63
第五章 植物的组织培养技术
第一节 植物快速繁殖技术
“春种一粒粟，
秋收万颗籽。
”
我们的祖祖辈辈都是这样利用种子
来繁殖作物的。但是，许多名贵的花卉林木，如果用种子繁殖，后代难以保持亲本的优良性状；还有一些植物繁殖能力低下，很难通过种子大量繁殖后代。利用植物组织培养的方法就能够让这些植物快速繁殖(rapid propagation)。
高度分化的植物细胞所具有的全能性，使我们
能够将植株上的小块组织(如一段茎节、一个小芽)，在适宜条件下培养成一株完整的植株，这就是植物的组织培养(tissue culture)。
在植物组织培养过程中，用于离体培养的植物器官或组织片段称为外植体(explant)。从一株植物上可取下大量的外植体进行组织培养，
并在短期内大量繁殖植物种苗，实现植物
的快速繁殖。
外植体在培养基中培养一段时间后，
会通过细胞分裂形成愈伤组织(callus，图
5-1-1)。愈伤组织的细胞是一种高度液泡
化的薄壁细胞，呈无定形状态，排列疏松而
图5-1-1
玉米的愈伤组织无规则，具有很强的分生能力。由高度分化的细胞重新回复到未分化的状态，这一过
程称为脱分化(dedifferentiation)。
脱分化形成的愈伤组织，在适当的人
工培养基上继续进行培养又可以重新分化
图5-1-2
玉米愈伤组织分
化出芽成芽、根等器官，进而发育成一棵完整的植株(图5-1-2，图5-1-3)。这一过程称为植
物细胞的再分化。
在组织培养过程中，外植体需要从培养基中获
得各种营养成分。培养基中添加的生长素和细胞分
裂素，在启动细胞分裂、脱分化和再分化过程中起
着重要作用。图5-1-3
生根的玉米苗
64
第一节 植物快速繁殖技术
外植体在不同的发育阶段对培养基要求不同，在进行植物快速繁殖时，需要配制“脱分化培养基”、“生芽培养基”、“生根培养基”。
由于培养基富含营养，外源杂菌进入培养基后会迅速繁殖，产生的毒素会导致外植体死亡，所以无菌条件对组织培养的成功至关重要。在组织培养过程中，培养基的灭菌要彻底、外植体的消毒要充分、接种时的无菌操作要严格。
此外，pH、温度、光照等外界条件对植物组织培养也很重要。
月季的快速繁殖
月季是我国常见的庭院花卉植物，分布广泛(图
5-1-5)。用月季进行组织培养，不仅材料易得，而且
成功率高。
材料器具
月季的嫩茎；体积分数为70%的酒精、质量分
数为2%的次氯酸钠溶液、配制MS培养基的各种试图5-1-4植物激素对分化的影响图5-1-5月季花
65
图5-1-6
组织培养中的
三种培养基
66
第五章 植物的组织培养技术
剂、琼脂、蔗糖、蒸馏水、超净工作台、恒温培养箱、无菌滤纸、高压蒸汽灭菌锅、锥形瓶、接种工具(刀片、镊子、培养皿)等。活动程序1.配制培养基将各种营养成分按比例配制成MS培养基母液(附录二)。培养基含有20多种营养成分，为了避免每次配制培养基时都要称量几十种成分，先将各种成分按比例配制成浓缩液(即培养基母液)，然后按量取母液配制培养基。利用母液配制月季组织培养所需要的三种培养基(图5-1-6)。配制三种培养基时，先称量10g琼脂及30g蔗糖，加入800mL蒸馏水中，加热使琼脂及蔗糖溶化；再根据培养基的配方，加入一定量的各种母液、激素等成分，充分混匀后加蒸馏水定容至1000mL；用物质的量浓度为0.1moL/L的NaOH或盐酸溶液调节pH到5.7；最后分装到锥形瓶中，每瓶分装50mL或100mL。用包在纱布中的棉塞封严瓶口，外面包一层牛皮纸。将配制好的培养基放入高压蒸汽灭菌锅，在121℃下灭菌15min。2.外植体消毒取健壮月季的嫩茎1～2cm，先用清水洗净，再用体积分数为70%的酒精浸5s后，立即放入质量分数为2%的次氯酸钠溶液中浸
