植物的組織培養

植物組織培養：是指在無菌和人工控制的環境條件下，利用人工培養基，對離體的植物胚胎、器官、組織、

細胞及原生質體進行培養，使其再生細胞或完整植株的技術。又稱為植物離體培養

離體生態學：是指研究離體培養環境條件控制的科學，其研究對象是培養基、植物材料和人工環境條件

外植體：用于離體培養的那部分植物器官、組織或細胞

愈傷組織（callus）：是指外植體因受傷或在離體培養時，其細胞進行活躍的分裂增殖而形

成的一種無特定結構和功能的組織

植物組織培養的特點

1.組培技術是無菌操作技術。

2.組培材料處于完全的異養狀態。

3.組培材料可以是離體狀態的器官、組織、細胞或原生質體。

4.組織培養物可以形成克隆（clone，無性繁殖系），也可以進行莖芽增殖或生根

5.組培容器內的氣體和環境氣體可通過封口材料進行交換，相對濕度通常是幾乎100％，因

此，組培苗葉片表面一般都無角質層或蠟質層，且氣孔保衛細胞功能缺乏，氣孔始終都是張

開的。

6.組培的環境溫度、光照強度和時間都是人為設定的，其參數可調

植物組織培養的研究類型

組織培養

器官培養

胚胎培養

細胞培養

原生質體培養

植物組織培養的研究任務

研究離體培養條件下，細胞、組織或器官所需營養條件和環境條件，細胞、組織或器官的形

態發生和代謝規律，植物脫毒方法和機理，植物特別是一些難繁植物的大量快速繁殖方法，

細胞融合方法和機理，再生個體的遺傳和變異，種質資源的離體保存機理和方法等

德國植物學家Schleiden和動物學家Schwann于1838-1839年提出的細胞學說

德國植物學家Haberlandt于1902年提出了植物細胞具有全能性

李繼侗和沈同1933年成功培養了銀杏的胚。

1952年，Morel和Martin提出了植物脫毒（virusfree）技術

Guha和Maheshwari等——花藥培養

Cocking等-原生質體培養

Carlson等——原生質體融合

植物組織培養的應用

快繁和脫毒

育種

次生代謝物生產

種質保存

在遺傳、生理、生化、病理等研究上的應用

離體快繁（試管苗和人工種子）

試管苗特點

繁殖系數大、速度快，苗木整齊一致，周年生產

人工種子

指植物離體培養中產生的胚狀體或不定芽，被包裹在含有養分和保護功能的人工胚乳和人工

種皮中，從而形成能發芽出苗的顆粒體。

具有試管苗的優點外，還具有以下優點：

1）便于貯藏和運輸、可直接播種和機械化操作；

2）可在人工種子中加入抗生素、菌肥、農藥等成分，提高種子活力和品質

培育新品種或創制新物種

單倍體育種

離體選擇突變體

培育遠源雜種

基因工程育種

單倍體育種

手段：花藥和花粉培養

優點：所有基因均能表現，基因型可快速純合

成果：已育成大面積種植的品種

離體選擇突變體

手段：愈傷組織、懸浮培養細胞易變異、細胞數量大，有利于突變體篩選

優點：多用于抗性篩選

成果：已選出一些抗病、抗鹽、高賴氨酸、高蛋白的突變體，有些已用于生產

培育遠源雜種

胚培養可克服受精后障礙導致的遠源雜交不孕，產生遠源雜交后代，育成新物種.蘋果,梨,

大白菜和甘藍、栽培棉和野生棉

原生質體融合可克服有性雜交不親和性，獲得體細胞雜種.馬鈴薯和番茄、煙草和龍葵

基因工程育種

農桿菌介導法、基因槍法均基于植物組織培養技術。

抗除草劑、抗蟲、抗病、抗逆性、品質改良

次生代謝物生產:利用組織和細胞的大規模培養，可以生產人類需要的一些天然有機化合物

植物種質資源的離體保存

優點：節約人力、物力和土地，防止有害病蟲的傳播，便于種質資源的交換和轉移

培養基的成分

水

礦質元素

碳水化合物

生理活性物質

生長調節劑

附加物

天然添加物

水

水質軟化裝置

離子交換

反向滲透蒸餾

礦質元素

大量--氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫

微量--鐵、錳、硼、鋅、銅、鉬

碳水化合物

作用：提供碳源、維持滲透壓

通常碳源用蔗糖

低濃度（1.5～2.5％）的糖有利于木質部的生長；

高濃度（3～4％）有利于韌皮部

生理活性物質

維生素-----作用：輔酶

肌醇-----作用：幫助活性物質發揮作用，使培養物快速生長，促進胚狀體及芽的形成

氨基酸及其酰胺類-----有機氮源、緩沖作用、調節體內平衡

單核苷酸

植物生長調節劑

六大類植物激素

生長素

細胞分裂素

赤霉素

脫落酸

乙烯

油菜素內酯

生長素/細胞分裂素相互作用

生長素－細胞分裂素比率關系，用于組培中決定芽和/或根的形成

細胞分裂素對生長素的濃度比值高時，傾向于形成芽

生長素細胞分裂素的濃度比值高時，傾向于形成根

兩種激素的比值處于中間水平時增強愈傷組織的形成

附加物:

