1.4 植物組織培養的類別和意義

1.4.1 植物組織培養的類別

按外植體類型可分為：細胞培養（單細胞、花粉）、組織培養（形成層、木質部、韌皮部、生長錐）、器官培養（芽、花藥、子房、胚珠、幼葉、胚胎）和原生質體培養。

按培養基種類可分為：固體培養和液體培養。后者又可分為：淺層培養（液層深度不超過0.5cm）；深層培養（通過振蕩使培養細胞懸浮和通氣）；懸滴培養；飼養層培養。

按培養方法可分為：同步培養、非同步培養、哺育培養。

按培養基的作用可分為：誘導（愈傷組織）培養、分化（芽、胚）培養、生根培養。

1.4.2 植物組織培養的意義

1．在理論研究方面的意義

組織培養材料是研究生理、遺傳和形態發生的好材料，因為它脫離了植株整體的控制，避免了器官、組織之間的干擾。通過單細胞分離、培養可以更好地研究細胞全能性，可以引進微生物學的研究方法探討突變形成；通過原生質體分離、培養和細胞核移植、細胞器移植，可以深入研究細胞壁形成、細胞融合、核質關系和原生質體的吞噬現象；通過體細胞雜交，可以研究細胞質的特性；常常利用組織培養手段實現與檢測遺傳轉化的效果。

2．在實際應用方面的意義

無性系繁殖：牡丹、唐菖蒲、郁金香、香蕉等常常選擇優良植株在無菌培養條件下進行快速無性系繁殖。用常規葉插法繁殖非洲紫羅蘭（Saintpaulia ionantha），每片葉2～3個月可得到3～5株幼苗；陳維倫等在組織培養中，用10cm2大小的葉片，在相同時間內可獲得1200株幼苗。

胚胎培養：成熟的或未成熟的胚培養，去除了胚乳的影響，以克服種子休眠；克服遠緣雜交不親和性，挽救雜種胚胎敗育（embryo rescue）。

花藥、子房（胚珠）培養：獲得單倍體植株，縮短雜交育種進程，提高選擇效率。

莖尖培養：植物旺盛生長的部分常常是無菌、無病毒的。許多植物經有性生殖后往往擺脫了細菌、病毒的侵染。但許多園藝植物屬異花傳粉植物，為保持品種特性不宜用種子繁殖。如柑橘、草莓、葡萄、馬鈴薯、唐菖蒲等通常采用變態器官或插條、嫁接繁殖，使入侵的病毒隨著繁殖世代日益積累，病毒病日益嚴重。莖尖也是生長旺盛區域，愈接近莖尖分生組織，病毒愈少，所以莖尖培養也可以達到脫病毒的目的。但莖尖愈小愈不易培養成活，通常培養帶1～2個葉原基的莖尖容易成活，獲得無病毒再生植株的概率也比較大。

單細胞培養與突變系篩選：抗性篩選，如抗旱、抗鹽、抗代謝物。如選育對高氨基酸含量反饋抑制不敏感的細胞系。用微生物技術篩選突變系。

篩選產生具特殊經濟價值藥物的細胞系和突變系：利用發酵罐大量生產黃連素、抗癌藥（紫杉醇等）。人參的發酵生產尚未能應用，還需尋找2,4-D的替代物以促進細胞生長，或尋找突變株，使細胞不加生長促進劑也能生長。

超低溫種質保存：液氮中保存農家品種或農作物的野生近緣種、瀕危植物種子或組織培養的細胞系。在超低溫條件下種子和培養物完全停止生長和呼吸。長期超低溫保存有利于保持種質的遺傳特性，盡可能減少種子繁殖和繼代培養過程中不可避免的變異。當需用時將超低溫保存材料化凍后仍可保持活力，繼續生長和繁殖。

思考與討論題

1．什么是植物組織培養？

2．Haberlandt于1902年在人工合成培養基上培養葉肉細胞未獲成功，但植物學界仍然認為他是植物組織培養的創始人，為什么？

3．從植物組織培養的曲折發展歷史中你得到什么啟示？

4．說明植物細胞全能性的概念。

5．說明脫分化和再分化及其相對性的概念。

6．什么是細胞決定？試說明細胞決定和細胞分化有什么關系。

7．什么是植物器官克??？

8．解釋主胚性細胞、次級胚性細胞概念及其可能的功能。

9．什么是表觀遺傳變化？什么是體細胞無性系變異？二者有什么區別？

10．什么是植物的生理年齡？植物老化有什么表現？

11．說明植物組織培養在植物學理論研究上的意義。

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