第一节 植物快速繁殖技术
泡6～10min；取出月季嫩茎，在无菌水中至少清洗3次，漂净消毒液，用无菌滤纸吸干。
3.接种
在超净工作台上铺上无菌滤纸，将已消毒的月季嫩茎切成小段(长0.5～1.0cm)，迅速接种到“脱分化培养基”上(图5-1-7)。插入时应注意方向，使嫩茎的形态学下端接触培养基，不要倒插。每瓶接种6～8段嫩茎。接种后，将锥形瓶的瓶口在酒精灯火焰上转动灼烧一遍，将封口膜重新扎好，贴上标签，做好记录。
锥形瓶口应斜向
火焰，在酒精灯火焰
附近操作。
每次使用器械
前，都需要用火焰灼
烧灭菌！
4.培养
接种后的锥形瓶放在恒温培养箱中培养。培养温度应控制在18～22℃，并且每天用日光灯光照12h。经过20d左右就可在茎段基部形成愈伤组织。
将愈伤组织接种到“生芽培养基”上，培养10d左右可见愈伤组织上长出小芽，小芽继续生长成枝条。
待枝条长到3cm左右时，将它切下后插在“生根培养基”上诱导生根，培养7～10d。
5.驯化试管苗
当小苗长到5～6cm，基部形成根原基的时候，即可进行驯化移栽。试管苗是在无菌、充分营养供给、适合的光照和温度以及100％相对湿度环境中生长的。刚出瓶的试管苗对外界环境不太适应，要逐步驯化适应，以提高成活率。
将试管苗培养瓶的瓶口敞开一半，放置在20～25℃的遮阴环境图5-1-7
接种示意图
67
图5-1-8
猕猴桃试管苗
68第五章 植物的组织培养技术
中，适应7～14d。若试管苗不萎蔫、有新生长的趋势，便可将试管苗取出，小心洗净粘在根上的培养基，植入盛有培养土的花盆中，浇足水分，罩上带孔的塑料薄膜，将花盆放置在20～25℃的阴凉处3～5d。6.移栽待幼苗长出新叶时，揭去塑料薄膜，再过7～10d，幼苗即可移栽。结果分析1.根据实验结果，统计移栽试管苗的成活率。2.从接种到长出愈伤组织经历了多少天? 培养出的愈伤组织进一步分化出根和芽又经历了多少天? 为了使培养物不被污染，在整个组织培养过程中，你们小组采取了哪些措施？其他植物的快速繁殖随着生活水平的提高，人们对鲜花的需求不断增加，你可以选择一种花卉，利用组织培养方法进行快速繁殖的实践，
说不定会有广阔的市场前景呢！活动建议1.选取一种植物进行快速繁殖
不同的植物组织，培养的难易程度差别很大。一般说来，容易进行无性繁殖的植物，也容易进行组织培养，如草莓、葡萄、猕猴桃、菊花、秋海棠等(图5-1-8)。2.探究组织培养过程中植物激素的作用在探究过程中，需要设计对照实验。第一组，不加任何植物激素；第二组，生长素用量与细胞分裂素用量的比值为l∶1；第三组，两种植物激素用量的比值大于1；第四组，两种植物激素用量的比值小于1。观察不同条件对实验结果的影响。分析讨论1.在本次探究活动中，你选择的是哪一种植物材料？为什么要选用这种材料？2.统计有多少外植体被污染，有多少正常生长成为幼苗？
第一节 植物快速繁殖技术
通过植物组织培养技术，可以在较短时间内利用一株植物繁殖出几十万至几百万株幼苗。这项技术对濒危植物的保护、名贵花木的大规模生产有着积极的意义。植物组织培养在室内进行，所需空间小，繁殖速度快，条件可控制，不受季节限制，可以进行连续生产。组织培养技术的产业化，推动着生产技术和生产工艺的发展，取得了良好的社会效益和经济效益。
1.植物组织培养的培养基中加有植物激素。下表
是培养基中两种激素在不同比例时的实验结果。请
分析回答：
(1) 细胞分裂素和生长素在植物组织培养的过程中各起什么作用？
(2) 在植物组织培养过程中，哪两组实验的培养基可用于外植体的脱分化？哪两组实验的培养基可用于外植体的再分化？
