药用植物的组织培养的应用_陈文武

药用植物的组织培养的应用

陈文武,彭兰华

(徐州生物工程高等职业学校,江苏徐州　221006)

摘要:阐述了药用植物组织培养的优点、研究进展及主要应用。关键词:药用植物;组织培养;主要应用

植物是药物的重要来源之一,人类利用药用植物的历史源远流长。今天,尽管科学家已经能够利用化学方法研制品类繁多的药品,但开发利用植物药的热情在世界范围内却有增无减。这主要是由于植物种类丰富,体内所含的有效成分形形色色,具有开发新药的巨大潜力;既可以从中直接发现新药源,又可以发现新的先导化合物,通过结构修饰等技术发明新药。中国野生药用植物种质资源非常丰富,据统计在5000种以上,但传统的中草药获取方法是以采集和消耗大量的野生植物资源为代价的,当采集和消耗量超过自然资源的再生能力时,必然会导致物种濒危甚至灭绝。再有,自然生态环境的日益恶化,也进一步导致药用植物资源的匮乏。在已出版的《中国植物红皮书》第一卷中,共收载了388种国产珍稀濒危野生植物,其中有药用价值的约100余种,在中国历史上就已赫赫有名的人参、天麻、黄连、黄芪、杜仲、厚朴、巴戟天、平贝母、肉苁蓉等,均位列其中。迄今,为了解决药用植物的供需矛盾,人们多采用人工栽培的方法扩大药源。但在人工栽培的药用植物中,有不少名贵药材如人参、黄连等生产周期很长,如果以常规方法育种或育苗,需要花费很长时间。另有一些药用植物如贝母、番红花等,因繁殖系数小、耗种量大,导致发展速度很慢且生产成本增加。还有一些药用植物,如地黄、太子参等,则因病毒危害导致退化,严重影响了产量和品质。于是,积极研究药用植物资源的再生技术,使有限的资源为人类永续利用迫在眉睫。因此利用组织培养手段快速繁殖药用植物种苗,或者利用组织培养或细胞培养手段直接生产药物便随之日益发展。

1　药用植物的组织培养的优点

(1)四季均可生产,不受地区、季节及有害生物的影响。

(2)占地面积少,便于工厂化生产,可对细胞生长自动控制和代谢过程合理调节。

(3)便于筛选高产细胞株。

(4)利于生物转化,寻找新的有效药物成分。植物细胞内存在羟基化酶、氧化酶、还原酶、甲基化酶、酯化酶、糖基转移酶、糖苷酶等多种酶,植物培养物作为一种生物反应器转化外源化合物,能够产生原植物所没有的,甚至是至今自然界尚未发现的化合物。

(5)个体差异小,生产周期短,设备简单,能节省人力、物力等。

(6)利用组织培养过程中出现的芽变或人工诱变,或进行脱毒,培育新品种,提高药用植物品质。

(7)保存种质资源。

2　药用植物的组织培养产生的药物

药用植物组织培养能产生很多种药物,主要有苷类、生物碱、固醇类、醌类、黄酮类、蛋白质及其它生理活性物质。

3　药用植物的组织培养的研究进展

3.1　通过组织培养成功的药用植物至少有200种

培养的药用植物从常见的到珍稀濒危植物、民族植物,如云南黑节草、延龄草、高山红景天,藏药—川西獐芽菜、莪术、水母雪莲、星花乡线菊、溪黄草、玉叶金花、辽东葱木等。从生产常用药的植物到具有抗癌、抗病毒等有效成分的植物,如红豆杉、艾黄杨、狼毒、大戟属、长春花、米仔兰、狗牙花和香榧等。培养用的材料也有提高。开始以草木、

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木本或藤本植物的根、茎、叶、花、胚、果实、种子、髓、花药等组织或器官进行培养,发展到从器官诱导到愈伤组织、冠瘿组织、毛状根进行培养,再发展为细胞培养。目前还借助植物基因工程技术通过农杆菌介导的转化获得基因药用植物,利用转基因组织和器官培养生产药用成分。

3.2　我国的药用植物的组织培养研究

我国的药用植物组织培养研究,可以追溯到20世纪50年代。1964年,罗士韦教授等首先报道了人参组织培养获得成功的研究成果。1983年,全国第一届药用植物组织培养讨论会召开,当时全国已有30多个单位,100余人从事药用植物的组织培养研究。其中以广西药物所的罗汉果快速繁殖,山东大学生物系与荷泽地区中药材试验站的怀地黄去病毒研究和中国药科大学人参工业化生产的中间试验为代表性的研究成果。自此,我国药用植物的组培研究迅速发展。1986年,由我国科学工作者编写的有关专著《药用植物组织培养》问世。到目前为止,我国的科技工作者在药用植物组织培养方面已取得了巨大的成绩,组织培养技术水平也在不断进步:如培养方法已从固体、液体、悬浮培养,深层大罐发酵发展到液体连续培养;培养材料也从药用植物的根、茎、叶、花、胚、果实、种子等组织或器官,这些器官诱导出的愈伤组织或冠瘿组织,一直发展到目前的细胞。近40a来我国经离体培养获得试管植株的药用植物已有金线莲、白芨、番红花、铁皮石斛、绞股蓝、苦丁茶、南洋金花海巴戟等100余种,其中大多数为珍贵的药用植物。从20世纪60年代开始的我国传统药材离体培养和试管繁殖研究,到目前为止已有100多种药用植物经离体培养获得试管植株,其中有的还利用试管繁殖技术生产用于栽培种植药材,如苦丁茶、芦荟、怀地黄、枸杞、金钱莲等。宁夏农林科学院枸杞研究所利用试管繁殖与嫩枝扦插相结合的方法繁殖新品种“宁杞一号”和“宁杞二号”苗木100多万株,加速了该品种的推广。

3.3　培养技术

植物组织培养技术不断提高,从固体、液体静态、悬浮培养,到深层大罐发酵、液体连续培养和细胞固定化培养等。最近人们对植物组织培养电刺激效应进行了探讨,应用诱导剂、稀土和体外胁迫等对植物组织培养产生药物成份进行了研究。在组织培养过程中也建立了一些相应的技术,如放射免疫测定法、复制平板技术、微滴试验、荧光显微镜术和高效液相色谱法,对筛选和获得高产细胞株非常重要。

3.4　产业化情况

植物组织培养发展至今已有半个世纪,虽然人参和硬紫草的细胞培养在日本已经工业化,日本黄连、毛花毛地黄的细胞培养进行了中试,但进行大规模工业生产的植物细胞培养不多,这可能与高等植物细胞培殖速度慢、产物浓度低及大面积种植药用植物等因素有关。

4　目前药用植物的组织培养的主要应用

4.1　利用试管微繁生产大量种苗以满足药用植物人工栽培的需要

药用植物种苗的快速繁殖由于野生药材资源日益枯竭,人工栽培品种品质不稳定,生物技术的兴起对传统药材的生产展示了广泛的应用前景。组织培养是现代最先进的植物繁殖技术,通过利用植物细胞再生能力,培育出完整植株。利用植物组织培养技术进行药用植株无性繁殖,解决药用植物天然资源不足的棘手问题,具有成本低、高效率、生产周期短、无性遗传特性一致的优点。特别是对某些种子繁殖慢、难繁殖的药用植物。组织培养通过选择材料的部位(如根、茎、叶的段、片、块等),运用培养基获得芽体,最后培养成为植株。现在已经在药用植物中广泛应用,已在上百种药用植物上成功完成组织培养。例如组织培养技术已成功运用于石斛、桔梗、丹参、地黄、绞股蓝、半夏、杜仲、怀山药、麻黄、银杏、肉苁蓉、黄芪、红景天、西洋参、雪莲、桔梗、五味子、何首乌、金线莲等药用植物。此外在药用植物育种方面,一些药用植物收种困难或种子的发芽率低,有的栽种时耗种量大而繁殖系数小(例如贝母、番红花),运用组织培养可以短期内繁殖出植株,解决供种不足的问题。在预防病虫害方面,该项技术主要运用在因病毒病害严重影响产量和质量的药用植物、靠有性繁殖提供种子而种子发育不完善或种子成本高的药用植物、依靠无性繁殖提供“种子”而无性繁殖系数低且种子需求量大的药用植物、濒危或有极高药用价值的药用植物的引种驯化。Sta tish M. Nalaw ade et al(2003)研究了中国台湾的药用植物和持续利用,成功进行了某些药用植物的组织培养。

