植物组织培养
宜宾职业技术学院
赵军
2004-10
绪 论
第一节 植物组织培养在生物技术领域中
的地位
第二节 植物细胞工程的发展
第三节 植物组织培养类型和应用
第一节 植物组织培养在生物技术领域
中的地位
一、生物技术概述
生物技术概念 （ Biotechnology ）：生物技术是
以生物科学为基础，利用生物个体或生物器官、组
织、细胞的特性和功能，设计构建具有预期性状的
新物种或新品系（包括细胞系），以及与工程原理
相结合进行产品加工生产的综合性技术体系。
生物技术的内涵 主要是：运用现代生物学理
论与科学技术改造细胞的遗传物质，培育出人
们需要的生物新品种；规模地利用现有生物体
系，制备生物产品；模拟生物体系，以生物化
学工程代替化学工程，制备工业产品；发展相
应的科学理论与工程技术。
主要 技术范畴 包括：基因工程、细胞工程、
酶工程、发酵工程以及生化工程。
现代 生物技术特征,多学科性；商业性；规
模化。
二、细胞工程的概念及研究范畴
1,细胞工程概念（ cell engineering）
细胞工程 是应用细胞生物学和分子生物学方法，
借助工程学的方法技术，在细胞水平上研究改造生物
遗传特性和生物学特性，获得特定的细胞、细胞产品
或新生物体的有关理论和技术方法的学科。广义的细
胞工程包括所有的生物组织、器官及细胞离体操作和
培养技术。
狭义的细胞工程则是指细胞融合和细胞培养技术。
2、细胞工程研究范畴
根据研究对象不同，细胞工程可分为动物细胞工
程和植物细胞工程。
动物细胞工程 包括：细胞培养技术；细胞融合技
术；胚胎工程技术；克隆技术。
植物细胞工程 包括：植物组织、器官培养技术；
细胞培养技术；原生质体融合与培养技术；亚细胞
水平操作技术等。
三、植物组织培养在现代生物技术中的地位及其
实践意义
1．改善农业生产技术
植物组织培养能有效的利用远缘有利基因，为
育种开辟新的生物技术途径。细胞工程技术对优良
品种进行大量快速繁殖，实行农业生产工厂化。动
物细胞工程技术与动物胚胎工程、基因工程相结合
，改良品质、性别控制领域广泛应用。
2．保护自然资源，维护生态平衡
细胞工程为主体的新型生物工业，代替传统的
化学工业，有效地保护生态环境，生物农药、天然
轻化工产品、天然药物已有成功报道，有的已投入
大规模生产（日紫草宁细胞工业化生产）,Phyton
公司利用红豆杉生产紫杉醇,Bt生物农药。
3．生物医药开发
细胞工程不仅可生产天然产物，与基因工程结
合可开发新型医药产品；利用动物细胞生产人类必
须生物活性物质，满足某些有相应缺陷症的病人的
需要；单克隆技术生产诊断试剂盒，用于疾病的快
速诊断；利用动植物作为生物反应器生产廉价的疫
苗。
第二节 植物组织培养的发展
植物组织培养 是以植物组织和细胞的离体
操作为基础的实验性学科。它以植物组织细
胞为基本单位，在离体条件下进行培养、繁
殖或人为的精细操作，使细胞的某些生物学
特性按人们的意愿发生改变，从而改良品种
或创造新物种，或加速繁殖植物个体，或获
得有用物质的过程统称为植物细胞工程。
一．探索阶段
细胞学说和细胞全能性学说为组织培养技术的产
生奠定了理论基础，对组织培养技术的建立进行了
有益的探索。
细胞学说 1839年提出：有机体内一样的条件下，
每个细胞都可以独立生活和发展。
细胞全能性学说 于 1902年提出：高等植物的组织
、器官细胞都有植物个体一样的性质和能力，可以
通过植物细胞培养使单个细胞发育成为一个新个体
。
二．培养技术建立阶段
在这一阶段，植物组织培养建立了两个与
培养技术有关的重要模式，一是培养基模式
，二是激素调控模式。
三．应用研究阶段
其一, 组织培养领域的研究迅速在世界各
国的有关实验室广泛展开 。
其二, 技术体系 更加完善：根据不同的培养目的
外植体的取材和灭菌方法, 不同外植体及其培养产
物的培养程序, 适合于不同植物种类和外植体类型
的培养基等 。
其三, 已形成了以细胞全能性为基本理论基础,
以细胞脱分化和再分化调控为中心的较为完整 理论
体系 。
其四,研究目的性 更加明确，广泛应用到生物科