2.科学家将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成完整的新植株(图5-1-9)。请分析回答：
胡萝块根的切片
韧皮部细胞细胞分裂后胚状体试管植物
形成的细胞团
(1) 分离出来的胡萝卜根细胞形成的细胞团称为什么？这个过程是通过什么分裂完成的？
(2) 该实验说明植物细胞具有什么特性？
(3) 在图中箭头上标明“脱分化”和“再分化”的过程。图5-1-9胡萝卜组织培养
示意图
69
图5-2-1
普通红薯(左)和
脱毒红薯(右)
70第五章 植物的组织培养技术
第二节 植物种苗脱毒技术甘薯在我国已有400多年的栽培历史，种植面积现居世界首位。甘薯的产量高、用途广、适应性强，以其为原料制成的食品、化工、医药等产品达400多种，是我国重要的粮食和经济作物。但是，
甘薯在
种植过程中会被病毒感染，
导致产量降低，
品种退化。如果继续种植，这种现象会逐年加重，最后失去种植价值。利用种苗脱毒技术是解决这个问题的有效途径。农作物在种植过程中经常会受到病毒、细菌和真菌等病原体感染。人们为了降低农作物染病后所造成的损失，一般采用化学方法来清除入侵的真菌和细菌，但这种方法不能有效地清除入侵的病毒。在植物生长过程中，侵入植物体内的病毒可以通过维管束和细胞壁间的胞间连丝扩散到所有的组织器官。但是植物的茎尖等分生组织处于分化的初级阶段，其组织内的维管束还未形成，此时植物体内的病毒只能通过胞间连丝移动到分生区，而这一移动过程远不及细胞分裂的速度，所以分生区一般不会受到病毒侵染。人们正是利用这一特点，剥取茎尖分生区(0.1～0.5cm)进行离体培养，以得到无病毒植株。把茎尖分生组织从感染病毒的植株上剥离，在离体条件下进行组织培养，从而获得不含病毒的脱毒苗(virus-free cutting)，这一过程称为种苗脱毒。马铃薯脱毒苗的培养我国是马铃薯生产大国，每年的种植总面积有450多万hm2，年产量达6680多万t。但由于马铃薯感染病毒严重，平均每公顷产量不
第二节 植物种苗脱毒技术
足15t，远远低于发达国家的每公顷37t。目前我国正在全国范围内建立20多个马铃薯脱毒中心，在近几年内，将实现优质种薯的规范化、产业化生产。
材料器具
马铃薯植株；MS培养基(附加2mg/LIAA、2mg/LKT)、质量分数为5%的漂白粉溶液、无菌水；超净工作台、解剖镜、剪刀、长柄镊子、解剖刀、解剖针、试管、培养皿、锥形瓶、烧杯等。
活动程序
1.取材和消毒
将欲脱毒的马铃薯块茎催芽，芽长4～5cm时，剪芽并剥去外叶，自来水下冲洗10min，在无菌室内用质量分数为5%的漂白粉溶液消毒后，用无菌水冲洗2～3次。
2.剥离和接种
在超净工作台上，MP
取马铃薯芽的尖端
1～2cm，用长柄镊子
固定，在40倍解剖镜
下，用解剖刀小心地除M：生长点 P：叶原基
去茎尖周围的叶片组织，露出顶端圆滑的分生区，用解剖针细心剥取所需的茎尖(约0.1～0.5cm，图5-2-2)。
将茎尖接种于MS培养基上，切面接触培养基。
3.培养
将接种的茎尖置于
25℃、1500～3000Lx
光照条件下培养，一段
时间后，茎尖长成3～4
片叶的小植株，即可移
栽(图5-2-3）。
结果分析
马铃薯脱毒成功与否，可以到当地的马铃薯脱毒中心去作检测，或到相关单位购买植物脱毒种苗快速检测试剂盒自行检测。计算脱毒成功率，并分析原因。图5-2-2
剥离马铃薯茎尖图5-2-3培养马铃薯幼苗
71
图5-2-4双流草莓72第五章 植物的组织培养技术
植物种苗脱毒
