任務二 植物組織培養的類型及特點

一、植物組織培養的類型

根據培養材料(外植體)、培養過程以及培養基的物理形態，可將植物組織培養分為以下幾種類型。

(一)根據培養材料劃分

1．植株培養

對具有完整植株形態的幼苗進行無菌培養的方法稱為植株培養。一般多以種子為材料，以無菌播種誘導種子萌發成苗。

2．胚胎培養

對植株成熟或未成熟胚以及具胚器官進行離體培養的方法稱為胚胎培養。胚胎培養常用的材料有幼胚、成熟胚、胚乳、胚珠或子房等。

3．器官培養

器官培養指分離根(根尖、根段)、莖(莖尖、莖段)、葉(葉片、葉原基、葉柄、子葉)、花(花瓣、花藥、花粉)、果實、種子等作為外植體，在人工合成的培養基上培養，使其發育成完整的植株。

4．組織培養

分離植物體的各部分組織(如分生組織、形成層組織或其他組織)來進行培養或從植物器官培養產生的愈傷組織來培養，通過分化誘導最后形成植株。這是狹義的組織培養。

5．細胞培養

細胞培養是對植物的單個細胞或較小的細胞團的離體培養。常用的細胞培養材料有性細胞、葉肉細胞、根尖細胞和韌皮部細胞等。

6．原生質體培養

原生質體培養是對除去細胞壁的原生質體的離體培養，包括原生質體、原生質融合體和原生質體的遺傳轉化體的培養等。

(二)根據培養過程劃分

1．初代培養

初代培養是對外植體進行的第一次培養，也稱為啟動培養或誘導培養。其目的是建立無菌培養物，通常是誘導外植體產生愈傷組織、不定芽、原球莖，或直接誘導側芽和頂芽萌發，這是植物組織培養中比較困難的階段。

2．繼代培養

繼代培養是將培養一段時間后的外植體或產生的培養物轉移到新鮮培養基中繼續培養的過程，也叫增殖培養。其目的是防止培養材料老化，或培養基養分耗盡而造成營養不良，以及代謝物過多積累而產生毒害的影響，使培養物能夠大量繁殖，并順利地生長、分化，長成完整的植株。

3．生根培養

生根培養是指誘導無根組培苗產生根，形成完整植株的過程。其目的是提高組培苗移栽后的成活率。

(三)根據培養基態相劃分

1．固體培養

固體培養是指將培養物放在固體培養基上進行培養。固體培養基是在培養基中加入一定量的凝固劑(多為瓊脂)，使培養基在常溫下固化，這是最常用的組織培養方法。

2．液體培養

液體培養是將培養物放在液體培養基中進行培養。液體培養包括懸浮培養、振蕩培養和紙橋培養等方法。

培養基中加入一定量的凝固劑，加熱溶解后，分別裝入培養用的容器中，冷卻后即得到固體培養基。凡不加凝固劑的即液體培養基。瓊脂是常用的凝固劑，適宜濃度為6~10g/L。固體培養基所需設備簡單，使用方便，只需一般化學實驗室的玻璃器皿和可供調控溫度與光照的培養室。但使用固體培養基時，培養物固定在一個位置上，只有部分材料表面與培養基接觸，不能充分利用培養容器中的養分，而且培養物生長過程中排出的有害物質的積累，會造成自我毒害，必須及時轉移。液體培養基則需要轉床、搖床之類的設備，通過振蕩培養，給培養物提供良好的通氣條件，有利于外植體的生長，避免了固體培養基的缺點。

二、植物組織培養的特點

植物組織培養是在人工控制的環境條件下，采用純培養的方法離體培養植物的器官、組織、細胞和原生質體，既不受外界環境條件和其他生物的影響，也不受植物體其他部分的干擾。隨著植物組織培養技術研究的發展，不僅從理論上為相關學科提出了可靠的試驗證據，而且一躍成為一種大規模、批量工廠化生產種苗的新方法。該技術具有以下特點。

(一)培養材料經濟，來源廣泛

在植物組織培養中，植物的單個細胞、小塊組織、根、莖、葉、花、果實和種子等各種器官或完整植株都可以作為外植體，材料來源十分廣泛，特別是取一些莖尖部位的材料，只需要幾毫米甚至不到1mm長度。這些材料均來自遺傳性一致的植株個體，培養獲得的細胞、組織、器官或小植株等各種水平的無性系具有相同遺傳背景，純度高，將它們用于生物學研究，可極大地提高實驗的精度。

(二)培養條件可人為控制，便于周年生產

組織培養采用的植物材料完全是在人為提供的培養基和小氣候環境條件下進行生長，擺脫了大自然中四季、晝夜的變化以及災害性氣候的不利影響，且條件均一，對植物生長極為有利，便于穩定地進行周年培養生產。

(三)生長周期短，繁殖速度快

植物組織培養由于人為控制培養條件，根據不同植物不同部位的不同要求而提供不同的培養條件，因此生長較快。另外，植株也比較小，培養時間短，往往20~30d為一個周期。所以，雖然植物組織培養需要一定設備及能源消耗，但由于植物材料能按幾何級數繁殖生產，總體來說成本低廉，且能及時提供規格一致的優質種苗或脫病毒種苗。一些瀕危植物及珍稀材料，依靠常規的無性繁殖方法，需要幾年或幾十年才能繁殖出為數不多的苗木，而用植物組織培養方法可在1~2年內生產上百萬株整齊一致的優質種苗。植物組織培養也能夠解決有些植物產種子少或無的難題。

(四)管理方便，有利于自動化控制和工廠化生產

植物組織培養是在一定的場所和環境下，人為提供一定的溫度、光照、濕度、營養、激素等條件進行培養。這種方式極利于高度集約化和高密度工廠化生產，也利于自動化控制生產。它是未來農業工廠化育苗的發展方向。它與盆栽、田間栽培等相比省去了中耕除草、澆水施肥、防治病蟲等一系列繁雜勞動，可以大大節省人力、物力及田間種植所需要的土地，有效提高了勞動生產率，有利于自動化控制和工廠化生產。