任务二 植物组织培养的类型及特点

一、植物组织培养的类型

根据培养材料(外植体)、培养过程以及培养基的物理形态，可将植物组织培养分为以下几种类型。

(一)根据培养材料划分

1．植株培养

对具有完整植株形态的幼苗进行无菌培养的方法称为植株培养。一般多以种子为材料，以无菌播种诱导种子萌发成苗。

2．胚胎培养

对植株成熟或未成熟胚以及具胚器官进行离体培养的方法称为胚胎培养。胚胎培养常用的材料有幼胚、成熟胚、胚乳、胚珠或子房等。

3．器官培养

器官培养指分离根(根尖、根段)、茎(茎尖、茎段)、叶(叶片、叶原基、叶柄、子叶)、花(花瓣、花药、花粉)、果实、种子等作为外植体，在人工合成的培养基上培养，使其发育成完整的植株。

4．组织培养

分离植物体的各部分组织(如分生组织、形成层组织或其他组织)来进行培养或从植物器官培养产生的愈伤组织来培养，通过分化诱导最后形成植株。这是狭义的组织培养。

5．细胞培养

细胞培养是对植物的单个细胞或较小的细胞团的离体培养。常用的细胞培养材料有性细胞、叶肉细胞、根尖细胞和韧皮部细胞等。

6．原生质体培养

原生质体培养是对除去细胞壁的原生质体的离体培养，包括原生质体、原生质融合体和原生质体的遗传转化体的培养等。

(二)根据培养过程划分

1．初代培养

初代培养是对外植体进行的第一次培养，也称为启动培养或诱导培养。其目的是建立无菌培养物，通常是诱导外植体产生愈伤组织、不定芽、原球茎，或直接诱导侧芽和顶芽萌发，这是植物组织培养中比较困难的阶段。

2．继代培养

继代培养是将培养一段时间后的外植体或产生的培养物转移到新鲜培养基中继续培养的过程，也叫增殖培养。其目的是防止培养材料老化，或培养基养分耗尽而造成营养不良，以及代谢物过多积累而产生毒害的影响，使培养物能够大量繁殖，并顺利地生长、分化，长成完整的植株。

3．生根培养

生根培养是指诱导无根组培苗产生根，形成完整植株的过程。其目的是提高组培苗移栽后的成活率。

(三)根据培养基态相划分

1．固体培养

固体培养是指将培养物放在固体培养基上进行培养。固体培养基是在培养基中加入一定量的凝固剂(多为琼脂)，使培养基在常温下固化，这是最常用的组织培养方法。

2．液体培养

液体培养是将培养物放在液体培养基中进行培养。液体培养包括悬浮培养、振荡培养和纸桥培养等方法。

培养基中加入一定量的凝固剂，加热溶解后，分别装入培养用的容器中，冷却后即得到固体培养基。凡不加凝固剂的即液体培养基。琼脂是常用的凝固剂，适宜浓度为6~10g/L。固体培养基所需设备简单，使用方便，只需一般化学实验室的玻璃器皿和可供调控温度与光照的培养室。但使用固体培养基时，培养物固定在一个位置上，只有部分材料表面与培养基接触，不能充分利用培养容器中的养分，而且培养物生长过程中排出的有害物质的积累，会造成自我毒害，必须及时转移。液体培养基则需要转床、摇床之类的设备，通过振荡培养，给培养物提供良好的通气条件，有利于外植体的生长，避免了固体培养基的缺点。

二、植物组织培养的特点

植物组织培养是在人工控制的环境条件下，采用纯培养的方法离体培养植物的器官、组织、细胞和原生质体，既不受外界环境条件和其他生物的影响，也不受植物体其他部分的干扰。随着植物组织培养技术研究的发展，不仅从理论上为相关学科提出了可靠的试验证据，而且一跃成为一种大规模、批量工厂化生产种苗的新方法。该技术具有以下特点。

(一)培养材料经济，来源广泛

在植物组织培养中，植物的单个细胞、小块组织、根、茎、叶、花、果实和种子等各种器官或完整植株都可以作为外植体，材料来源十分广泛，特别是取一些茎尖部位的材料，只需要几毫米甚至不到1mm长度。这些材料均来自遗传性一致的植株个体，培养获得的细胞、组织、器官或小植株等各种水平的无性系具有相同遗传背景，纯度高，将它们用于生物学研究，可极大地提高实验的精度。

(二)培养条件可人为控制，便于周年生产

组织培养采用的植物材料完全是在人为提供的培养基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。

(三)生长周期短，繁殖速度快

植物组织培养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，培养时间短，往往20~30d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，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。一些濒危植物及珍稀材料，依靠常规的无性繁殖方法，需要几年或几十年才能繁殖出为数不多的苗木，而用植物组织培养方法可在1~2年内生产上百万株整齐一致的优质种苗。植物组织培养也能够解决有些植物产种子少或无的难题。

(四)管理方便，有利于自动化控制和工厂化生产

植物组织培养是在一定的场所和环境下，人为提供一定的温度、光照、湿度、营养、激素等条件进行培养。这种方式极利于高度集约化和高密度工厂化生产，也利于自动化控制生产。它是未来农业工厂化育苗的发展方向。它与盆栽、田间栽培等相比省去了中耕除草、浇水施肥、防治病虫等一系列繁杂劳动，可以大大节省人力、物力及田间种植所需要的土地，有效提高了劳动生产率，有利于自动化控制和工厂化生产。