植物生理研究技术：组织培养概念与类型

组织培养(tissue culture)是指在无菌条件下将离体的植物器官(如根、茎、叶、花、果等)、组织(如形成层、胚乳等)、细胞(如大、小孢子及体细胞)以及原生质体,在人工控制的培养基上培养,使其生长、分化并形成完整植株的技术。从植物体上分离下来,用于离体培养的器官、组织及细胞团等材料叫作外植体(explant)。

组织培养的理论基础是植物细胞具有全能性(totipotency)。外植体在培养基上经诱导,逐渐失去原来的分化状态,形成结构均一的愈伤组织(callus)或细胞团的过程,叫脱分化(dedifferentiation)。愈伤组织是指具有分生能力的细胞团。处于脱分化状态的细胞或细胞群,再度分化形成不同类型的细胞、组织、器官,乃至最终再生成完整植株的过程,叫作再分化(redifferentiation)。通常,愈伤组织的再分化有两种类型:一是器官发生型,即直接分化形成芽与根,从而获得小植株;二是胚胎发生型,即分化形成了一些类似胚胎结构的细胞(或细胞群),称之为胚状体(embryoid),胚状体的一端分化形成芽原基,另一端分化形成根原基,进而获得小植株。

外植体的分化或进一步再分化,一方面受其内部基因的控制,另一方面可以受到激素的调控。在培养基中加入不同种类和比例的生长调节剂,可使已经分化的组织脱分化形成愈伤组织,愈伤组织进一步再分化出根或芽,最终发育成小植株。

植物组织培养的范围日益扩大,已包括植物和它的离体器官、组织、细胞和原生质体的离体无菌培养。因此包括了不同水平的培养技术,即整体的、器官的、组织的、细胞的和原生质体的培养技术。

1.植株培养

指以具备完整植株形态的材料(如幼苗和较大的植株)为外植体的无菌培养。

2.胚胎培养

指以从胚珠中分离出来的成熟或未成熟胚为外植体的离体无菌培养。

3.器官培养(www.xing528.com)

指以植物的根、茎、叶、花、果实等器官为外植体的离体无菌培养,如根的根尖和切段,茎的茎尖、茎节和切段,叶的叶原基、叶片、叶柄、叶鞘和子叶,花器的花瓣、雄蕊(花药、花丝)、胚珠、子房、果实等的离体无菌培养。

4.组织培养

指以分离出植物各部位的组织(如分生组织、形成层、木质部、韧皮部、表皮、皮层、胚乳组织、薄壁组织、髓部等),或已诱导的愈伤组织为外植体的离体无菌培养。这是狭义的组织培养。

5.细胞培养

指以单个的游离细胞(如用果酸酶从组织中分离的体细胞,或花粉细胞、卵细胞)为接种体的离体无菌培养。

6.原生质体培养

指以除去细胞壁的原生质体为外植体的离体无菌培养。