膠凝劑

螯合劑

滲透劑

活性炭

其他

天然添加物

椰乳,水解酪蛋白,酵母提取液

作用：提供天然微量營養成分、生理活性物質和生長調節劑等

缺點：成分不確定，影響實驗重復性

母液（貯備液）注意事項

各種藥品要充分溶解后才能混合。

混合時要注意先后順序，避免相互結合生成沉淀。

鐵鹽單獨配制，一般用硫酸亞鐵和EDTA-Na2通過加熱形成穩定的螯合鐵貯存。

生長素類先用少量95％乙醇或1mol/LNaOH加熱助溶后，用水定容。

細胞分裂素類先用少量1mol/L鹽酸溶解，再用水定容

培養基制備

加一定量水，依次加入需要量的母液。

加入需要量的蔗糖，溶解，定容。

調節pH值。

加入需要量的瓊脂，加熱溶解（要不斷攪拌）。

分裝：在瓊脂未凝時（40℃左右凝固）分裝，量一般為容器的1/4～1/3，注意不要沾到容

器口。

封口。

滅菌。

存放。

注意事項

不能高壓滅菌的物質，在滅菌后溫度下降但瓊脂尚未凝固時，在無菌條件下，用過濾除菌法

加入。

配好的培養基一般應在兩周內用完

外植體:從需要培養的母株分離的一小塊植物材料

接種體:已經培養的植物材料用于繼代培養

外植體的選擇

地上部比地下部清潔。

外植體越小，克服特殊植物病理問題的機會越大，但同時也降低了存活率。

內部的組織比外部的不易受到污染。

不同外植體反應不總是相同

外植體的滅菌

1.根據培養容器大小將材料切割成適當大小；

2.流水（自來水）沖洗植物表面；

3.在酒精中晃動幾秒鐘；

2（0.1～1%）＋吐溫（潤濕劑）2滴/100ml：3～5min；

5.用經過高壓滅菌的蒸餾水沖洗；

6.商業漂白劑7~15%＋吐溫2滴/100ml：10～30min；

7.再用經過高壓滅菌的蒸餾水沖洗幾次

培養條件

溫度

光照:光周期和光強

濕度

氣相條件

頂部空間氣體成分對植物生長發育的影響

矮化或白化

玻璃化

軟腐

自養/混合營養

乙烯傷害

矮化或白化

有限的氣體交換對組培的效應

組培容器盡可能密閉，以防止污染。然而，在一個完全密閉的容器中可能出現氣體的堆積，

對植物生長造成不利，如產量減少、白化病或壞疽

玻璃化

產生原因

外植體：種類，繼代次數；切割方法；在培養基上的放置情況。

培養基:凝膠的濃度和類型,細胞分裂素的種類及水平；鹽濃度。

容器：氣體組成和氣體濃度

環境：溫度；光強和光質，濕度；空氣流動

植物細胞全能性：是指任何攜帶完整遺傳信息的植物活細胞都具有表達其所有遺傳信息的能

力，能夠發育成完整的植株

全能性是一種可能性，變為現實必須滿足兩個條件：

解除抑制和給予刺激。

細胞需經過脫分化和再分化過程才能表現其全能性

脫分化：成熟細胞或分化細胞轉變為分生狀態（即形成愈傷組織）的過程。

再分化：成熟細胞或分化細胞脫分化轉變為愈傷組織后重新分化成異質細胞的過程。

愈傷組織的形成

愈傷組織起源于母體組織增殖細胞。在培養時，通過把全植株的一小部分（外植體）在無菌

條件下放到支持生長的培養基上來產生愈傷組織。激素改變了細胞的代謝使之從靜止轉變為

具有活性

培養條件

固體培養基

暗培養

液體培養基的缺點

污染損失大

不利于氣體交換，影響愈傷組織形成

愈傷組織的生長

誘導期后，外植體外層細胞開始分裂，在組織受傷表面形成一種創傷形成層，愈傷組織的細

胞數目迅速增加

特點：細胞分裂速率大大超過細胞伸長速率，單個細胞的平均重量下降，體積變小