月23日，中央电视台晚间新闻报道，四川省双流县已成为我国最大的冬草莓生产基地(图5-2-4）。当地选用了经脱毒处理的优质种苗，生产的草莓果实有鸡蛋大小。活动建议1.草莓脱毒苗的培养草莓以匍匐茎进行繁殖，在种植过程中更容易感染、积累病毒，导致草莓果实变小。培育草莓脱毒苗是提高果品质量的有效措施之一。2.探究切取茎尖的最佳长度在进行种苗脱毒时，切取的茎尖越小，脱毒效果就越好，但组织培养的速度就越慢，越不容易成活；如果切取的茎尖大一些，组织培养虽容易成功，但脱毒效果却很差。请设计一组实验，探究切取茎尖的最佳长度，以达到组织培养成功率高，脱毒效果又好的目的。分析讨论1.你选择的是哪一种植物材料？为什么要选用这种材料？2.试分析在实验过程中，哪些因素是种苗脱毒成功的关键因素？总结成功的经验或失败的教训，并提出改进的建议。利用植物组织培养技术，我国已培育出了大量的无病毒种苗，成功实现了70多种农作物和花卉的脱毒，提高了农作物的产量，改善了名贵花卉的品质。脱毒技术在生产实践中正发挥着越来越大的作用。1.为什么利用植物组织培养技术可以实现种苗的脱毒？2.在植物种苗脱毒过程中，选择“外植体”时应考虑哪些因素？3.怎样把“快速繁殖”和“种苗脱毒”结合起来，以实现既对“种
第二节 植物种苗脱毒技术
苗脱毒”又能“快速繁殖”的目标？
植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性。
植物组织培养的过程为：
在组织培养过程中，无菌操作是至关重要的。
所选用的培养基应包括矿质元素、蔗糖、维生素、有机添加物等营养物质，还需添加生长素和细胞分裂素。
利用植物组织培养技术可以进行植物的快速繁殖、
培育无病毒
植株等。
兰花工业
兰花以其高雅、美丽，带有神秘色彩而深受世界人
民的喜爱(图5-2-5）。兰花的常规繁殖方法有分株法和播种法。在兰花的常规繁殖中， 有三个难以解决的问题：第一，用分株繁殖方法增殖缓慢，不利于新品种的推广；第二，种子繁殖困难，因兰花种子十分微小，胚很细弱，种子中贮藏的营养物质很少，在自然条件下，绝大多数种子会在发芽过程中夭折；第三，病毒感染严重，目前至少在兰花上鉴定出七种病毒。
采用组织培养的方法进行兰花的无性系繁殖，可以在一定程度上解决上述三个问题。1962年法国的摩瑞尔(Morel)观察到虎头兰的茎尖在无菌的培养基上能够形成扁圆形的小球体，这些小球体与幼胚发育成的原球体非常相似，故称为原球茎。在一定条件下，这些原球茎
图5-2-5
虎头兰(左)
卡特兰(右)
73
第五章 植物的组织培养技术
图5-2-6
蝴蝶兰(上)
石斛兰(下)
74通过切割能够快速增殖，并再生成完整植株。摩瑞尔的这一发现很快被从事兰花的研究者和生产经营者应用到兰花新品种的快速繁殖中去，使优良品种在短短数年内可由一株繁殖到几十万株甚至更多，从根本上改变了兰花生产的面貌。由于利用这一技术，使兰花可以像其他工业产品那样进行工厂化生产，故将这种生产兰花的方式称为“兰花试管苗工业”，简称“兰花工业”。目前，“兰花工业”已成为许多国家花卉生产的重要行业。应用兰花试管苗生产技术已能够对近70个属数百种兰科植物进行工厂化试管苗生产，这些兰花具有重要的商业价值，如卡特兰、蝴蝶兰、石斛兰、大丽花等(图5-2-6）。
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第五章 植物的组织培养技术
第一节 植物快速繁殖技术
“春种一粒粟，
秋收万颗籽。
”
我们的祖祖辈辈都是这样利用种子