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陈文武等:药用植物的组织培养的应用

4.2　通过愈伤组织或悬浮细胞的大量培养,从细胞或培养基直接提取药物,或通过生物转化、酶促反应生产药物

植物组织、细胞培养生产次生代谢产物,次生代谢物是药用植物重要有效成分,但由于野生资源日益减少和栽培品种品质退化,给临床使用和质量控制带来许多困扰。利用组织培养生产有效成分,能缓解药用植物资源压力。对于那些生长条件要求严格、生长缓慢、产量小、采集困难、价值贵重的植物药,用这种方法更具有重要意义。利用植物组织、细胞培养生产次生代谢产物能克服以上缺点。例如天然抗癌药物紫杉醇在红豆杉植物中含量很低,即使现在公认含量最高的短叶红豆杉树皮中也仅有0.069%。通过采用固定化植物细胞培养技术可以克服细胞大量培养中的许多困难,以小规模的培养细胞大量生产胞外目的产物。因为包埋于惰性基质的固定化提供了适于细胞分化的条件,结果提高了次生物质的产量,如熏衣草细胞的固定化培养,辽宁紫草细胞的固定化培养等都取得了很好的效果。次生化合物的合成需要相当多的代谢酶(包括同工酶)基因参与,这些基因的遗传变异直接影响药材的功效。目前已有不少调控次生化合物代谢的关键酶基因被研究。例如,苯丙烷类代谢酶系是目前了解最清楚的植物次生代谢物合成途径,其中许多酶基因已被克隆。黄酮、水杨酸等的生物合成都由此途径合成,这个途径的关键酶是本丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂酸-4-经化酶(CA 4H )和4-香豆酸Co A 连接酶(4CL)。

发状根培养生产次生代谢产物传统的中药材含有的有效成分绝大部分是次生代谢产物,它们的合成途径非常复杂,往往有几十个酶参与反应,因此寻找出形成特定产物的关键酶就成为利用基因工程技术生产传统有效成分的关键步骤之一。发根培养技术的应用利用植物细胞培养技术生产次生代谢物真正实现商品性工业化生产的还为数甚少,其主要原因在于培养的植物细胞生长缓慢,次生代谢物含量太低,以及生产能力不稳定等,因而工业化生产成本太高。台湾Mulabagal Vanisrec et al(2004)通过组织培养从某些药用植物提取重要的次生代谢物。

由发根农杆菌感染双子叶植物形成的毛状根,在近十几年中已发展成继细胞培养后又一新的培养系统。发根是整体植株或其某一器官、组织

(包括愈伤组织)、单细胞甚至原生质体受发根农杆菌的感染所产生的一种病理现象(形成多分枝的不定根)。自从发根技术应用于次生代谢物生产以来,已有不少植物被诱导产生了发根,且次生代谢物的含量也大大提高,如人参愈伤组织发根培养生产人参皂苷,长春花发根培养产生长春碱等等。据不完全统计,目前已有400多种植物建立了组织和细胞培养体系.并从中分离出600多种代谢产物。其中代表性的研究成果如:中国科学院植物研究所的紫草细胞大规模培养。华中理工大学的红豆杉细胞大规模培养,上海中医药大学的黄芪毛状根大规模培养等。生物技术的发展给制药业带来了新工艺,例如各种层析技术特别是亲和层析技术,已用于制药生产,并带来了明显的收效。应用细胞工程技术已培养成功了多种菌类中草药,如冬虫夏草、灵芝等,使一些名贵的中草药可以用发酵的方法生产出来。细胞培养不仅可以保存和繁殖濒临灭绝的野生药用植物资源,还可以大量生产临床上急需的紧缺的中药材,而且还可以改进现有药材的品质。高山林等研究了培育优质品种的新途径,他们用秋水仙碱诱导出丹参四倍体,经染色体鉴定为同源四倍体,试管苗移载后,发现其主要化学成分含量大大高于原(二倍体)植株。张荫麟等用根癌农杆菌感染丹参无菌苗获得冠瘿组织,并发现B5和M S 培养基有利于冠瘿组织的生长,而6,7-V 和W P 培养基则有利于丹参酮的合成。Chert(1999)等用发状农杆菌的A TTCl 5834株系转化丹参胚细胞产生发状根,发状根可产生丹参酮类和酚酸类两类化合物。

5　结语

药用植物在中国传统医学中具有重要地位。近年来,植物组织培养技术也渗入到了古老的中药研究中,它丰富了传统药用植物研究内容,借助植物组织培养,可以保存和繁殖那些濒临灭绝的药材资源,保持自然界生物的多样性,为解决传统药材的资源与品质提供崭新的途径。而药用植物的组织培养作为生物制药的主要技术之一是生物工程研究开发和应用中最活跃、进展最快的领域,被公认为是21世纪最有前途的产业之一。与传统生产方式相比较植物组织培养技术进行传统药材生产具有的最大优点是:药材(或活性成分)的生产可以在人为控制条件下进行,不受季节、气候条件与土壤环境等因素的制约,可排除病虫害的侵

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中药有效成分提取方法及其新进展

张延妮1,2,岳宣峰1

(1.药用植物资源与天然药物化学教育部重点实验室,陕西西安　710062;

2.陕西师范大学生命科学学院,陕西西安　710062)

提　要:陕西中药资源丰富,种类繁多,笔者对中药有效成分提取的方法进行了综述,阐述了特点、应用范围及研究现状,旨在为中药有效成分的提取工作提供参考。

关键词:中药;有效成分;提取

中药有效成分的提取,是指从原料药材中分离有效成分的单元操作,直接关系到中药有效成分的得率和后续加工的难易程度。传统的从中药中提取有效成分的方法主要有溶剂提取法、水蒸汽蒸馏法以及升华法等[1]。这些传统的方法普遍存在着提取率不高、杂质消除率低、能耗高、生产周期长等缺点,直接制约了中药现代化的发展。近年来,一些新的技术,如超声场强化、超临界流体萃取以及微波辅助提取技术等被广泛应用于中药有效成分的提取过程中。研究结果表明,应用这些新技术的新的中药有效成分的提取方法具有产率高、纯度高、提取速度快等优点,有着广阔美好的应用前景。

1　超声提取法

超声波是一种高频机械波,这种特殊的物理环境使细胞中的有效成分能够直接与溶剂接触并溶解在其中,提高有效成分的提取率。

袁忠海等[2]探索了超声波处理对提取魔芋精粉中葡甘露聚糖的影响,并将其与常规水提法进行了比较,实验结果显示,超声水提法省时、可靠,并且能够提高魔芋精粉中葡甘露聚糖的提取效率。

超声波提取法在中药提取中已显示出明显的优势,在实验室中已成功地应用于皂苷类、生物碱类、黄酮类、蒽醌类、有机酸类及多糖类等成分的提取。超声波提取法无须加热,且提取时间短,提取率高,可以作为实验室和大生产的模拟工艺。但是超声波提取对容器壁的厚薄及容器放置位置要求较高,否则会影响药材浸出效果,而且超声波发生器工作噪音比较大,所以工业应用有一定的困难,这些问题都有待于进一步解决。

2　超临界流体提取法

超临界流体提取法是利用超临界状态下的流体所具有的高密度、低粘度等特征提取中药有效成分,然后通过降压的方法,将溶剂与溶质相分开,具有萃取和蒸馏双重作用。由于CO2本身无毒无腐蚀性,临界条件适中,故成为超临界流体提取法中最常用的超临界流体。

收稿日期:2006—04—26

基金项目:陕西师范大学青年基金项目。

作者简介:张延妮(1978-),女,陕西铜川人,陕西师范大学讲师。

袭与农药残留量的困扰,使药材质量稳定。而且人们可以利用植物组织培养技术将那些数量极少而又极有价值的新类型药用植物进行扩增,满足临床的需求,带动了传统中药学科的发展并推动中药现代化的进程。目前中国正在加快中药现代化、标准化、国际化的进程,中药产业正面临着前所未有的机遇和挑战。今后着重对药用植物优良农艺性状基因进行研究,寻找新的生理活性成分或先导化合物以开发新药。毫无疑问,今后植物组织培养技术在药用植物研究中的应用将具有十分广阔的应用前景。

参考文献

[1]王秀丽,等.植物组织培养的应用及进展[J].山东农业科学,

2005,(3):78～80.