愈傷組織類型

質地：松脆、致密

高生長素：致密變松脆。

低或無生長素或高細胞分裂素：松脆變致密。

愈傷組織的保持

一段時間后，由于基本培養物的損耗、凝膠的干燥以及代謝物的積累，需要將愈傷組織轉到

新鮮的培養基上進行繼代培養

要點：愈傷組織繼代培養時要有適當的大小，以保證在新鮮培養基上可以重建生長

愈傷組織再分化途徑

器官發生途徑：愈傷組織先產生芽（或根），再在另一種培養基上產生根（或芽），然后形成

完整植株。

胚狀體發生途徑：愈傷組織形成胚狀體，再在另一種培養基上同時發展成帶有根的苗。也叫

無性胚胎發生（無性系）。

胚狀體----指愈傷組織中形成的與種子中胚相似的具有苗端和根端的雙極性結構。也叫體細

胞胚

體細胞胚胎的特征

1.體胚最根本的特征是具有兩極性

2.體胚的維管組織與外植體的該組織無解剖結構上的聯系，而不定芽或不定根往住總與愈傷

組織的維管組織聯系

3.體胚的維管組織的分布是獨立的Y字形，而不定芽的維管組織則無此現象

體胚發生的方式

直接發生和間接發生

直接發生是指體胚直接從原外植體的胚性細胞不經愈傷組織階段發育而成

間接發生是體胚從愈傷組織或懸浮細胞、有時也從已形成的體胚的一組細胞中發育而成

多數體胚是間接發生

胚性細胞-----與分生組織細胞類似，通常較小，近圓形，具有較大的核和核仁并能高度染色，

胞質濃厚，可直接發育成體細胞胚胎

胚胎發生叢（EC）:EC是愈傷組織中一種液泡小、胞質濃的小細胞聚集成的叢狀結構

人工種子

海藻酸鈉作為人工種子的包埋劑。也發展了用新的自裂膠珠的方法

植物組織培養的基本程序

1.無菌外植體的獲得

2.初代培養物的建立

3.形態發生和植株再生

4.培養產物的觀察記載

無菌外植體的獲得

利用各種滅菌劑進行外植體的滅菌。

不同器官的滅菌方法

1.莖尖、莖段、葉片

清水沖洗

70％酒精浸數秒，再在10％次氯酸鈣浸泡5～20min

無菌水沖洗3～5次，吸干

適當切塊，接種

2.根、塊莖、鱗莖

帶土，易損傷。

仔細刷洗，切除損傷部位，增加滅菌時間或濃度。

70％酒精浸數秒，再在6～10％次氯酸鈣浸泡5～20min。

3.花蕾

花蕾中的花藥處于無菌狀態，采摘后可直接滅菌

70％酒精浸10～30s，0.1％氯化汞浸泡3～10min

4.果實、種子

有些表面具茸毛或蠟質，需加吐溫-80。

果實：70％酒精浸數秒，2％次氯酸鈣10～20min。

種子：0.1～0.2％氯化汞浸泡5～10min

培養產物的觀察記載

愈傷組織誘導率

胚狀體誘導率

芽分化率

發根率

植物器官培養-----是指對植物某一器官的全部或部分或器官原基進行離體培養的技術

植物器官培養

根的培養

莖段和莖尖培養

葉的培養

根的培養意義

根系生理代謝研究的良好實驗體系；

研究器官分化、形態建成的良好體系；

建立根無性系，用于制藥；

誘變育種。

離體根的培養方法

固體培養法：平放

液體培養法：振蕩

固體－液體雙層培養法：根段形態學上端插入固體培養基，下端朝上浸露在液體培養基中。

其他特殊方法

離體根所用培養基

White

MS、B5等大量元素減半或減2/3

影響離體根生長因素

基因型

營養條件：氮源、碳源、微量元素、維生素B1

激素：生長素

pH

光照和溫度：一般黑暗有利于根的形成

植物莖段培養-----是指對植物的帶有一個以上定芽或不定芽的外植體（包括塊莖、球莖、鱗