来繁殖作物的。但是，许多名贵的花卉林木，如果用种子繁殖，后代难以保持亲本的优良性状；还有一些植物繁殖能力低下，很难通过种子大量繁殖后代。利用植物组织培养的方法就能够让这些植物快速繁殖(rapid propagation)。
高度分化的植物细胞所具有的全能性，使我们
能够将植株上的小块组织(如一段茎节、一个小芽)，在适宜条件下培养成一株完整的植株，这就是植物的组织培养(tissue culture)。
在植物组织培养过程中，用于离体培养的植物器官或组织片段称为外植体(explant)。从一株植物上可取下大量的外植体进行组织培养，
并在短期内大量繁殖植物种苗，实现植物
的快速繁殖。
外植体在培养基中培养一段时间后，
会通过细胞分裂形成愈伤组织(callus，图
5-1-1)。愈伤组织的细胞是一种高度液泡
化的薄壁细胞，呈无定形状态，排列疏松而
图5-1-1
玉米的愈伤组织无规则，具有很强的分生能力。由高度分化的细胞重新回复到未分化的状态，这一过
程称为脱分化(dedifferentiation)。
脱分化形成的愈伤组织，在适当的人
工培养基上继续进行培养又可以重新分化
图5-1-2
玉米愈伤组织分
化出芽成芽、根等器官，进而发育成一棵完整的植株(图5-1-2，图5-1-3)。这一过程称为植
物细胞的再分化。
在组织培养过程中，外植体需要从培养基中获
得各种营养成分。培养基中添加的生长素和细胞分
裂素，在启动细胞分裂、脱分化和再分化过程中起
着重要作用。图5-1-3
生根的玉米苗
64
第一节 植物快速繁殖技术
外植体在不同的发育阶段对培养基要求不同，在进行植物快速繁殖时，需要配制“脱分化培养基”、“生芽培养基”、“生根培养基”。
由于培养基富含营养，外源杂菌进入培养基后会迅速繁殖，产生的毒素会导致外植体死亡，所以无菌条件对组织培养的成功至关重要。在组织培养过程中，培养基的灭菌要彻底、外植体的消毒要充分、接种时的无菌操作要严格。
此外，pH、温度、光照等外界条件对植物组织培养也很重要。
月季的快速繁殖
月季是我国常见的庭院花卉植物，分布广泛(图
5-1-5)。用月季进行组织培养，不仅材料易得，而且
成功率高。
材料器具
月季的嫩茎；体积分数为70%的酒精、质量分
数为2%的次氯酸钠溶液、配制MS培养基的各种试图5-1-4植物激素对分化的影响图5-1-5月季花
65
图5-1-6
组织培养中的
三种培养基
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第五章 植物的组织培养技术
剂、琼脂、蔗糖、蒸馏水、超净工作台、恒温培养箱、无菌滤纸、高压蒸汽灭菌锅、锥形瓶、接种工具(刀片、镊子、培养皿)等。活动程序1.配制培养基将各种营养成分按比例配制成MS培养基母液(附录二)。培养基含有20多种营养成分，为了避免每次配制培养基时都要称量几十种成分，先将各种成分按比例配制成浓缩液(即培养基母液)，然后按量取母液配制培养基。利用母液配制月季组织培养所需要的三种培养基(图5-1-6)。配制三种培养基时，先称量10g琼脂及30g蔗糖，加入800mL蒸馏水中，加热使琼脂及蔗糖溶化；再根据培养基的配方，加入一定量的各种母液、激素等成分，充分混匀后加蒸馏水定容至1000mL；用物质的量浓度为0.1moL/L的NaOH或盐酸溶液调节pH到5.7；最后分装到锥形瓶中，每瓶分装50mL或100mL。用包在纱布中的棉塞封严瓶口，外面包一层牛皮纸。将配制好的培养基放入高压蒸汽灭菌锅，在121℃下灭菌15min。2.外植体消毒取健壮月季的嫩茎1～2cm，先用清水洗净，再用体积分数为70%的酒精浸5s后，立即放入质量分数为2%的次氯酸钠溶液中浸
第一节 植物快速繁殖技术