[2]谭勇,等.生物技术在中国药用植物研究中的应用[J].中国农

学通报,2005,21(10):41～46.

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2006(5)陕　西　农　业　科　学

(医疗药品)药用植物组织培养实验指导

甘肃农业大学农学院 药用植物组织培养实验指导 柳福智编 农学院中草药栽培与鉴定教研室 2007年8月 前言 药用植物组织培养实验是根据中草药栽培与鉴定专业的培养要求，为学生开设的一门实验课程。药用植物组织培养实验的任务是使学生加深对药用植物组织培养基本理论的理解，掌握药用植物组织培养实验的基本操作技能，学习药用植物组织培养实验的基本知识，养成严格、认真和实事求是的科学态度，提高观察、分析和解决问题的能力，为将来参加工作打下良好的基础。 编者 2007年8月 学生实验守则 1、实验前认真预习，领会实验原理，明确本次实验的目的和要求，了解实验步骤和注意事项。

2、实验时要严格按照规范操作进行，仔细观察实验现象，认真记录有关数据。 3、要认真写好实验报告，实验报告要清楚、简练、整洁。 4、学生进入实验室必须严格遵守实验室规则，服从带教老师的指导。 5、爱护实验室的仪器设备，不准将实验室的仪器设备私自带出室外。 6、严格遵守操作规程及实验时应注意的事项，在使用不熟悉其性能的仪器和药品之前，应查阅有关资料或请教指导教师，不要随意进行实验，以免损坏仪器，浪费试剂，使实验失败，更重要的是预防发生意外事故。 7、实验过程中应注意防火灾、防爆炸、防腐蚀、防污染工作，牢固树立“安全第一”意识。 8、实验结束后，一切仪器试剂应放回原处，玻璃仪器要清洗干净，一些有毒、有腐蚀性的废液应倒入废液缸内。 9、实验台面要擦试干净，由值日生负责安全卫生工作，包括清理实验室，检查水、电的开关，清除垃圾和污物，关好门窗后方可离开实验室。 药用植物组织培养实验报告一般包括以下内容和要求： （1）实验名称、实验日期。 （2）实验目的写明通过本实验要达到的训练目的。

植物组织培养在花卉生产上的应用

…………号… 座………………线………… 号… 学………………………封级 班…………………………别… 系…密………………名… 姓………植物组织培养在花卉生产上的应用 摘要： 植物栽培技术虽然发展比较晚，但是在经过20世纪后的几十年，经过众多科学家的努力与奋斗，这项技术越来越完善，越来越成熟。尤其近40年以来，植物组培技术已渗透到植物生理学、病理学、遗传学、药学、育种以及生物化学等各个研究领域，为快速繁育优良品种，培育无毒苗木，进行突变筛选培育，药用植物工厂化生产，种质保存和基因库建立等方面开辟了新途径，成为生物学科中的重要研究技术和手段之一。现如今，植物组织培养技术具有保持花卉优良性状、培育脱毒苗木、保存种质资源等优质，根据这些优势，植物栽培技术也被广泛应用于花卉的种苗繁殖与生产之中。 关键字： 植物组织培养；快繁；花卉 1花卉产业介绍 在我国随着人民生活水平和文化素养提高，花卉消费这一时尚已逐步进入家庭，这是一个巨大的消费市场。全国各地兴起许多花卉交易市场，对这种发展趋势又起着推波助澜的作用。组培苗具有无杂菌、优质、均匀、分蘖性强、繁殖率高、批量生产、周年供应、便于运输等优点。 2花卉领域中组织栽培优势

2.1脱毒及快繁 植物生长在自然环境下，十分容易受到病毒的感染。植物感染病毒后，虽然未必死忙，但却会引起产量下降，品质变劣，观赏价值下降。采用无性繁殖的植物，在繁殖过程中病毒可通过营养体进行传递，逐代积累，使病毒病的危害更为严重。 为保持植物体原有的优良晶质和经济价值，达到无病源菌化，其前提就是使无病无菌植物体再生。最有效的方法就是使用植物组织培养法之一的茎尖生长点培养法。这种培养技术最先应用于花卉。宿根性茬卉有康乃馨、菊、大丁草、丝石竹、补血草;球根性花卉有百合、小苍兰、唐葛蒲、茸尾、柱顶红;还有花木类的蔷薇、杜鹃花等都已广泛应用。 作为无病无菌植物体再生的手段，主要有两方面: (1)培养茎尖生长点，获得一顶一芽一株植物体; (2)由茎尖长成愈伤组织再分化形成大量植物体。 由于后者有出现植物体变异的可能性，不应考虑克隆。茎尖生长点就是芽顶端直径为 0.6一 0.1毫米的半球形组织。在这部分，病源体(病毒、病菌)含有的浓度比其他任何部位都低。无病毒植物体和无病无菌植物休再生的优点在于可以避免因病害造成的生产量和品质的损失.，提高经济效益，具体表现在: (1)花卉色泽鲜艳; (2)每一花茎的着花数增加; (3)植株生长的速度和能力增加; (4)栽培管理的劳动量减少;伍)单位面积产量增加等等。这些优点在受到病害的植物体是不存在的，因此很有价值。 2.2大量快速繁殖

植物组织培养报告

植物组织培养报告内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）

大蒜茎尖的组织培养 谢婷婷江宋青万嫣文吕凌宇一、实验目的 掌握植物组织培养的相关理论知识及操作方法； 通过自行设计并完成实验，提高动手能力和思维能力； 利用植物细胞的全能性，使大蒜茎尖经过脱分化作用形成愈伤组织，再分化为有结构的组织和器官，最终增殖培育出大量品质优良的大蒜试管苗。二、实验原理 植物组织培养是利用植物细胞的全能性原理。植物组织培养是在无菌环境下，将离体的植物器官、组织以至单个细胞，在人工配置的培养基上培养，使其能够继续生长，甚至分化发育成一完整植株的过程。植物的组织在培养条件下，原来已经分化停止生长的细胞，又能重新分裂，形成没有组织结构的细胞团，即愈伤组织。这一过程称为“脱分化”。已经脱分化的愈伤组织，在一定条件下，又能重新分化形成输导系统以及根和芽等组织和器官，这一过程称“再分化”。 三、实验材料、试剂和器材 1 供试材料 以购于府前菜场的大蒜为实验材料，实验在丽水学院生态学院组培实验室进行。 2 仪器与设备 超净工作台、培养事、电子天平、烧杯、容量瓶、玻璃棒、量筒、移液

管。 3 试剂 70%酒精、95%酒精、0.1%升汞、蔗糖、琼脂条、6-BA（1.5 mg/L；2.0 mg/L）、2,4-D（2.0 mg/L）、NAA（1.0 mg/L；）、IBA（2.0 mg/L）、10倍的大量元素、100倍的微量元素、100倍的铁盐、100倍的有机物。 四、实验步骤 1.培养基的配制及灭菌 诱导培养基：MS+6-BA 2.0 mg/L+2,4-D 2.0 mg/L 出芽培养基：MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA 1.0 mg/L 生根培养基：MS+IBA 2.0 mg/L （1）将MS母液（10倍的大量元素、100倍的微量元素、100倍的铁盐、100倍的有机物）按顺序排列、检查是否失效。 （2）在装有3/4蒸馏水的容器中加入0.7%琼脂和3%蔗糖，加热溶化。（3）依次吸取适量各种母液移到容器中。 （4）用蒸馏水定容到相应体积。 （5）调节pH值(用0.1M的NaOH或HCl调节)至5.8-6.0。 （6）向培养基中加入适量激素。 （7）将配制好的培养基进行分装（20-30ml/瓶）。 （8）用两层称量纸包扎瓶口，并用橡皮筋扎牢，然后在高压灭菌锅中121 ℃下灭菌 20 min 。取出三角烧瓶放在台子上，冷却后备用。接种操作所需的一切用具（烧杯、培养皿、灭菌水等），需同时灭菌。 （9）将灭菌后的培养基于常温下放置一星期，观察有无污染。