莖在內的幼莖切段）進行離體培養的技術。

莖段培養的目的

進行植物的離體快速繁殖。

研究莖細胞的分裂潛力和全能性。

誘導細胞變異和突變體的獲得

莖段培養的特點和優點

特點：以芽生芽的方法進行增殖。

優點：容易成功、變異小、性狀均一、繁殖速度快。

莖段培養產物

單苗

叢生苗

完整植物

愈傷組織

影響因素

基因型

激素配比：生長素、細胞分裂素

莖尖培養---是指對植物頂端的原分生組織和它衍生的分生組織的培養

類型

莖尖分生組織培養

普通莖尖培養

莖尖培養注意事項

取材大小：脫毒小于1mm，快繁可數毫米。莖尖微小趨向于形成愈傷組織。

培養基：多為MS，避免2,4-D（促使外植體愈傷組織化）。

普通莖尖培養與繁殖技術

無菌物的建立

芽的增殖

中間繁殖體的增殖

誘導生根

移栽

生長狀態及原因

1.生長太慢：莖尖不見明顯增大，但顏色轉綠

進入休眠

生長素太低

溫度低

2.生長過旺：莖尖明顯增大，基部產生愈傷組織，莖尖難于伸長，色澤較淡

生長素偏高

用了2,4-D

光照太弱

溫度過高

3.生長正常

莖尖逐漸轉綠，基部逐漸膨大，有時形成少量愈傷組織，莖尖逐漸伸長，最終形成小枝。

影響莖尖微繁的因素

基因型

外植體的大小

供試植株的生理狀態

芽的著生部位

褐變

玻璃化

極性

后生變化

形態發生能力

遺傳穩定

葉的培養

意義：

研究葉形態建成、

光合作用、

葉綠體形成等；

葉細胞全能性；

原生質體融合；

無性繁殖系；

誘變育種

影響葉組織培養的因素

基因型

細胞分裂素

細胞分裂素和生長素的組合

供試植株的發育時間和葉齡

葉脈

極性

損傷

離體葉組織發育途徑

直接產生不定芽

由愈傷組織產生不定芽

胚狀體

其他

植物胚胎培養是指對植物的胚、胚乳、胚珠和子房等進行離體培養，使其發育成完整植株的

技術

包括：

胚培養、

胚乳培養、

胚珠培養

子房培養

胚培養

成熟胚培養

幼胚培養

幼胚培養的生長方式

正常胚胎發育，維持胚性生長。

早熟萌發：迅速萌發為幼苗，不能維持胚性生長

胚胎發育過程

異養期：球形期以前，需復雜培養基。

自養期：心形期開始，可用簡單培養基。

異養期易夭折，可采用胚乳看護培養，提高成功率

影響幼胚培養的因素

培養基

環境條件：一般黑暗或弱光。

胚柄：胚柄的存在對幼胚的存活是關鍵，可用赤霉素代替

胚培養的應用

1.克服遠緣雜交不親和性：幼胚培養。

2.打破種子休眠，縮短育種周期

3.提高種子萌發率

4.克服珠心胚的干擾

5.種子生活力的快速測定。

6.誘導胚狀體及胚性愈傷組織，用于快繁

胚乳培養---是指將胚乳組織從母體上分離出來，通過離體培養，使其發育成完整植株的技術。

培養成熟的胚乳時，果實要進行表面消毒，胚乳和胚在無菌條件下切出來。

培養未成熟的胚乳時，整個果實要進行消毒，在無菌條件下，使用立體顯微鏡小心將胚乳組

織切離。將胚乳從胚組織中分離出來是必須的，這一步驟的失敗，將導致胚乳愈傷組織和胚

起源（二倍體組織）的組織的污染。

影響胚乳培養的因素

培養基

培養條件

胚：誘導成熟胚乳活化，可用赤霉素代替。

取材時期：胚乳旺盛生長期較易誘導出愈傷組織。

胚乳培養應用

大量生產三倍體植株。

為染色體工程提供不同染色體組合的植株。

研究天然產物生物合成和代謝的實驗系統