学研究的各个领域，以细胞工程为基础的新型生物
技术产业正在兴起。
第三节 植物组织培养类型和应用
一、植物组织培养的类型
1、根据 培养层次 分为：植株培养、器官培养、胚
胎培养、愈伤组织培养、细胞培养、原生质体培养。
2、根据工程 技术策略 分为：组织与细胞培养、细
胞融合、胚胎工程、染色体工程、细胞遗传工程。
3、根据植物领域 应用目的 分为：植物快速繁殖培
养技术、获得特殊倍性的细胞工程技术、获得特殊杂
种的细胞工程技术、用于基因功能研究的细胞工程技
术。
二、植物组织培养的应用
1,在植物育种上的应用
-快速获得特殊倍性材料,花药和花粉培养可获单倍体,
加倍后获得纯合材料, 大大缩短育种周期；胚乳培养
技术可获得三倍体, 用于无核果实植物育种中 。
-克服远缘杂交不亲和,原生质体融合技术获得亲缘关
系相差很远的两亲本间的细胞杂种, 不仅克服远缘杂
交不亲和, 而且有可能创造新品种 。
-克服杂种胚早期夭折,远缘杂种胚和某些果树 （ 柑
橘, 早熟桃 ） 的胚常常早期夭折, 利用幼胚培养技术
可以克服 。
-导入外源基因,细胞工程技术可以进行细胞器转
移、基因转移、染色体转移等，实现外源基因的导
入。
-突变体筛选,细胞培养和原生质体培养中，常发
生自发的遗传变异，是十分广泛的变异来源，同时
培养中人工诱变，变异频率大大提高，增加了突变
体的筛选机会。
-种质资源保存,组织培养技术保存植物种质，节
约人力、物力和耕地，避免不可预测因素对种植资
源造成损失。
2、种苗脱病毒与快速繁殖
植物病毒 是引起无性繁殖作物品种退化的主要因
素。病毒防治除抗病育种外，脱除种用材料所携带
的病毒是目前最有效的途径。利用 茎尖培养脱毒 进
行无病毒种苗的快速繁殖，已大量应用。利用 组织
培养技术 使传统上繁殖系数很低的有性繁殖植物得
以快速繁殖，大大提高了经济效益。
3、细胞培养生产有用次生产物
利用细胞的 大规模培养 可生产化合物。目前通
过细胞培养的植物种类已达 100多种，所能鉴别的
成分有 300种。主要集中在价格高、栽培困难、产
量低、需求大的药品上，其它次生代谢产物如香料
、食品调味剂、染料和树胶。
利用植物生产 有用次生产物,能够节约大量耕
地、保护生态环境、提高生产效率，生产医药原料
其含量稳定性会更好，有利于中药植物医药事业的
发展。
4、在细胞生物学和发育生物学研究中的应用
利用 原生质体系统 在植物细胞分裂周期调控、细
胞分化等进行细胞生物学领域的研究；通过细胞工
程途径，在细胞壁生物学等特殊领域进行研究。
5、在植物遗传、生理生化以及植物病理等基础研
究中的应用
花药、花粉培养 的植株是研究细胞遗传的好材料； 细胞培养 和 组织培养 为研究植物生理活动和病理
活等提供了理想技术体系。
作业：
1、生物技术的范畴有哪些？
2、什么是植物组织培养？简述植物组
织培养在经济上的应用
宜宾职业技术学院
赵军
2004-10
绪 论
第一节 植物组织培养在生物技术领域中
的地位
第二节 植物细胞工程的发展
第三节 植物组织培养类型和应用
第一节 植物组织培养在生物技术领域
中的地位
一、生物技术概述
生物技术概念 （ Biotechnology ）：生物技术是
以生物科学为基础，利用生物个体或生物器官、组
织、细胞的特性和功能，设计构建具有预期性状的
新物种或新品系（包括细胞系），以及与工程原理
相结合进行产品加工生产的综合性技术体系。
生物技术的内涵 主要是：运用现代生物学理
论与科学技术改造细胞的遗传物质，培育出人
们需要的生物新品种；规模地利用现有生物体
系，制备生物产品；模拟生物体系，以生物化
学工程代替化学工程，制备工业产品；发展相
应的科学理论与工程技术。
主要 技术范畴 包括：基因工程、细胞工程、
酶工程、发酵工程以及生化工程。
现代 生物技术特征,多学科性；商业性；规
模化。
二、细胞工程的概念及研究范畴
1,细胞工程概念（ cell engineering）
细胞工程 是应用细胞生物学和分子生物学方法，
借助工程学的方法技术，在细胞水平上研究改造生物
遗传特性和生物学特性，获得特定的细胞、细胞产品
