植物组织培养技术

　　植物组织培养即植物无菌培养技术，是根据植物细胞具有全能性的理论，利用植物体离体的器官、组织或细胞，如根、茎、叶、花、果实、种子、胚、胚珠、子房、花药、花粉以及贮藏器官的薄壁组织、维管束组织等，在无菌和适宜的人工培养基及光照、温度等条件下，能诱导出愈伤组织、不定芽、不定根，最后形成完整的植株。至今，世界各国在无性系繁殖、花卉育种、植株脱病毒和种质保存等方面，广泛应用组织培养技术。

（一）组织培养技求的应用

1．无性系繁殖无性系繁殖是植物组织培养应用的主流之一，用植物组织培养进行无性繁殖的优点是，用材少，速度快，不受气候、季节、基质等自然条件的影响，比传统的常规繁殖方法要快得多，人们又叫它"快速繁殖"或"微型繁殖"。其常见繁殖方式有短枝扦插、芽增殖、原球茎、器官分化和胚状体发生。其中芽增殖在盆栽花卉繁殖中应用最为普遍，如草本植物四季秋海棠、鸡冠花、万寿菊、长春花，观叶植物蟆叶秋海棠、网纹草、花叶芋、天鹅绒竹芋，木本植物三角花、比利时杜鹃、月季、八仙花等，在生产实践中，均已取得较好的经济效益。原球茎培养在大花蕙兰、蝴蝶兰、美丽兜兰、石斛、春兰等兰科植物和肾蕨、凤尾蕨、鹿角蕨等观赏蕨的规模性生产中得到广泛应用。胚状体培养，据报道目前已在30个科150种植物上观察到它们的愈伤组织可以分化出胚状体，而盆栽花卉中的花叶芋、山茶花都是成功的范例。器官分化主要是从外植体直接产生不定芽或不定根，一般不通过从愈伤组织进行器官分化形成植株，因为其性状有可能发生变化或经过多次继代培养后，会丧失再生植株的能力。

2．花卉育种当今盆栽花卉育种中，也广泛应用组培技术。

胚培养：在花卉种间杂交或远缘杂交中，有时虽然能正常受精，但胚往往发育不完全或胚与胚乳间不亲和，不能得到种子，可采用胚的早期离体培养促使胚正常发育，培养出杂交后代。如山茶花、百合和鸢尾杂交中均采用幼胚培养，成功地收到了杂交种子。同时，在杂交中受精困难，也可把未受精的胚珠分离出来，在试管内用花粉受精来解决，这在草本花卉花菱草中已取得成功。

单倍体育种：利用花药培养诱导花粉形成单倍体，在试管培养中通过秋水仙素处理，使染色体加倍，而成为纯合二倍体植物，从而缩短新品种育种的时间，还有利于突变中隐性突变的分离。这在花卉的株型、花色、花型的大小或重瓣，叶型、叶色等产生变异，往往有直接利用价值。这在矮牵牛的育种中已应用。

体细胞杂交和植物基因工程：利用原生质体遗传操作技术，可以从原来不大可能进行杂交的不同属植物间获得体细胞杂种或核质杂种。可以通过摄取外源目的基因，定向改造植物的某些重要性状。

3．植株脱病毒用无性繁殖方法来繁衍的花卉种类如菊花、香石竹、郁金香、百合、白鹤芋等，不能通过种子途径去除病毒，用化学方法防治和高温处理往往成效不稳定。作为组织培养的无性繁殖材料，最好是去病毒组织，否则易导致病毒积累，危害加重。而植物的茎尖部分无维管束，病毒难以侵入。所以，茎尖培养是获得无病毒植株的最好途径。至今，茎尖培养脱毒法已在菊花、百合、香石竹、郁金香等盆栽花卉上推广使用。

4．种质保存用无性繁殖的植物，因没有种子，只能在植物园内长期栽培保存，耗费大量的土地和劳力。种质材料还易受自然环境的变化和病虫危害而流失。若用组织培养方法，保存愈伤组织、胚状体、茎尖等组织，可节省大量人力和物力。

（二）组织培养的几个步骤

1．材料的选用一般用于组织培养的材料称为外植体。常分为两类。一类是带芽的外植体，如茎尖、侧芽、鳞芽、原球茎等，组织培养过程中可直接诱导丛生芽的产生。其获得再生植株的成功率较高，变异性也较小，易保持材料的优良性状。另一类主要是根、茎、叶等营养器官和花药、花瓣、花轴、花萼、胚珠、果实等生殖器官。这一类外植体需要一个脱分化过程，经过愈伤组织阶段，再分化出芽或产生胚状体，然后形成再生植株。