植物组织培养技术及应用进展_盛玉婷

植物组织培养技术及应用进展 盛玉婷 (南京农业大学生命科学学院,江苏南京　210095) 摘　要:植物组织培养技术作为一种科研手段,发展异常迅猛。本文回顾了植物组织培养的基本原理、培养基、以及各种激素的作用机理和培养方法,简述了离体无性系快速繁殖与无毒化、植物育种、遗传物质的保存及植物次生代谢物的生产等组织培养技术在应用研究领域所获得的突破。 关键词:植物组织培养;植物激素;快繁;脱毒;转基因 中图分类号　Q944.6 文献标识码　A 文章编号　1007-7731(2008)09-45-03 A d v a n c e o f P l a n t T i s s u e C u l t u r e a n dI t s A p p l i c a t i o n S h e n g Y u t i n g　(N a n j i n g a g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y,J i a n g s u N a n j i n g210095) A b s t r a c t:T i s s u e c u l t u r e,a s a w a y o f s c i e n c e r e s e a r c h,h a s d e v e l o p e dr a p i d l y.P l a n t t i s s u e c u l t u r ew a s w i d e l yu s e di n t h e c r o p b r e e d i n g,t a k i n g o f v i r u s,r e p r o d u c i n g q u i c k l y,p r e s e r v i n gg e n e t i c m a t e r i a l s,p r o d u c i n gs e c o n d a r y m e t a b o l i t e s a n di n t h e t r a n s f o r m a t i o n o f p l a n t g e n e.T h i s a r t i c l e m a i n l y i n t r o d u c e s t h e p r i n c i p l e a n d t h e a p p l i c a t i o n o f t i s s u e c u l t u r e i n c l u d i n g i t s c u l t u r e,m e t h o d,a n dt h e m e c h a n i s m. K e y w o r d s:P l a n t t i s s u e c u l t u r e;p h y t o h o r m o n e;i n t e r m e d i a t e p r o p a g a t i o n;d e t o x i c a t i o n;t r a n s g e n i c 自哈布兰特(G.H a b e r l a n d t)提出细胞全能性理论以来,在无数科学家的努力下,离体培养经过80多年的历程后,其培养技术日趋完善。20世纪50年代以来,植物组织培养发展十分迅速。利用组织培养,不仅可以生产大量的优良无性系,并可获得人类需要的多种代谢物质;细胞融合可打破种属间的界限,克服远缘杂交不亲和性障碍,在植物新品种的培育和种性改良中有着巨大的潜力;其植物细胞也成为在细胞水平上分析研究的理想材料。植物组织培养技术已渗透到植物生理学、病理学、遗传学、育种学以及生物化学等各个研究领域,成为生物学科中的重要研究技术和手段之一,并广泛应用于农业、林业、工业、医药业等多种行业,产生了巨大的经济效益和社会效益,已成为当代生物科学中最有生命力的一门学科[1]。 1　组织培养的基本原理 1.1　植物组织培养的概念　植物组织培养技术是指在无菌条件下,将离体的植物器官(如根尖、茎尖、叶、花、未成熟的果实、种子等)、组织(如形成层、花药组织、胚乳、皮层等)、细胞(如体细胞、生殖细胞等)、胚胎(如成熟和未成熟的胚)、原生质体培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱发产生愈伤组织或潜伏芽等,或长成完整的植株的技术[1]。 1.2　植物组织培养的依据　植物组织培养的依据是植物细胞“全能性”及植物的“再生作用”。1902年,德国著名植物学家G.H a b e r l a n c l t根据细胞学理论,大胆地提出了高等植物的器官和组织可以不断分割,直到单个细胞,即植物体细胞在适当的条件下具有不断分裂和繁殖,发育成完整植株的潜力的观点。1943年,美国人W h i t e在烟草愈伤组织培养中,偶然发现形成一个芽,证实了G.H a b e r l a n c l t的论点。在许多科学家的努力下,植物组织培养技术得到了迅速发展,其理论和方法趋于完善和成熟,并广泛应用产生了巨大的经济效益和社会效益。 1.3　培养基的选择　组织培养的基础培养基有M T、M S、S H、W h i t e等。由于不同植物所需要的生长条件有所不同,会对培养基做一些不同的处理,一般采用较多的是M S。组织培养采用固体培养基的较多,但只有在植物周围的营养物和激素被吸收,如果其他残留的培养基也能被利用,对工厂化生产的成本减少方面有很大的帮助。董雁等[2]利用回收转换后废弃的继代培养基,加入原继代培养基30%浓度母液的培养基,培养效果与原继代培养基的基本相同,说明继代培养基再利用是可行的,这为规模化组培育苗开辟了新的途径。杜勤[3]等在无外源激素条件下,研究液体和固体培养基对黄瓜子叶培养器官分化的影响,结果用液体培养基直接诱导花芽率更高,分化高峰期出现的时间也更早,说明液体培养基对外植体的生长更有利,只是固体培养基更易操作而被较广泛应用。 1.4　各种激素的作用机理　I A A能促进细胞壁的扩张和诱导纤维素酶的形成[5]。H a i l从燕麦芽鞘分离出原生质体,它可以保存在11%的蔗糖溶液中,若添加少量I A A,只需5m i n原生质体就会破裂。这是I A A首先作用于质膜的一个证据。当I A A直接同原生质膜结合时,引起膜构象和透性的变化,增加了离子流动,产生生物电位变化或一系列代谢变化,发生快速效应。 2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸)诱导体细胞胚胎发生的作用机制是诱导一些特异蛋白质形成,2,4-D的浓度 作者简介:盛玉婷,南京农业大学生命科学学院本科在读。 收稿日期:2008-02-01

药用植物组织培养的基本知识

项目十五：药用植物组织培养的基本知识 姓名：学号：班级： 引言：中国野生药用植物种质资源非常丰富，据统计在5000种以上，但传统的中草药获取方法是以采集和消耗大量的野生植物资源为代价的，当采集和消耗量超过自然资源的再生能力时，必然会导致物种濒危甚至灭绝。近年来，药用植物组织培养技术渗入到了古老的中药研究中，它丰富了传统药用植物研究的内容，借助组织培养，保存和繁殖濒临灭绝的药材资源，保持自然界生物的多样性。（脱毒地黄，使其稳定的增产幅度在90%左右。人参愈伤组织发根培养生产人参皂苷。细胞培养培养含有特殊抗癌活性物质的药用植物红豆杉，提高了天然植株药物活性成分含量。） 一）、药用植物组织培养的定义、类型和原理 1.含义：药用植物组织培养（plant tissue culture）即药用植物的无菌培养技术或药用植物的克隆技术，是根据植物细胞具有全能性（totipotency）的理论，利用药用植物体的离体器官、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，最后分化、生长形成完整植株的过程。简言之，即将植物体的一部分，从母体分离出来，在无菌的适宜条件下培养而使之发育成与母体植株相同的新的植物体的技术。由于培养的是脱离植物母体的培养物，在试管内培养，也叫离体培养或试管培养。 2. 原理：细胞全能性(指细胞携带着一套完整的基因组并具有产生完整植株的潜在能力。植物细胞全能性为药用植物组织培养的理论基础) 3. 药用植物组织培养的类型：（根据培养过程，先是初代培养（从植物体上分离外植体进行的第一次培养。），再是继代培养（将初代培养的培养物（愈伤组织、芽等）重新切割转移到新的培养基中继续扩大培养的过程。）

植物组织培养的应用及发展前景修订稿

植物组织培养的应用及 发展前景 集团档案编码：[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]

