如何正确选择植物外植体

  植物组织培养（Plant tissue culture）广义又叫离体培养，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，在无菌条件下接种在含有各种营养物质及植物激素的培养基上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。狭义是指用植物各部分组织，如形成层、薄壁组织、叶肉组织、胚乳等进行培养获得再生植株，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。在开始用组培方法繁殖植物之前，有必要先对植物材料能在“试管”里生长和繁殖的方法有一个清晰的了解。无论有结构还是无结构材料在体外生长都是有可能的。

一、有组织结构的生长

  在植物组织培养中，“有组织结构的生长（Organized Growth）”是指培养物（如细胞、组织或器官）在离体条件下，按照一定的生物学规律进行有序分化和发育的过程。这种生长表现为细胞逐渐形成特定的功能结构（如根、芽、茎、叶原基或体细胞胚等），最终再生为具有完整组织器官的植株。图1为将带有腋芽的茎段放在培养基上进行诱导和生根培养。

图1丛生芽的诱导及生根培养

  有组织结构生长主要有以下几点核心特点：

  1）有序分化

  细胞并非无序增殖（如形成松散无结构的愈伤组织），而是通过脱分化和再分化，形成分生组织、维管束、表皮等特定结构，逐步构建出器官或完整植株。

  2）形态发生

  表现为明显的器官形成，例如：①直接器官发生：外植体（如茎尖、叶原基）直接分化出芽或根。②间接器官发生：通过愈伤组织阶段后，再分化出芽或根。③体细胞胚胎发生：形成类似合子胚的结构（具有胚根、胚芽和胚轴），可直接发育成植株。

  3）功能化

  形成的结构具有生理功能，如气孔、导管、叶绿体等，能执行吸收、光合作用、运输等功能。

二、无组织结构生长

  在植物组织培养中，“无组织结构的生长（Unorganized Growth）”是指细胞或组织在离体条件下无序增殖，无法形成明确的分化结构（如根、芽、维管束等），仅产生一团未分化的细胞团块（如愈伤组织）的现象。这种生长缺乏明确的形态发生和功能分工，是细胞脱分化后停留在增殖阶段的典型表现。图2为将成熟细胞进行脱分化诱导出愈伤组织阶段。

图2愈伤组织的诱导

  无组织结构生长主要有以下几点核心特点：

  1）细胞脱分化

  外植体（如叶片、茎段）的成熟细胞失去原有功能，逆转为未分化状态（类似干细胞），仅进行无方向的分裂和增殖。

  2）无序增殖

  细胞排列松散，无极性或组织分层，形成由薄壁细胞组成的愈伤组织（Callus），外观呈颗粒状、松软或致密团块。

  3）无功能分化

  细胞不形成表皮、气孔、维管束等功能性结构，无法执行吸收、光合或运输等生理活动。

三、有组织结构与无组织结构的区别

  通常来说，无组织生长的细胞仅进行无序增殖，形成松散、未分化的愈伤组织，缺乏明确结构或功能（如仅由薄壁细胞组成的团块）。而有组织生长的细胞可分化为根尖分生组织、芽原基、维管束等，具有明确的极性（如顶端优势）和功能分工。二者的主要区别如表1所示：

  表1有组织结构和与无组织结构生长的区别

四、如何正确选择植物组织材料

  一般来说，我们要根据自身试验目的进行选择，比如以快繁为目的，那么有这么几类最重要的有组织结构培养：

  （1）分生组织培养（meristem culiure）：切下很小的茎顶尖，每个带或不带由1~2个叶原基所组成的茎尖端分生组织圆顶（apical menstematie dome）。这种茎顶尖（shoot apical）经培养会典型地长出单个茎枝。

  （2）茎尖（shoot tip）或装枝（shoot）培养：切割下来的茎尖或芽会带有几个叶原基，这里说的茎尖比上述建立分生组织培养的茎顶尖要大。此处说的茎尖培养（shoot lip culture），通常每个茎尖会产生多个茎枝。

  （3）节培养：就是培养带分开、独立侧芽的节。每个节都带一小块茎组织，茎块上可能带一个或多个节。每个芽会长出单个茎枝。

  （4）分离出的根培养：这种根的出长与茎无关联，可形成一个有分枝侧根的根系。

  （5）胚的培养：从正发育中的种子或果实里把受精的或来受精的接合了（zygotic，即种子）的胚切出来，放在体外培养，首到长成幼苗。这种胚的培养完全不同于体细胞胚的发生（somatic embryogenesis）。

  如果说，我们做遗传转化材料，或者为了得到一个单倍体进行育种繁殖，通过会进行无组织结构进行培养，通常分类以下几种类型：

  （1）愈伤（或组织）培养：从植物小器官，或一块植物组织，或以前培养的细胞可以长出各式各样的无组织结构的一大团细胞称为愈伤组织。

  （2）悬浮（或细胞）培养：植物细胞和细胞小团块的群体分散在一个被摇动或振荡的、通气的液体培养基中来培养。

  （3）原生质体培养：分离由不带细胞壁的植物细胞培养。

  （4）花药培养：将含有未成熟的花粉小孢子的整个化药进行体外招养。其目的是通过从花粉直接或有时通过愈伤的器官发生形成体细胞压来付到单倍体植物（haploia plants）。花粉培养是指从花药中把花粉取出进行培养。

五、植物组培相关培养基的采购

  青岛高科技工业园海博生物技术有限公司有各种植物组培相关培养基，可供广大新老客户参考、采购和使用。

表2 海博生物植物培养基种类及货号

图3 海博生物不同植物组培产品

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