泡6～10min；取出月季嫩茎，在无菌水中至少清洗3次，漂净消毒液，用无菌滤纸吸干。
3.接种
在超净工作台上铺上无菌滤纸，将已消毒的月季嫩茎切成小段(长0.5～1.0cm)，迅速接种到“脱分化培养基”上(图5-1-7)。插入时应注意方向，使嫩茎的形态学下端接触培养基，不要倒插。每瓶接种6～8段嫩茎。接种后，将锥形瓶的瓶口在酒精灯火焰上转动灼烧一遍，将封口膜重新扎好，贴上标签，做好记录。
锥形瓶口应斜向
火焰，在酒精灯火焰
附近操作。
每次使用器械
前，都需要用火焰灼
烧灭菌！
4.培养
接种后的锥形瓶放在恒温培养箱中培养。培养温度应控制在18～22℃，并且每天用日光灯光照12h。经过20d左右就可在茎段基部形成愈伤组织。
将愈伤组织接种到“生芽培养基”上，培养10d左右可见愈伤组织上长出小芽，小芽继续生长成枝条。
待枝条长到3cm左右时，将它切下后插在“生根培养基”上诱导生根，培养7～10d。
5.驯化试管苗
当小苗长到5～6cm，基部形成根原基的时候，即可进行驯化移栽。试管苗是在无菌、充分营养供给、适合的光照和温度以及100％相对湿度环境中生长的。刚出瓶的试管苗对外界环境不太适应，要逐步驯化适应，以提高成活率。
将试管苗培养瓶的瓶口敞开一半，放置在20～25℃的遮阴环境图5-1-7
接种示意图
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图5-1-8
猕猴桃试管苗
68第五章 植物的组织培养技术
中，适应7～14d。若试管苗不萎蔫、有新生长的趋势，便可将试管苗取出，小心洗净粘在根上的培养基，植入盛有培养土的花盆中，浇足水分，罩上带孔的塑料薄膜，将花盆放置在20～25℃的阴凉处3～5d。6.移栽待幼苗长出新叶时，揭去塑料薄膜，再过7～10d，幼苗即可移栽。结果分析1.根据实验结果，统计移栽试管苗的成活率。2.从接种到长出愈伤组织经历了多少天? 培养出的愈伤组织进一步分化出根和芽又经历了多少天? 为了使培养物不被污染，在整个组织培养过程中，你们小组采取了哪些措施？其他植物的快速繁殖随着生活水平的提高，人们对鲜花的需求不断增加，你可以选择一种花卉，利用组织培养方法进行快速繁殖的实践，
说不定会有广阔的市场前景呢！活动建议1.选取一种植物进行快速繁殖
不同的植物组织，培养的难易程度差别很大。一般说来，容易进行无性繁殖的植物，也容易进行组织培养，如草莓、葡萄、猕猴桃、菊花、秋海棠等(图5-1-8)。2.探究组织培养过程中植物激素的作用在探究过程中，需要设计对照实验。第一组，不加任何植物激素；第二组，生长素用量与细胞分裂素用量的比值为l∶1；第三组，两种植物激素用量的比值大于1；第四组，两种植物激素用量的比值小于1。观察不同条件对实验结果的影响。分析讨论1.在本次探究活动中，你选择的是哪一种植物材料？为什么要选用这种材料？2.统计有多少外植体被污染，有多少正常生长成为幼苗？
第一节 植物快速繁殖技术
通过植物组织培养技术，可以在较短时间内利用一株植物繁殖出几十万至几百万株幼苗。这项技术对濒危植物的保护、名贵花木的大规模生产有着积极的意义。植物组织培养在室内进行，所需空间小，繁殖速度快，条件可控制，不受季节限制，可以进行连续生产。组织培养技术的产业化，推动着生产技术和生产工艺的发展，取得了良好的社会效益和经济效益。
1.植物组织培养的培养基中加有植物激素。下表
是培养基中两种激素在不同比例时的实验结果。请
分析回答：
(1) 细胞分裂素和生长素在植物组织培养的过程中各起什么作用？
(2) 在植物组织培养过程中，哪两组实验的培养基可用于外植体的脱分化？哪两组实验的培养基可用于外植体的再分化？