胚珠培養---是將胚珠從母體分離出來，無菌條件下讓其進一步生長發育，使其形成植株的技

術

胚珠----種子植物的大孢子囊，是孕育雌配子的場所，是種子的前身

胚珠培養的類型

受精胚珠培養

未受精胚珠培養

胚珠培養的意義

防止雜種胚早期敗育，但比幼胚培養容易。

為試管受精提供一項基礎技術。

培養單倍體植株

胚珠培養的影響因素

培養基：多用Nitsch。

胎座和子房：有胎座和子房易培養。

胚發育時期：球形胚后較易。

子房培養----是指將子房從母體上分離下來，無菌離體培養，使其發育成幼苗的技術

子房----雌蕊基部膨大部分，由子房壁、胎座、胚珠組成。

植物離體授粉是指將未授粉的胚珠或子房從母體分離下來，進行無菌培養，并以一定的方式

授以無菌花粉，使之在試管內實現受精的技術。又稱離體受精或試管受精

目的：克服遠源雜交的受精前障礙

離體授粉方式

離體柱頭授粉

離體子房授粉

離體胚珠授粉

離體授粉成功的標志是授粉后能由胚珠或子房形成有生活力的種子。

影響離體授粉受精的因素

柱頭和花柱：存在有利于受精。

胎座：存在有利于受精。

取材時期：最好在雌蕊授粉后和花粉管進入子房前。

培養基：Ca2+能刺激花粉萌發和花粉管生長。

培養條件：一般黑暗和弱光

花藥和花粉培養（單倍體誘導）

目的

花藥和花粉培養的目的是通過使小孢子或花粉粒反復分裂形成胚狀體并獲得單倍體植物，或

者獲得芽的形成，然后通過胚胎發生或芽的生長形成單倍體。其染色體組成可以通過秋水仙

堿或再生技術獲得可繁殖的同型純合二倍體

花藥培養：將花粉發育到一定階段的花藥接種到人工培養基上進行培養，以誘導其花粉粒改

變發育進程，形成花粉胚或愈傷組織，進而分化為苗的技術。

花粉培養：先將花粉從花藥中游離出來，再進行離體培養

共同點：利用花粉（小孢子）染色體的單倍性，培育單倍體植株

培養方法

花粉發育時期

四分孢子期、單核期（小孢子期）、二核期和三核期（雄配子期）

其中單核期（尤其中、晚期）是大多數植物花粉誘導的最佳時期。

花粉發育時期的檢測

壓片法：醋酸洋紅；碘－碘化鉀染色

外形：

花藥培養

材料預處理：低溫、花藥離心、低劑量輻射、化學試劑（如乙烯利）等。

表面消毒

接種

培養：兩條途徑（胚狀體；器官分化），影響因素（光照、溫度等）。

花粉培養

1.花粉的分離

擠壓法

磁攪拌法

漂浮釋放法

2.培養方法

固體培養

液體培養：

看護培養

微室培養：

條件培養

看護培養

將完整花藥接種在瓊脂培養基上。

將一片無菌濾紙放在花藥上。

將花粉粒接種在濾紙上

MS、H適合雙子葉

B5適合豆科、十字花科

Nitsch適合蕓苔屬和曼陀羅屬

N6適合禾本科植物

激素種類和濃度

細胞分裂素

生長素

蔗糖和有機添加物

高蔗糖濃度

有機添加物：椰乳

活性炭

單倍體植株的鑒定

形態學鑒定：形態特征、結實性、花粉粒大小和著色、氣孔大小和數目等；

細胞學鑒定

分子標記鑒定

單倍體植株的染色體加倍

自然加倍：核有絲分裂和核融合

人工加倍：秋水仙素

愈傷組織再生：組織創傷法

花粉花藥培養的優點

1.縮短育種年限。

2.提高選擇效率：有利于隱性基因性狀的選擇。

3.獲得單性別特殊材料：如超雄株。

4.作為遺傳研究材料。

我國成就：禾本科經濟作物。

花粉花藥培養的缺點

1.誘導頻率低：有的只有百分之幾、千分之幾甚至更低；

2.體細胞干擾問題；

3.倍性變異問題；