植物组织培养技术应用及进展 摘要：本文综述了植物组织培养理论的发展，重点论述其再脱毒、快繁、育种与有机化合物工业生产以及种质资源的保存等方面的应用，并对应用的前景作简单的展望。 关键词:植物组织培养；应用；进展 中图分类号： 1.理论起源 19世纪30年代，德国家施莱登和德国动物学家创立了细胞学说，根据这一学说，如果给细胞提供和生物体内一样的条件，每个细胞都应该能够独立生活。1902年，德国植物学家哈伯兰特在的理论是植物组织培养的理论基础。1958年，一个振奋人心的消息从传向世界各地，美国植物学家斯等人，用韧皮部的细胞进行培养，终于得到了完整，并且这一植株能够开花结果，证实了哈伯兰特在五十多年前关于细胞全能的预言。 植物组织培养的简单过程如下：剪接植物器官或组织——经过（也叫去分化）形成愈伤组织——再经过形成组织或器官——经过培养发育成一颗完整的植株。 植物组织培养的大致过程是：在无菌条件下，将植物器官或组织（如芽、茎尖、根尖或花药）的一部分切下来，用纤维素酶与果胶酶处理用以去掉细胞壁，使之露出原生质体，然后放在适当的人工上进行培养，这些器官或组织就会进行，形成新的组织。不过这种组织没有发生分化，只是一团薄壁细胞，叫做。在适合的光照、温度和一定的营养物质与激素等条件下，愈伤组织便开始分化，产生出植物的各种器官和组织，进而发育成一棵完整的植株。 植物组织培养即植物无菌培养技术，又称离体培养，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如根、茎、叶、茎尖、花、果实等）组织（如形成层、表皮、皮层、髓部细胞、胚乳等）或细胞（如大孢子、小孢子、体细胞等）以及,在无菌和适宜的人工培养基及光照、温度等人工条件下，能诱导出愈伤组织、不定芽、不定根，最后形成完整的植株的学科 2.植物组织培养发展简史 植物组织培养是20世纪30年代初期发展起来的一项生物技术。它是在人工配制的培养基上，于无菌状态下培养植物器官、组织、细胞、原生质体等材料的方法。 植物细胞的全能性是植物组织培养的理论基础。20世纪初，曾有人提出能否将植物的薄壁细胞培养成完整植株研究者从胡萝卜根的韧皮部取下一块组织，并在液体培养基中培养，使其分化出了愈伤组织，从愈伤组织又得到胚状体，胚状体转移到固体培养基上继续培养后，获得了完整的胡萝卜试管植株。经过栽培，此植株能够正常生长并开花结果，其种子繁衍出来的后代与正常植株的种子所繁衍出的后代别无二致。根据此实验可以得出以下结论：即不经过有性生殖过程也能将植物的薄壁细胞培养出与母体一样的完整植株。由于植物的每个有核细胞都携带着母体的全部基因，故在一定条件下，它们均能发育成完整植株，这就是所谓的植物细胞全能性。

植物组织培养基础理论与基本知识

第一章植物组织培养的基础理论与基本知识 第一节植物组织培养的基本概念及类型 一、教学目标： 通过对植物组织培养的概念和植物组织培养的类型的学习,使同学们对植物组织培养技术有大概的了解和认识,让同学们建立起对该学科学习兴趣。 二、教学效果目标： 1、理解、掌握植物组织培养的概念； 2、掌握植物组织培养的类型。 三、教学重点： 1、理解、掌握植物组织培养的概念； 2、掌握植物组织培养的类型。 四、教学难点： 1、理解、掌握植物组织培养的概念； 2、掌握植物组织培养的类型。 五、教学效果评价： 1、为了激发学生的学习积极性和主动性，不宜采用百分制的方法进行评价，而是采用A、B、C、D四个评价等级进行评价。 2、评价标准： A、能用自己的语言对植物组织培养的概念和类型等几个基本概念进行正确的描述，能熟练的判断植物组织培养的类型。能按时按量甚至超量完成

作业，并且无误。 B、能基本用自己的语言植物组织培养的概念和类型等几个基本概念进行正确的描述，能基本会判断植物组织培养的类型。能按时按量完成作业，基本无误。 C、在老师的指引下或参照课本基本用自己的语言对植物组织培养的概念和类型等几个基本概念进行正确的描述，能基本判断植物组织培养的类型。能按时按量完成作业，但错误较多。 D、基本不认真听课，课堂很随意，基本不听老师教导，对所学内容基本不懂，很少作作业。 六、采用理论教学。 七、教学时数： 2学时 教学过程 一、新课导入：约（10分钟） 以同学们感兴趣的动物克隆技术人手，向同学讲述克隆技术基础技术，然后转到植物组织培养技术上来。 二、新课：（约80分钟） 板书： 第一章植物组织培养的基础理论与基本知识

组织培养应用实例

组织培养应用实例 例1，杜鹃花的快速繁殖 杜鹃花是较常见的园艺花卉，品种多栽培容易，通过侧芽增殖的技术，能在一年内生产几十万株小苗投放市场。具体的方法如下：外植体的准备：取健壮的嫩枝，去叶后切取顶部1.0～1.5厘米的切段，先用肥皂水洗净，再在1%～2%的安替福民溶液中灭菌10～15分钟，用无菌水冲洗3次，将灭菌后的茎段接种在1/2的Andereson无机盐+2毫克/升异戊基腺苷+0.5毫克/升吲哚乙酸，3%蔗糖的液体培养基中培养。几周后侧芽生长到1～2厘米。 Anderson培养基配方(单位：毫克/升)： NHNO400，KNO480，MgSO·7HO370，MnSO·HO16.9，ZnSO·7HO8. 42CaCl·2HO440，KIO.83，COCl0.83，HBO6.2，NaHPOHO380， 242FeSO·7H55.7，Na-EDTA74.5，维生素B0.4，肌醇100。 第一阶段的继代培养：将上述1～2厘米的侧芽切下后接种含有1.5毫克/升异戊基腺苷+4毫克/升吲哚乙酸的1/2Anderson培养基中，当新的嫩枝产生时，形成大量的不定芽。这些芽切割后在相同培养基中连续继代培养几次。 第二阶段的继代培养：这一阶段将得到的芽或嫩枝接种在1～15毫克/升的异戊基腺苷+0.5～4毫克/升吲哚乙酸的Anderson 固体培养基中(加0.8%琼脂)，激素浓度按品种而异。每二个月每个培养的芽就可生长成20～40个嫩枝。

生根和移栽：有两种方法可使用，一是将嫩枝直接扦插于自然条件下的人工基质中(砂、蛭石、锯末等)，保持湿度，促使生根。另一种方法是转移到1/3Anderson培养基中，除去异戊基腺昔和碘化钾，加0.5毫克/升吲哚丁酸和600毫克/升的活性碳，一个月后就可产生根系。培养基的pH值为4.5。幼苗移栽后要保持高湿度，防止高温和阳光直射，土壤或人工基质的通气性良好，以利于幼根的生长，提高幼苗移栽的成活率。 例2.葡萄脱病毒苗的生产 从葡萄园中采取刚萌芽的茎尖(1～2厘米)，用1.2%次氯酸钠+0.1%“吐温20”表面消毒灭菌10分钟，用无菌水冲洗3次，在超净工作台上，双筒解剖镜下进行仔细剥离。用自制的解剖针(最细的绣花针固定在玻棒上即可)效果较好，剥去幼叶，露出圆滑的生长点，用自制的解剖刀(取双面刀片的一部分固定在玻棒上)仔细切取所需的茎尖，随即接种于培养基中。茎尖为0.5～1毫米，带1～2个叶原基;培养基为MS配方，加入大量元素、微量元素、甘氨酸和维生素，加入3%蔗糖，0.8%琼脂，pH调为5.8，0.1mg/L的萘乙酸和1.0mg/L 的6苄基腺嘌呤。 热处理是将上述接种的茎尖，立即放置于27℃，光照15小时加35℃，黑暗9小时的条件下培养，经7天热处理后，转移至25℃下，光照15小时的条件下培养。经过21天的培养，茎尖生长，出现小叶片，成为2厘米左右的小茎段。