2.科学家将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成完整的新植株(图5-1-9)。请分析回答：
胡萝块根的切片
韧皮部细胞细胞分裂后胚状体试管植物
形成的细胞团
(1) 分离出来的胡萝卜根细胞形成的细胞团称为什么？这个过程是通过什么分裂完成的？
(2) 该实验说明植物细胞具有什么特性？
(3) 在图中箭头上标明“脱分化”和“再分化”的过程。图5-1-9胡萝卜组织培养
示意图
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图5-2-1
普通红薯(左)和
脱毒红薯(右)
70第五章 植物的组织培养技术
第二节 植物种苗脱毒技术甘薯在我国已有400多年的栽培历史，种植面积现居世界首位。甘薯的产量高、用途广、适应性强，以其为原料制成的食品、化工、医药等产品达400多种，是我国重要的粮食和经济作物。但是，
甘薯在
种植过程中会被病毒感染，
导致产量降低，
品种退化。如果继续种植，这种现象会逐年加重，最后失去种植价值。利用种苗脱毒技术是解决这个问题的有效途径。农作物在种植过程中经常会受到病毒、细菌和真菌等病原体感染。人们为了降低农作物染病后所造成的损失，一般采用化学方法来清除入侵的真菌和细菌，但这种方法不能有效地清除入侵的病毒。在植物生长过程中，侵入植物体内的病毒可以通过维管束和细胞壁间的胞间连丝扩散到所有的组织器官。但是植物的茎尖等分生组织处于分化的初级阶段，其组织内的维管束还未形成，此时植物体内的病毒只能通过胞间连丝移动到分生区，而这一移动过程远不及细胞分裂的速度，所以分生区一般不会受到病毒侵染。人们正是利用这一特点，剥取茎尖分生区(0.1～0.5cm)进行离体培养，以得到无病毒植株。把茎尖分生组织从感染病毒的植株上剥离，在离体条件下进行组织培养，从而获得不含病毒的脱毒苗(virus-free cutting)，这一过程称为种苗脱毒。马铃薯脱毒苗的培养我国是马铃薯生产大国，每年的种植总面积有450多万hm2，年产量达6680多万t。但由于马铃薯感染病毒严重，平均每公顷产量不
第二节 植物种苗脱毒技术
足15t，远远低于发达国家的每公顷37t。目前我国正在全国范围内建立20多个马铃薯脱毒中心，在近几年内，将实现优质种薯的规范化、产业化生产。
材料器具
马铃薯植株；MS培养基(附加2mg/LIAA、2mg/LKT)、质量分数为5%的漂白粉溶液、无菌水；超净工作台、解剖镜、剪刀、长柄镊子、解剖刀、解剖针、试管、培养皿、锥形瓶、烧杯等。
活动程序
1.取材和消毒
将欲脱毒的马铃薯块茎催芽，芽长4～5cm时，剪芽并剥去外叶，自来水下冲洗10min，在无菌室内用质量分数为5%的漂白粉溶液消毒后，用无菌水冲洗2～3次。
2.剥离和接种
在超净工作台上，MP
取马铃薯芽的尖端
1～2cm，用长柄镊子
固定，在40倍解剖镜
下，用解剖刀小心地除M：生长点 P：叶原基
去茎尖周围的叶片组织，露出顶端圆滑的分生区，用解剖针细心剥取所需的茎尖(约0.1～0.5cm，图5-2-2)。
将茎尖接种于MS培养基上，切面接触培养基。
3.培养
将接种的茎尖置于
25℃、1500～3000Lx
光照条件下培养，一段
时间后，茎尖长成3～4
片叶的小植株，即可移
栽(图5-2-3）。
结果分析
马铃薯脱毒成功与否，可以到当地的马铃薯脱毒中心去作检测，或到相关单位购买植物脱毒种苗快速检测试剂盒自行检测。计算脱毒成功率，并分析原因。图5-2-2
剥离马铃薯茎尖图5-2-3培养马铃薯幼苗
