压植物生长就会完全停止，6个大气压植物细胞就不能生存。

2.2.5 PH值

不同的植物对培养基最适PH值的要求也是不同的。一般来说PH值高于6.5时，培养基全变硬；低于5时，琼脂不能很好地凝固。

2.2.6气体（gas)

氧气是组织培养中必需的因素，瓶盖封闭时要考虑通气问题，可用附有滤气膜的封口材料。通气最好的是棉塞封闭瓶口，但棉塞易使培养基干燥，夏季易引起污染。固体培养基可加进活性炭来增加通气度，以利于发根。培养室要经常换气，改善室内的通气状况。液体振荡培养时，要考虑振荡的次数、振幅等，同时要考虑容器的类型、培养基等。

简单的来说，可以分为：①在无菌条件下进行人工操作。②保证水、无机盐、碳源（常用蔗糖）、氮源（含氮有机物）、生长因子（维生素）等营养物质的供应。③需要添加一些植物生长调节物质，主要是生长素和细胞分裂素。④愈伤组织再分化到一定阶段，形成叶绿体，能进行光合作用，故需光照。

3、植物组织培养的要点与

4、3.1 园林植物组织的培养要点和技巧

林植物组织的培养要点和技巧

物组织的培养要点和技巧

3.1.1培养材料的选择与采集

选择合适的培养材料，并进行提前采集。

3.1.2培养材料的预处理

（一）先将材料用流水冲洗干净，最后一遍用蒸馏水冲洗，再用无菌纱布或吸水纸将材

料上的水分吸干，并用消毒刀片切成小块。

（二）在无菌坏境中将材料放入70％洒精中浸泡30－60秒。

（三）再将材料移入漂白粉的饱和液或0.01％升汞水中消毒10分钟。

（四）取出后用无菌水冲洗三、四次。

3.1.3制备外植体

将已消毒的材料，用无菌刀、剪、镊等，在无菌的环境下，剥去芽的鳞片、嫩枝的外皮和种皮胚乳等，叶片则不需剥皮。然后切成0.2－0.5厘米厚的小片，这就是外植体。在操作中严禁用手触动材料。

3.1.4接种和培养

（一）接种

在无菌坏境下，将切好的外植体立即接在培养基上，每瓶接种4－10个。

（二）封口

接种后，瓶、管用无菌药棉或盖封口，培养皿用无菌胶带封口。

（三）温度

培养基大多应保持在25℃左右，但要因花卉种类及材料部位的不同而区别对待。

（四）增殖

外植体的增殖是组培的关键阶段，在新梢等形成后为了扩大繁殖系数，需要继代培养。把材料分株或切段转入增殖培养基中，增殖培养基一般在分化培养基上加以改良，以利于增殖率的提高。增殖1个月左右后，可视情况进行再增殖。

3.1.5根的诱导

继代培养形成的不定芽和侧芽等一般没有根，必须转到生根培养基上进行生根培养。1个月后即可获得键壮根系。

3.1.6炼苗移栽

试管苗从无菌到光、温、湿稳定的环境进入自然环境，必须进行炼苗。一般移植前，先将培养容器打开，于室内自然光照下放3天，然后取出小苗，用自来水把根系上的营养基冲洗干净，再栽入已准备好的基质中，基质使用前最好消毒。移栽前要适当遮荫，加强水分管理，保持较高的空气湿度（相对湿度98％左右），但基质不宜过湿，以防烂苗。

用流程图可表示为下图：

3.2主要用途

①植物体快速繁殖。②培养无病毒植株（植株脱病毒）。③花药离体培养(单倍体育种)。④制作“人工种子”。⑤利用愈伤组织生产植物细胞产品。

4、园林植物组织培养的应用

4.1脱毒

植物中有很多都带有病毒，严重影响植物的产量和品质，给农业带来灾害。特别是无性繁殖植物，如马铃薯、草莓、大蒜、康乃馨等，由于病毒是通过维管束传导的，因此利用这些植物营养器官繁殖，就会把病毒带到新的植物个体上而发生病害。但是也证明感病植株并不是每个部位都带有病毒，如茎尖生长点尚未分化成维管束的部分，可能不带病毒。若利用组织培养法进行茎尖培养，再生的植株有可能不带病毒，从而获得脱病毒的苗，再用这种苗进行繁殖，则种植的植物就不会或极少发生病毒病。

所获得的脱毒苗一定要经过鉴定，确认不带病毒才能使用。使用组织培养法获得脱毒苗已经在草莓、葡萄、康乃馨等获得成功，产生明显的经济效应。

4.2快繁

依靠自然条件在较短时间内繁殖稀有植物和经济价值较高的植物，受到地理环境和季节的限制，很难达到快速、高效的目的；特别对于在短时期内需要达到一定数量，才能创造应有价值的植物，时间就是效益，只有通过组织培养的方法才能满足这一要求。

用组织培养法繁殖植物，这是组织培养应用于生产的主要的和成效最大的实例。首先是在兰花上的成功应用。自Morel在1960年得到兰花组织培养苗后，很快应用于生产，形成了组织培养法繁殖兰花工业。