外植体的取用与组织部位、植株年龄、取材季节以及植株的生理状态、质量，都对培养时器官的分化有一定影响。一般阶段发育年幼的实生苗比发育年龄老的栽培品种容易分化，顶芽比腋芽容易分化，萌动的芽比休眠芽容易分化。在组织培养中，最常用的外植体是茎尖，通常切块在0．5厘米左右，太小产生愈伤组织的能力差，太大则在培养瓶中占据空间太多。培养脱毒种苗，常用茎尖分生组织部，长度为0．1毫米以下。

2．外植体的消毒植物组培能否取得成功的重要因素之一，就是保证培养物在无菌条件下安全生长。为此，必须抓好外植体的消毒和实行无菌操作。

由于培养的植物材料大都采集于田间栽培植株，材料上常附有各种微生物，一旦被带入培养基，即会迅速繁殖滋长，造成污染，培养失败。所以培养前必须对外植体进行严格的消毒处理，消毒的尺度为既能全都杀灭外植体上附带的微生物，但又不伤害材料的生活力。因此，必须正确选择消毒剂和使用的浓度、处理时间及程序。目前，常用的消毒剂有次氯酸钙、氯化汞、次氯酸钠、双氧水、酒精（70％）等。具体消毒方法如下：

（1）茎尖、茎、叶片的消毒消毒前先用清水漂洗干净或用软毛刷将尘埃刷除，茸毛较多的用皂液洗涤，然后再用清水洗去皂液，洗后用吸水纸吸干表面水分，用70％酒精浸数秒钟，取出后及时用10％次氯酸钙饱和上清液浸泡10～20分钟。或用2％～10％次氯酸钠溶液浸泡6～15分钟。消毒后用无菌水冲洗3次，用无菌纱布或无菌纸吸干接种。

（2）根、块茎、鳞茎的消毒这类材料大都生长在土中，常带有泥土，挖取时易遭损伤。消毒前必须先用净水清洗干净，在凹凸不平处以及鳞片缝隙处，均用毛笔或软刷将污物清除干净，用吸水纸吸干后，在70％酒精中浸一下，然后用6％～10％次氯酸钠溶液浸5～15分钟，或用0．1％～0．2％氯化汞消毒5～10分钟，最后用无菌水清洗3～4次，用无菌纱布或无菌纸吸干后接种。

（3）果实、种子的消毒这类材料有的表皮上具有茸毛或蜡质，消毒前先用70％酒精浸泡几秒钟或2～10分钟，然后用饱和漂白粉上清液消毒10～30分钟或2％次氯酸钠溶液浸10～20分钟，消毒后去除果皮，取出内部组织或种子接种。直接用种子或果实消毒，经消毒后的材料均须用无菌水多次冲洗后接种。

（4）花药、花粉的消毒植物的花药外面常被花瓣、花萼包裹着，一般处于无菌状态，只需采用表面消毒即可接种。通常先用70％酒精棉球擦拭花蕾或叶鞘，然后将花蕾剥出，在饱和漂白粉上清液中浸泡10～15分钟，用无菌水冲洗2～3次，吸干后即可接种。

3．组织培养的条件接种后的培养容器置放培养室，室温应控制在23～26℃，每天12～16小时光照，光照度为1000～3000勒克斯。

4．外植体的增殖接种后的外植体要分化出丛状芽、愈伤组织或胚状体，必须对培养基及激素的种类和浓度进行严格的设计和筛选。常用的基本培养基为MS培养基，激素的种类和浓度对外植体的分化和增殖起到重要的作用。也就是说不同的花卉种类对激素的种类和浓度是有差别的（表4－－3）。

5．诱导生根继代培养形成的不定芽和侧芽等一般没有根，要促使试管苗生根，必须转移到生根培养基上，生根培养基一般应用1／2MS培养基，因为降低无机盐浓度有利于根的分化。同时，不同盆栽花卉诱导生根时所需要的生长素的种类和浓度是不同的（表4－4）。一般常用吲哚乙酸（IAA）、萘乙酸（NAA）和吲哚丁酸（IBA）三种。一般在生根培养基中培养1个月左右即可获得健壮根系。

6．组培苗的移栽生根或形成根原基的试管苗从无菌，温、光、湿度稳定环境中进入到自然环境中，从异养过渡到自养过程，必须经过一个炼苗过程。首先打开试管瓶塞放阳光充足处让其锻炼1～2天，然后取出幼苗用温水将琼脂冲洗掉，移栽到泥炭、珍珠岩、蛭石、砻糠灰等组成的基质中，基质使用前需高温消毒，移栽后要适当遮荫，可用塑料薄膜覆盖，保持较高空气湿度，温度维持在25℃左右，勿使阳光直晒，7～10天后要注意通风和补充浇水，约20～40天，新梢开始生长后，小苗可转入正常管理。