4.白化苗問題。

組培與育種

單倍體育種

突變育種

培育遠源雜種

基因工程育種

突變育種

根據突變原因：誘變和無性系變異

根據突變的主體：外植體突變和接種體突變（愈傷組織突變、懸浮細胞突變和不定芽突變等）

誘變---芽誘變、愈傷組織誘變

物理突變劑：X-射線，伽馬射線，紫外線等

化學突變劑：EMS（甲基磺酸乙酯）、疊氮鈉等

嵌合體植物----是指頂端層一到兩層細胞遺傳上有差異的植物。

扇形嵌合體

邊緣嵌合體

外周嵌合體

離體合成嵌合體

1.愈傷組織混合

2.離體嫁接

嵌合體的離體培養

利用莖尖或腋芽來繁殖嵌合體。不要用不定芽或體胚，因為大多數情況下，它們起源于L1、

L2或L3其中一層。

嵌合體分離

嵌合體可以通過誘導不定芽或體胚來分解，因為它們大都起源于一層細胞

雜色植物

定義

雜色＝器官上不同顏色的不連續斑點

類型

細胞系雜色：從一個突變細胞增殖而來的一群單色的細胞。如果這是一個芽頂點的細胞，雜

色植物就是嵌合體（不是通過有性遺傳獲得的）

非細胞系雜色：所有的細胞基因型相同，但色素基因表達不同（有性遺傳）

不是所有的嵌合體都是雜色的

不是所有的雜色都是嵌合

多用于篩選雜色植物

香蕉

杜鵑花

玫瑰

雜色原因

基因表達的不同

葉片皰疹：葉片的某些區域細胞與其下層的細胞分離

病毒

基因鑲嵌

植物快繁---是指利用植物組織培養技術對外植體進行離體培養，使其短期內獲得遺傳性一致

的大量再生植株的技術。也叫植物離體繁殖或微繁。

植物快繁的特點

1.繁殖效率高。周年繁殖，生長速度快。

2.培養條件可控性強。

3.占用空間小。30m2可培育數十萬株苗木。

4.管理方便，利于自動化控制。

5.便于種質保存和交換。

植物快繁的器官形成方式

短枝發生型

叢生芽發生型

不定芽發生型

胚狀體發生型

原球莖發生型

短枝發生型---帶葉莖段形成完整植株，再剪成帶葉莖段繼代成苗。

特點：一次成苗，性狀穩定，過程簡單，成活率高

花卉和葡萄的試管苗生產常用此法。

叢生芽發生型---頂芽或腋芽不斷發生腋芽而呈叢生芽，再將單芽誘導生根成苗

特點：性狀穩定，增殖率高

大多數植物快繁的主要方式。

不定芽發生型---外植體脫分化形成愈傷組織，再分化產生不定芽，或不經愈傷組織直接形成

不定芽，再將芽誘導生根成苗。

特點：增殖率高于叢生芽發生型，但較易變異，并會導致嵌合性狀發生分離。

許多植物快繁的主要方式。

胚狀體發生型----外植體經愈傷組織發育成胚狀體或直接發育成胚狀體，直接成苗

特點：增殖率最高，但胚狀體發生和發育較復雜。

目前此法應用尚不廣泛

原球莖發生型---莖尖或腋芽培養產生原球莖，增殖形成原球莖叢，再切割增殖或培養成完整

植株

是蘭花唯一有效的大規模無性繁殖方法，促使了蘭花工業的形成。

植物快繁的程序

階段Ⅰ：無菌培養的建立；

階段Ⅱ：繁殖體的增殖；

階段Ⅲ：芽苗的生根；

階段Ⅳ：小植株的移栽馴化

階段Ⅰ：無菌培養的建立

母株和外植體的選取

無菌培養物的獲得

外植體的啟動生長

雙層培養---固體培養基上面加20ml的液體培養基，避免繼代培養。這可以降低成本

經典的雙層培養基成分

Knop大量元素1/2濃度

活性炭

蔗糖

生長素

植物細胞培養----是指將植物單細胞或細胞團進行培養，形成單細胞無性系或再生植株的技

術

植物單細胞培養---是指將植物單細胞進行培養，形成單細胞無性系或再生植株的技術。