植物组织培养技术

植物组织培养技术 植物组织培养是指将植物体的一部分接种在合成培养基上，使其按照预定目标生 长发育成新植株。近年来，花卉组织培养及快繁脱毒技术越来越多地应用于花卉种苗 繁殖生产中。 一、组织培养在花卉产业中的应用 1.快速、大量繁殖优良品种组织培养技术已成为种苗生产的主要技术之一。经组织 培养，可增加繁殖系数，加快繁殖速度，可生产出种性纯、品质好、产花量高的生产 性用苗。在花卉育种过程中，不断的杂交、选种极大地扩展了花卉的花形与颜色，使 得花卉在各方面都越来越接近人们的需求。但在同时，也造成了花卉基因类型的高度 异质化———子代不易有均一表现。而组培苗是在母株器官、组织或细胞的基础上发展起来的，可以保持母株的全部特性（花形、花色、株形、开花习性、抗逆性等）， 因而可以根据需要来选择集多种优良性状于一体的植株加以分生，从而得到大量与母 株一模一样的植株。 2.培育脱毒苗木采用组织培养技术，利用植株的分生组织不易感染病毒的原理，可 以对花卉植株的分生组织进行组织培养来繁殖苗木，防止亲代植株的病害传递给子代，从而达到脱毒的目的。 病毒病对长期应用营养繁殖（分株、扦插等）的观赏植物及其生产的危害相当严重。由于观赏植物多采用营养繁殖，如嫁接、分株、压条等方法繁殖时，病毒（及类 病毒）则通过营养体及刀具、土壤传递给后代，大大加速了病毒病的传播与积累，导 致病毒病的危害越来越严重。据统计，观赏植物的病毒已多达100多种，并且逐年有 新增病毒的报道。观赏植物因病毒病大大影响其观赏价值，表现在康乃馨、菊花、百合、风信子等的鳞茎、球茎与宿根类花卉及兰科植物等严重退化，花少且小，花朵畸形、变色，大大影响观赏价值，严重者甚至导致某些品种的灭绝，严重制约观赏植物 生产的发展，这也是我国切花品种跨不出国门的原因之一。组培快繁技术已应用到蝴蝶兰的栽培中非洲菊也可以通过组培快繁技术进行繁殖 植物组织培养脱毒的原理主要是利用茎尖分生组织不带毒或少带毒。感病植株体内的病毒分布不均匀，其数量随植株部位和年龄而异，越靠近茎尖顶端的区域，病毒 的浓度也越低。分生区域无维管束，病毒只能通过胞间连丝传递，赶不上细胞不断分 裂和活跃的生长速度，因此生长点含有病毒的数量极少，几乎检测不出病毒。因此， 茎尖培养时，切取茎尖的大小对脱毒效果有很大影响，茎尖越小效果越佳，但太小时 不易成活，过大则不能保证完全除去病毒。不同种类的植物和不同种类的病毒在茎尖

植物组织培养在现实生活中的应用

组培的应用工厂化育苗 摘要：组织培养快速繁殖由于种苗在培养瓶中生长，立体摆放，所需要的空间小，节省土地。生产可按一定的程序严格执行,生产过程可以微型化、精密化，能最大限度发挥人力、物力和财力,取得很高的生产效率。 关键词：组织培养工厂化育苗 植物的组织培养是根据植物细胞具有全能性这个理论，近几十年来发展起来的一项无性繁殖的新技术。植物的组织培养又叫离体培养，指从植物体分离出符合需要的组织.器官或细胞，原生质体等，通过无菌操作，在人工控制条件下进行培养以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品的技术。也指在培养过程中从各器官上产生愈伤组织的培养，愈伤组织再经过再分化形成再生植物。 植物组织培养的大致过程是：在无菌条件下，将植物器官或组织（如芽、茎尖、花药）的一部分切下来，用纤维素酶与果胶酶处理用以去掉细胞壁，然后放在适当的人工培养基上进行培养，这些器官或组织就会进行细胞分裂，形成新的组织。不过这种组织没有发生分化，叫做愈伤组织。在适合的光照、温度和一定的营养物质与激素等条件下，愈伤组织便开始分化，产生出植物的各种器官和组织，进而发育成一棵完整的植株。 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，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。 组织培养的特点：1占用空间小，不受地区、季节限制2培养脱毒作物 3培养周期短 4可用组培中的愈伤组织制取特殊的生化制品 5可短时间大量繁殖用于拯救濒危植物6可诱导之分化成需要的器官7解决有些植物产种子少或无的难题，8不存在变异，可保持原母本的一切遗传特征9投资少，经济效益高而组培在时间生活中应用最广泛的是工厂化生产。 随着我国市场经济的进一步发展和人民生活水平的不断提高，对各类苗木的数量、质量和纯度的要求也越来越高，一般常规的苗木繁殖技术已难以保证大规模迅速发展的需求。于是应用现代高新技术——植物组织培养快速繁育优良品种

植物组织培养的基本步骤

植物组织培养的基本步骤 成熟细胞离体——（脱分化）——分生细胞——（分裂）——愈伤组织——（再分化）——形态建成————完整植株。 培养基的主要成分 【水分】 【无机盐】1.大量元素：N，P，K，Ca，Mg，S（由相关的无机盐提供） 2.微量元素：Fe，B，Cu，Mn，Mn，Zn，Co 【有机营养成分】1.糖类 2.维生素 3.氨基酸 4.肌醇 5.天然有机物【植物生长调节剂】1.生长素 2.细胞分裂素 3.其他生长调节剂 【凝固剂】琼脂 【其他物质】1.活性炭 2.抗生素 3.抗氧化物质 4.硝酸银 培养基和组织培养用具的灭菌方式 【培养基，无菌水】高压蒸汽灭菌，0.105MPa灭菌15~30分钟 【移栽基质】曝晒，甲醛熏蒸或高压蒸汽灭菌0.14MMPa灭菌1~2h 【接种室，缓冲室】紫外线灯照射30min，或气雾消毒剂 【超净工作台】紫外线灯30min，之后打开风机过滤除菌 【外植体】不同的化学消毒剂浸泡消毒 【接种工具】70%乙醇浸泡或擦拭，之后用火焰灼烧灭菌 【培养室】3%来苏尔喷雾，或甲醛，气雾消毒熏蒸 【皮肤】先用肥皂洗手，接种前用70%乙醇擦拭 【瓶口，管口】70%乙醇擦拭，用火焰封口

【培养瓶表面】70%乙醇擦拭 【台面，桌面】70%乙醇擦拭或喷雾消毒 植物外植体的灭菌方式 【茎尖，茎段，叶片】1. 用70%乙醇浸泡30秒，再用无菌水冲洗1次。 2.用2%次氯酸钠浸泡15min或0.1%升汞浸泡5~10min。 3.若材料有绒毛，最好在消毒液中加入几滴吐温。 4.消毒时要不断震荡，使植物材料与消毒剂充分接触。 5.最后用无菌水冲洗3~5次。 【果实】1.用乙醇迅速漂洗一下，再用无菌水冲。 2.用2%次氯酸钠浸泡10min，用无菌水冲洗2~3次。 【种子】用10%次氯酸钠浸泡20~30min，或0.1%升汞消毒5~10min，然后再用无菌水冲洗3~5次。 【花蕾】1.用70%乙醇浸泡10~15秒，无菌水冲洗一次。 2.在漂白粉中浸泡10min，用无菌水冲洗2~3次。 【根及地下部器官】用0.1%升汞浸泡5~10min 或用次氯酸钠浸泡10~15min，再用无菌水冲洗3~5次。 【消毒后的外植体应及时按照无菌操作技术接种在适宜的培养基上】

植物组织培养技术在农业生产的应用

[植物组织培养技术在农业生产的应用] ●研究性课题（2014----2015） ●南春中学高三（2）班 组长：杨坤贤 指导老师：卢英钦 组员：陆创伟、陈庆祥、魏斯狄 陈逵、陈勤莹、陈银涛 蔡承楷

一、课题提出 近年来，组培苗工厂化生产已作为一种新兴技术和生产手段，在园艺植物的生产领域蓬勃发展。组培苗工厂化生产，是以植物组织培养为基础，在含有植物生长发育必需物质的人工合成培养基上，并附加一定量的生长调节物质，把脱离于完整植株的本来已经分化的植物器官或细胞，接种在不同的培养基上，在一定的温度、光照、湿度及pH值条件下，利用细胞的全能性以及原有的遗传基础，促使细胞重新分裂、分化长成新的组织、器官或不定芽。最后长成和母株同样的小植物体。工厂化生产组培苗，是按一定工艺流程规范化程序化生产的，具有繁殖速度快、整齐、一致、无虫少病、生长周期短、遗传性稳定的特点，可以加速产品的发展，尽快获得繁殖无性系。特别是对一些繁殖系数低、杂合的材料有性繁殖优良性状易分离、或从杂合的遗传群体中筛选出表现型优异的植株，需要保持其优良遗传性，有更重要的作用。组培苗的无毒生产，可减少病害传播，更符合国际植物检疫标准的要求，扩大产品的流通渠道，增加产品市场的销售能力，同时减少了气候条件对幼苗繁殖的影响，缓和了淡、旺季供需矛盾。因此，小组开展了关于“植物组织培养技术在农业生产的应用”的课题研究。 二、研究目的 1、了解植物组织培养技术。 2、研究有关植物组织培养技术在农业生产的应用。 3、学会对知识的探讨与研究。 三、研究过程 1、查找资料：网上搜索，农业报刊等。 2、总结整理：（1）整理资料，分析内容。（2）制作电子文本。 四、研究成果 （1）技术原理 植物组织培养即植物无菌培养技术，又称离体培养，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(如根、茎、叶、茎尖、花、果实等）、组织（如形成层、表皮、皮层、