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图5-2-4双流草莓72第五章 植物的组织培养技术
植物种苗脱毒
月23日，中央电视台晚间新闻报道，四川省双流县已成为我国最大的冬草莓生产基地(图5-2-4）。当地选用了经脱毒处理的优质种苗，生产的草莓果实有鸡蛋大小。活动建议1.草莓脱毒苗的培养草莓以匍匐茎进行繁殖，在种植过程中更容易感染、积累病毒，导致草莓果实变小。培育草莓脱毒苗是提高果品质量的有效措施之一。2.探究切取茎尖的最佳长度在进行种苗脱毒时，切取的茎尖越小，脱毒效果就越好，但组织培养的速度就越慢，越不容易成活；如果切取的茎尖大一些，组织培养虽容易成功，但脱毒效果却很差。请设计一组实验，探究切取茎尖的最佳长度，以达到组织培养成功率高，脱毒效果又好的目的。分析讨论1.你选择的是哪一种植物材料？为什么要选用这种材料？2.试分析在实验过程中，哪些因素是种苗脱毒成功的关键因素？总结成功的经验或失败的教训，并提出改进的建议。利用植物组织培养技术，我国已培育出了大量的无病毒种苗，成功实现了70多种农作物和花卉的脱毒，提高了农作物的产量，改善了名贵花卉的品质。脱毒技术在生产实践中正发挥着越来越大的作用。1.为什么利用植物组织培养技术可以实现种苗的脱毒？2.在植物种苗脱毒过程中，选择“外植体”时应考虑哪些因素？3.怎样把“快速繁殖”和“种苗脱毒”结合起来，以实现既对“种
第二节 植物种苗脱毒技术
苗脱毒”又能“快速繁殖”的目标？
植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性。
植物组织培养的过程为：
在组织培养过程中，无菌操作是至关重要的。
所选用的培养基应包括矿质元素、蔗糖、维生素、有机添加物等营养物质，还需添加生长素和细胞分裂素。
利用植物组织培养技术可以进行植物的快速繁殖、
培育无病毒
植株等。
兰花工业
兰花以其高雅、美丽，带有神秘色彩而深受世界人
民的喜爱(图5-2-5）。兰花的常规繁殖方法有分株法和播种法。在兰花的常规繁殖中， 有三个难以解决的问题：第一，用分株繁殖方法增殖缓慢，不利于新品种的推广；第二，种子繁殖困难，因兰花种子十分微小，胚很细弱，种子中贮藏的营养物质很少，在自然条件下，绝大多数种子会在发芽过程中夭折；第三，病毒感染严重，目前至少在兰花上鉴定出七种病毒。
采用组织培养的方法进行兰花的无性系繁殖，可以在一定程度上解决上述三个问题。1962年法国的摩瑞尔(Morel)观察到虎头兰的茎尖在无菌的培养基上能够形成扁圆形的小球体，这些小球体与幼胚发育成的原球体非常相似，故称为原球茎。在一定条件下，这些原球茎
图5-2-5
虎头兰(左)
卡特兰(右)
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第五章 植物的组织培养技术
图5-2-6
蝴蝶兰(上)
石斛兰(下)
74通过切割能够快速增殖，并再生成完整植株。摩瑞尔的这一发现很快被从事兰花的研究者和生产经营者应用到兰花新品种的快速繁殖中去，使优良品种在短短数年内可由一株繁殖到几十万株甚至更多，从根本上改变了兰花生产的面貌。由于利用这一技术，使兰花可以像其他工业产品那样进行工厂化生产，故将这种生产兰花的方式称为“兰花试管苗工业”，简称“兰花工业”。目前，“兰花工业”已成为许多国家花卉生产的重要行业。应用兰花试管苗生产技术已能够对近70个属数百种兰科植物进行工厂化试管苗生产，这些兰花具有重要的商业价值，如卡特兰、蝴蝶兰、石斛兰、大丽花等(图5-2-6）。