單細胞的分離

機械分離：研磨、過濾、離心

酶解分離：利用果膠酶分解細胞間的胞間層，使其分散。

由愈傷組織分離：液體培養、振蕩、過濾、離心

單細胞培養方法

平板培養法

看護培養法

微室培養法

紙橋培養法

平板培養---是指將一定密度的懸浮細胞接種到一薄層固體培養基中培養的技術

懸浮培養---是將游離細胞或細胞團按一定密度，懸浮在液體培養基中不斷地攪拌或振蕩進行

培養的技術

懸浮培養特點

可以使培養細胞快速大量增殖。

雙子葉植物比單子葉植物更容易建立懸浮培養。

大多數建立懸浮培養的方法要求首先在離體條件下獲得愈傷組織

懸浮培養很少只由單細胞組成。大多數除了單獨游離的細胞外，都有細胞團。

建立了懸浮培養后，需要結合過濾，進行反復繼代培養，以降低細胞團的大小。

細胞團中的細胞與單獨游離的細胞其微環境是不同的。

培養方法

分批培養

半連續培養

連續培養

分批培養--是指將一定量的細胞或細胞團分散在一定量的液體培養基中進行培養

特點：只有氣體內外有交換

必須及時繼代培養

注意事項

接種密度不能太低。

及時繼代（剛進入靜止期時）。

充分分散。

振蕩。

優點

設備簡單：普通搖床

操作簡便

重復性好

缺點：

培養基成分不斷改變，細胞數目、代謝產物和酶的濃度都不能保持恒定，不適合研究細胞的

生長代謝。

半連續培養---當細胞增殖到一定量后，倒出一半細胞懸浮液于另一個培養罐內，再分別加入

新鮮培養基繼續進行培養，如此這樣反復地進行再培養

優點：能夠重復獲得大量均一的培養細胞

應用：生化研究；為進一步的更大規模的培養提供接種材料

連續培養

特點：體積恒定，營養物質不斷得到補充，細胞可長期保持在對數生長期，增殖速度快，適

于大規模工廠化生產

類型

封閉型：培養基更換，細胞不排出。細胞數目不斷增長。

開放型：培養基更換，細胞也排出。細胞保持高生長速度

恒化式（控制某種營養成分的濃度）和恒濁式（控制細胞密度）

振蕩目的：破碎細胞團，使細胞均勻分布，促進空氣交換

方法：搖床（水平往復式、旋轉式），攪拌器

細胞同步化：指同一懸浮細胞培養體系的所有細胞都同時通過細胞周期的某一特定時期

物理方法：控制細胞物理特性（細胞或細胞團大小）或生長環境（光照、溫度等），如低溫

休克法。

化學方法：饑餓法或抑制法。

細胞增殖的測定

細胞計數

細胞鮮重

細胞干重

細胞密實體積（PCV）或沉淀體積（SCV）

懸浮培養細胞的植株再生

直接形成體細胞胚。

轉移到固體培養基上形成愈傷組織再形成體細胞胚。

植物細胞培養的用途

次生代謝物

藥用化合物的生產

分化

色素生產

誘導

生物轉化

細胞培養中不能生產次生代謝產物的原因可能是：

將過程轉到基本新陳代謝。

抑制或減少了關鍵酶的表達。

缺少合適的存儲位置

誘導子----病原體釋放的化合物或病原體部分細胞壁可以引起相似的應答。這些化合物稱為

誘導子，誘導生產植物抗毒素的過程稱為誘導。

除了致病源化合物外，還有一些協迫劑也可以誘導產物積累。協迫劑包括：紫外線、暴露于

冷或熱、乙烯、殺真菌劑、重金屬鹽或高鹽濃度等。

次生代謝物生產的一般步驟

高產細胞系的建立

種子培養

大規模培養（生物反應器）

植物細胞培養與微生物培養的不同特點

細胞大：20～150μm，是微生物細胞的10～100倍。

易成團。

生長速度慢，增殖一代需1天到幾天。

不耐剪切。