药用植物组织培养是在无菌条件下

药用植物组织培养是在无菌条件下，在人工培养基上培养药用植物的离体器官、组织或细胞的技术。可用于药用植物细胞的生长和分化、器官形成和植株再生;研究药用植物培养组织和细胞合成有药用价值的次生代谢物质的能力和生物转化能力，以及影响它们的各种因素，以达到利用培养细胞进行工业化生产药物的目的。 据不完全统计，经组织培养成功的药用植物有百余种。从培养物中产生的药用成分已有200余种，天然药物所含的各种主要化合物类型都可从各种药用植物的培养物中得到。我国从60年代初开始进行药用植物的组织培养，现已有数十种植物培养成功。组织培养的应用如下： (1) 药用植物品种改良和快速繁殖：应用离体器官培养、单倍体培养和原生质体融合技术，可以得到无性繁殖种苗、体细胞杂种植物、单倍体植株和无病毒植株，对保存优良种质，培育新品种和进行珍贵、稀有药用植物的快速繁殖有重要意义。我国已获得十余种药用植物的再生植株，如枸杞、当归、地黄、罗汉果和娃儿藤植株等。 (2)天然药物的工业化生产：药用的天然产物多数为植物的次生代谢产物。日本进行了人参培养细胞工业化生产，其提取物与人参提取物几乎相同。油麻藤悬浮培养生产的L-多巴，产率较高，较化学合成的光学纯度高，也不受微生物法只能将结构相近的前体转变为L-多巴的局限性。目前的研究着重在以下几方面：①培养技术的改进，如从实验室培养过渡到大量培养或连续培养，不断提高细胞的生长速率以适应工业生产的需要; ②次生代谢调节的研究，如改变培养条件，用生物化学或遗传学的手段筛选和保持高产细胞株系，调节次生代谢物生物合成的类型和速率，提高生产效率; ③降低生产成本的研究，应用细胞工程、发酵工程等生物技术进行综合研究以降低生产费用，提高经济效益。 (3)用植物细胞培养系统进行生物转化：培养的植物细胞能够进行如下反应：环氧化、氧化、酯化、糖基化、异构化、甲基化、羟基化、脱甲基、双键还原、引入羰基和醛基。 植物细胞进行生物转化的利用有两个方面：①使用培养植物中不存在的物质作底物，以得到具有新的结构和生物学特性的化合物。②将某一植物原有的、含量高但药用价值不大的化合物转变为药用价值高的化合物，如烟草的培养物能将蒂巴因脱甲基而形成吗啡。用植物细胞进行生物转化，尤其适用于微生物法和化学方法难于转化的化合物。 (4)用植物细胞培养进行生物合成的研究：培养的植物细胞在代谢速率和发育阶段上都比较均一，且不受气候、土壤的限制，是进行生物合成研究的适宜系统。植物细胞培养还给无细胞系统和酶学研究提供良好条件。如从长春花吲哚生物碱生物合成的研究，基本弄清了生物合成的主要步骤。 (5)从细胞培养中发现新物质：组织培养物能合成和积累某些原植物中没有发现的物质，可望成为获得新的生物活性物质的一个来源。如芸香组织培养物中的芸香素(rutacultin)和穿心莲组织培养产生的内酯A、B、C(paniculides A、B、C)都是原植物中不含的化合物;酸藤果属植物Embelica officinalis的培养物具有抗微生物作用，细胞中生成的棓酸乙酯是其有效成分;长春花愈伤组织不仅能治愈鸡的球虫病，而且是耐各种合成药的艾美虫属致病原虫的强力预防剂。 目前细胞培养在生产某些特殊药物方面已接近于工业化的水平，但在探求获得其代谢产物量等于或高于相应植物的细胞培养，高产细胞系的筛选及其保持，以及成本、工艺等方面

2010-2014植物组织培养高考题汇编(含详解)汇总

1.（2014广东卷）（16分）铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一，应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎（简称PLBs，类似愈伤组织）生产生物碱的实验流程如下： 在固体培养基上，PLBs的重量、生物碱含量随增殖培养时间的变化如图17所示，请回答下列问题： ⑴选用新生营养芽为外植体的原因是，诱导外植体形成PLBs的过程称。 ⑵与黑暗条件下相比，PLBs在光照条件下生长的优势体现在，，。 ⑶脱落酸（ABA）能提高生物碱含量，但会抑制PLBs的生长。若采用液体培养，推测添加适量的ABA可提高生物碱产量。同学们拟开展探究实验验证该推测，在设计实验方案是探讨了以下问题： ①ABA的浓度梯度设置和添加方式：设4个ABA处理组，1个空白对照组，3次重复。因ABA受热易分解，故一定浓度的无菌ABA母液应在各组液体培养基后按比例加入。②实验进程和取样：实验50天完成，每10天取样，将样品（PLBs）称重（g/瓶）后再测定生物碱含量。如初始（第0天）数据已知，实验过程中还需测定的样品数为。 ③依所测定数据确定适宜的ABA浓度和培养时间：当某3个样品（重复样）的时，其对应的ABA浓度为适宜浓度，对应的培养时间是适宜培养时间。

【答案】（1）细胞分化程度低，容易诱导形成PLBs（2分）；细胞的脱分化（2分）（2）生长起始快（2分），快速生长时间较长（2分）；PLBs产量较高（2分）；（3）①灭菌、冷却（2分）；②75（2分）；③PLBs重量和生物碱含量乘积的平均值最大（3分） 【解析】（1）新生营养芽分裂能力强，全能性容易表达；根据题干可知，PLBs类似愈伤组织，外植体形成愈伤组织的过程是脱分化。（2）据图分析，光照下PLBs的重量高于黑暗条件下，原因可能是光照有利于细胞增殖、叶绿体的形成和进行光合作用制造有机物。（3）①由于ABA受热易分解，所以各种液体培养基灭菌后，冷却，再加入不同浓度的ABA ②根据题干可知，实验50天完成，每10天取样，需要取样5次，4个ABA处理组，1个空白对照组，3次重复，因此每次取样需要记录15个样品中的数据，共需要测定样品数75 ③适量的ABA可提高生物碱产量，当样品的平均值最大时，所对应的ABA浓度和时间为最适。 2.（2014江苏卷）（9分）为了获得植物次生代谢产物，先用植物外植体获得愈伤组织，然后在液体培养基中悬浮培养。请回答下列问题： （1）外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为。 （2）在愈伤组织悬浮培养时，细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如右图所示。细胞干重在12d后下降的原因有；培养液中蔗糖的作用是、。 （3）多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。二倍体愈伤组织细胞经处理，会产生染色体加倍的细胞。为检测愈伤组织细胞染色体数目，压片前常采用纤维素酶和酶解离愈伤组织。若愈伤组织细胞（2n）经诱导处理后，观察到染色体数为8n的细胞，合理的解释是、。 （4）为了更好地获得次生代谢产物，生产中采用植物细胞的固定化技术，其原理与酵母细胞固定化类似。下列说法正确的有（填序号）。 ①选取旺盛生长的愈伤组织细胞包埋②必须在光照条件下培养