由于组织培养法繁殖植物的明显特点是快速，每年可以数以百完倍速度繁殖，因此对一些繁殖系数低，不能用种子繁殖的名特优植物品种的繁殖，尤为意义重大。

4.3植物育种

植物组织培养技术对培育优良作物品种开辟了新途径。目前，国内外以把植物组织培养普遍应用于作物育种。

4.4种质资源的保存

长期以来人们想了很多方法来保存植物，如储存果实，储存种子，储存块根、块茎、种球、鳞茎；用常温、低温、变温、低氧、充惰性气体等，这些方法在一定程度上收到了好的或比较好的效果，但仍存在许多问题。主要问题是付出的代价高，占的空间大，保存时间短，而且易受环境条件的限制。植物组织培养结合超低温保存技术，可以给植物种质保存带来一次大的飞跃。因为保存一个细胞就相当与保存一粒种子，但所占的空间仅为原来的几万分之一，而且在-193度的液氮中可以长时间保存，不像种子那样需要年年更新或经常更新。

4.5遗传转化

这是组织培养应用的另外一个重要领域，因为到目前为止的大多数遗传转化方法仍需要通过植物组织培养来进行。

5、植物组织培养的发展前景

植物组织培养作为一种有效的技术手段已被广泛应用于生产实践的各个领域。目前我国共有较大型的植物组织培养快繁企业100多家，主要繁殖花卉、果树和经济树木的良种苗木。但年生产能力多在100万株一下，且90%以上的企业

实际处于亏损状态。其中的主要问题有两个：一是生产规模太小，二是生产成本太高。这两个问题是相互联系的。只有通过扩大规模，降低成本，才能充分发挥这种高新技术在现代植物生产和农业产业化中的重要作用。植物组织培养技术的发展主要体现在以下三个方面：

5.1组培容器的大型化

目前大量使用的是玻璃或耐高温塑料制成的三角瓶、罐头瓶，最大体积不超过500毫升。通过模拟植物在微生态条件下的气体交换、营养吸收、形态建成，计算植物微群落生长的最佳空间形状与大小，依此改进容器形态，扩大体积，增加单位培养面积中组培苗的数量。同时改良封口材料，以达到优质(通气隔菌)、方便、耐久的目的。

5.2组培技术的简单化

这里主要是指免转接一步成苗。培养基的配制与组培材料的转接是植物组培快繁的两大主要日常工作，而实际上植物的正常生长只需水分、矿质营养、空气等，并不需要经常移植。经常移植还会对植物的生活力造成一定程度的影响。在培养基成分分析与植物营养分析的基础上，可通过培养容器中水分、矿质、激素和气体的交换与调整，实现免转接一步成苗。这其中包括组培苗根原基的诱导与瓶外生根。

5.3组培环境的自然化 除培养基原料和人工费之外，目前组培快繁企业的最大支出是能源费。某些地方实行的自然光照培养，虽然减少了照明用电，但却极大地增加了夏季降温和冬季加温的能源费。二者相比，得不偿失。通过对光、温、气(含真菌、水汽)的综合调控，可达到恒温、恒光、恒湿、无菌的低成本运行。

随着我国农村产业结构的调整，植物组织培养技术作为最具应用价值的农业高新技术，受到了广泛的重视。各级政府、国有企业和私有企业都在应用组培技

术从事花卉、果树、或经济林木的脱毒、快繁。组织培养从研究到生产，必须经过中间试验阶段。因此，生产单位要与科研单位合作，生产实践相结合，推动组培产业化进展。

6、总结

植物组织培养是以植物生理学为基础发展起来的一项新技术和科研手段。近几年来，正在植物科学领域蓬勃发展。无论是植物的器官、组织和细胞的培养，还是原生质体的分离、融合和培养均取得了显著的成效。

植物组织培养具有广泛的应用前景和研究价值。因此，植物组织培养是当前生物工程中应用最广泛，又最有效的技术和方法，在园艺、农林、药用植物生产等方面得到广泛的应用。植物组织培养的广阔的应用前景，这已被近几年来日益增多的实践所证实。

[参考文献]

[ 1 ] 陈殿奎. 发展穴盘育苗, 推进蔬菜种植业现代化. 发展中的中国工厂化农业[C ]. 北京: 北京出版社, 2000,(9)

[ 2 ] 中山卫, 古在丰树, 渡部一郎. 培养基中糖的有无及培养器的换气方法对马铃薯二氧化碳浓度- 净光合速度的影响[J ]. 日本植物组织培养, 1991

[3 ] 古在丰树, 关本克宏. 培养器的换气次数和光照强度对培养器内的二氧化碳浓度和草莓培养植株生长的影响[J ]. 日本生物环境调节, 1988

[4 ] 古在丰树. 植物组织培养的新阶段[M ]. 日本农文协出版, 1998

[5 ] 古在丰树. 闭锁型苗生产体系的开发和利用[M ]. 日本养贤堂出版, 1999曲英华等: 植物组织培养新技术: 光独立培养法

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