组织培养在农业生产中的应用

植物组织培养技术在农业生产中的应用 植物组织培养成为生物科学的一个广阔领域，?除了在基础理论的研究上占有重要地位，?在农业生产也得到越来越广泛的应用。 一、快速繁殖优良种苗 植物离体快速繁殖是目前植物组织培养应用最多、最有效的一个方面。很多作物都带有病毒，尤其是无性繁殖植物，如马铃薯、甘薯、草莓、大蒜等。长期的病毒感染并在植物体内的积累，使植物的产量和品质不断下降。比如我们看到合肥市场供应的草莓越来越小，就是病毒病感染的结果。White早在1943年就发现植物生长点附近的病毒浓度很低甚至无病毒。利用组织培养方法，取一定大小的茎尖进行培养，再生的植株有可能不带病毒，从而获得脱病毒苗，再用脱毒苗进行繁殖，种植的作物就不会或极少发生病毒。目前利用茎尖脱毒技术组织培养在甘蔗、菠萝、香蕉、草莓、甘薯、马铃薯等主要经济作物上已成功应用。 二、无病毒苗(Virus free)的培养 几乎所有植物都遭受到病毒病不同程度的危害，?有的种类甚至同时受到数种病毒病的危害，?尤其是很多园艺植物靠无性方法来增殖，若蒙受病毒病，代代相传，越染越重。自从Morel(1952)发现采用微茎尖培养的方法可得到无病毒苗后，微茎尖培养就成为解决病毒病危害的重要途径之一。?若再与热处理相结合，则可提高脱毒培养的效果。?对于木本植物，茎尖培养得到的植株难以发根生长，则可采用茎尖微体嫁接的方法来培育无病毒苗。 组织培养无病毒苗的方法已在很多作物的常规生产上得到应用，?如马铃薯，甘薯，草莓，苹果香石竹，菊花等。已有不少地区建立了无病毒苗的生产中心，这对于无病毒苗的培养、鉴定、繁殖、保存、?利用和研究，形成了一个规范的系统程序，从而达到了保持园艺植物的优良种性和经济性状的目的。 三、在育种上的应用 1、通过花药或花粉培养为单倍体育种，由于单倍体植株往往不能结实，在花药或花粉培养中用秋水仙素处理，可使染色体加倍，成为纯合二倍体植株，它已成为一种崭新的育种手段，具有高速、高效率、基因型一次纯合等优点，目前我国科学家育成烟草、小麦、水稻新品种已大面积种植。 2、在植物种间杂交或远缘杂交中，杂交不孕给远缘杂交带来了许多困难，采用胚的早期离体培养可以使胚正常发育并成功地培养出杂交后代，并通过无性系繁殖获得数量多、性状一致的群体，胚培养已在50多个科属中获得成功。荔枝幼胚，蝴蝶兰的种子内部没有胚乳，种子的萌发缺乏营养物质，发芽率极低。用组织培养的手段给蝴蝶兰种子以外部营养，促使其萌发。用胚乳培养可以获得三倍体植株，为诱导形成三倍体植物开辟了一条新途径。 3、细胞融合通过原生质体融合，可部分克服有性杂交不亲和性，而获得体细胞杂种，从而创造新种或育成优良品种，最近浙江农业科学研究院和中国水稻研究所合作研究野生稻与栽培稻体细胞杂交创造新种质。小麦与燕麦不对称体细胞杂交，目前已获得40余个种间、属间、甚至科间的体细胞杂种、愈伤组织，有些还进而分化成苗。 4、基因工程就是把目标基因切割下来并通过载体使外来基因整合进植物的基因组，克服作物育种中的盲目性，而变成按人们的需要操纵作物的遗传变异，育成优良品种，实现作物改良，以增加产量和改善品质。目前已在马铃薯、番茄、水稻，瓜类植物上获得成功。我院培育成功抗白叶枯病的转基因水稻新品种。 5、细胞工程即诱发细胞突变。培养细胞均处在不断分生状态，容易受培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而产生诱变，已诱发筛选出植物抗病虫性、抗寒、耐盐、抗除草剂毒性、生理生化变异等所需要的突变体，然后分化成植株，经诱发细胞突变培育了

药用植物组织培养的研究进展

药用植物组织培养的研究进展 李黎　陈菲　宫伟 (黑龙江省科学院自然资源研究所,黑龙江　哈尔滨　150040) [摘　要]　现阶段,药用植物的发展存在许多问题,而组织培养作为一个有效的技术手段可以解决部分问题并推动药用植物的发展,本文就药用植物的组织培养发展进行了探讨。 [关键词]　药用植物　组织培养 Study On The Tissue Culture Development Of Medical H erb Li Li Chen Fei G ong Wei (Natural Resource Research Institute Of Science Academy In Heilongjiang Province ) A bstract :There are many problems in the development of medical herb in present stage and tissue culture can s olve s ome prob 2lems to prom ote the development.This paper discusses the tissue culture development of medical herb.K ey w ords :medical herb ;tissue culture 随着医疗和保健事业的发展,世界上出现了回归自然、崇尚利用天然药物的潮流,植物药被越来越多地利用于防病、治病中。由于长期过度采伐,资源日渐萎缩。人工栽培又面临品质退化、种子带病与农药残留等问题,而且药用植物在不同生态环境中生长,其活性物质的组成与含量也有差异。药用植物种苗的快速繁殖通过植物组织或器官的离体培养和形态发生,可实现种苗的大量快速繁殖,这对于因病毒病害严重影响产量和质量的药用植物、靠有性繁殖提供种子而种子发育不完善或种子成本高的药用植物、靠无性繁殖提供“种子”而无性繁殖系数低且种子需求量大的药用植物和濒危或濒危药用植物的引种驯化以保护植物资源等都具有重要的科研和生产意义。本文仅就药用植物的组织培养发展进行探讨。 1　概述 我国传统药材中88%为植物药。而植物细胞具有全能性,即单个细胞在适宜的环境下可分化发育成植株,并具有整株植物所具有的合成化合物的能力。这为通过植物组织和细胞培养来获得其药用活性成分提供了新的途径。 随着不断的探讨研究,药用植物组织培养方面已取得了巨大的成绩:如培养方法已从固体、液体、悬浮培养,深层大罐发酵发展到液体连续培养;培养材料也从药用植物的根、茎、叶、胚、果实、种子等组织器官,这些器官诱导出的愈伤组织或冠瘿组织,一直发展到目前的细胞。目前这项技术已发展成一门精细的实验技术。在选材消毒、接种培养、诱导筛选、继代保存、分离鉴定等方面建立了一整套完整的技术方法。 2　植物组织培养生产药物的优点 211　四季均可生产,不受地区、季节及有害生物的影响。占 地面积少,便于工厂化生产,可对细胞生长自动控制和代谢过程合理调节。 212　便于筛选高产细胞株;利于生物转化,寻找新的有效药 物成分。植物细胞内存在羟基化酶、氧化酶、还原酶、甲基化酶、酯化酶、糖基转移酶、糖苷酶等多种酶,植物培养物作为一种生物反应器转化外源化合物,能够产生原植物所没有的,甚至是至今自然界尚未发现的化合物。 213　个体差异小,生产周期短,设备简单,能节省人力、物力 等。利用组织培养过程中出现的芽变或人工诱变,或进行脱毒,培育新品种,提高药用植物品质。保存种质资源。 3　药用植物的组织培养主要着重于四个方面:植株的培养、 成分的比较、植物生理和工业化生产的探索 311　植株的培养 植株的培养方面,首要的培养出新的植株,而能否培养出新的植株关键是培养条件。据不完全统计,目前已有400多种植物建立了组织和细胞培养体系,并从中分离出600多种代谢产物,其中代表性的研究成果如:中国科学院植物研究所的紫草细胞大规模培养、代中理工大学的红豆杉细胞大规模培养、上海中医药大学的黄芪毛状根大规模培养等。 312　成分的测定及比较 药用植物的组织培养价值如何,主要取决于其有效成分与自然植株的差异,有研究表明,以干重微基础的粗人参皂苷,在愈伤组织中的含量(2111%)显著高于天然根(411%)。紫草中的有效成分萘醌类化合物———紫宁草及其衍生物在我国被用来治疗烧伤、皮肤病和痔疮,并具有抗肿瘤活性,对获得的高产细胞系进行悬浮培养和发酵培养后发现:其细胞生长的最高月产率达22克.干重/升,色素含量达培养物干重的17.5%。应用10升搅拌式反应器发酵培养,月产率达 9.47克.干重/升,色素含量达干重的14.26%,而通常在完 整植株中仅含1.5%左右。在白芷的悬浮培养系统的研究中发现,在培养基中加20克/升吸附剂Amberlite XAD -7可提高其主要成分imperatorin 产量140倍。 (下转第8页)