或新生物体的有关理论和技术方法的学科。广义的细
胞工程包括所有的生物组织、器官及细胞离体操作和
培养技术。
狭义的细胞工程则是指细胞融合和细胞培养技术。
2、细胞工程研究范畴
根据研究对象不同，细胞工程可分为动物细胞工
程和植物细胞工程。
动物细胞工程 包括：细胞培养技术；细胞融合技
术；胚胎工程技术；克隆技术。
植物细胞工程 包括：植物组织、器官培养技术；
细胞培养技术；原生质体融合与培养技术；亚细胞
水平操作技术等。
三、植物组织培养在现代生物技术中的地位及其
实践意义
1．改善农业生产技术
植物组织培养能有效的利用远缘有利基因，为
育种开辟新的生物技术途径。细胞工程技术对优良
品种进行大量快速繁殖，实行农业生产工厂化。动
物细胞工程技术与动物胚胎工程、基因工程相结合
，改良品质、性别控制领域广泛应用。
2．保护自然资源，维护生态平衡
细胞工程为主体的新型生物工业，代替传统的
化学工业，有效地保护生态环境，生物农药、天然
轻化工产品、天然药物已有成功报道，有的已投入
大规模生产（日紫草宁细胞工业化生产）,Phyton
公司利用红豆杉生产紫杉醇,Bt生物农药。
3．生物医药开发
细胞工程不仅可生产天然产物，与基因工程结
合可开发新型医药产品；利用动物细胞生产人类必
须生物活性物质，满足某些有相应缺陷症的病人的
需要；单克隆技术生产诊断试剂盒，用于疾病的快
速诊断；利用动植物作为生物反应器生产廉价的疫
苗。
第二节 植物组织培养的发展
植物组织培养 是以植物组织和细胞的离体
操作为基础的实验性学科。它以植物组织细
胞为基本单位，在离体条件下进行培养、繁
殖或人为的精细操作，使细胞的某些生物学
特性按人们的意愿发生改变，从而改良品种
或创造新物种，或加速繁殖植物个体，或获
得有用物质的过程统称为植物细胞工程。
一．探索阶段
细胞学说和细胞全能性学说为组织培养技术的产
生奠定了理论基础，对组织培养技术的建立进行了
有益的探索。
细胞学说 1839年提出：有机体内一样的条件下，
每个细胞都可以独立生活和发展。
细胞全能性学说 于 1902年提出：高等植物的组织
、器官细胞都有植物个体一样的性质和能力，可以
通过植物细胞培养使单个细胞发育成为一个新个体
。
二．培养技术建立阶段
在这一阶段，植物组织培养建立了两个与
培养技术有关的重要模式，一是培养基模式
，二是激素调控模式。
三．应用研究阶段
其一, 组织培养领域的研究迅速在世界各
国的有关实验室广泛展开 。
其二, 技术体系 更加完善：根据不同的培养目的
外植体的取材和灭菌方法, 不同外植体及其培养产
物的培养程序, 适合于不同植物种类和外植体类型
的培养基等 。
其三, 已形成了以细胞全能性为基本理论基础,
以细胞脱分化和再分化调控为中心的较为完整 理论
体系 。
其四,研究目的性 更加明确，广泛应用到生物科
学研究的各个领域，以细胞工程为基础的新型生物
技术产业正在兴起。
第三节 植物组织培养类型和应用
一、植物组织培养的类型
1、根据 培养层次 分为：植株培养、器官培养、胚
胎培养、愈伤组织培养、细胞培养、原生质体培养。
2、根据工程 技术策略 分为：组织与细胞培养、细
胞融合、胚胎工程、染色体工程、细胞遗传工程。
3、根据植物领域 应用目的 分为：植物快速繁殖培
养技术、获得特殊倍性的细胞工程技术、获得特殊杂
种的细胞工程技术、用于基因功能研究的细胞工程技
术。
二、植物组织培养的应用
1,在植物育种上的应用
-快速获得特殊倍性材料,花药和花粉培养可获单倍体,
加倍后获得纯合材料, 大大缩短育种周期；胚乳培养
技术可获得三倍体, 用于无核果实植物育种中 。
-克服远缘杂交不亲和,原生质体融合技术获得亲缘关
系相差很远的两亲本间的细胞杂种, 不仅克服远缘杂
交不亲和, 而且有可能创造新品种 。
-克服杂种胚早期夭折,远缘杂种胚和某些果树 （ 柑
橘, 早熟桃 ） 的胚常常早期夭折, 利用幼胚培养技术
可以克服 。
-导入外源基因,细胞工程技术可以进行细胞器转
移、基因转移、染色体转移等，实现外源基因的导
入。
-突变体筛选,细胞培养和原生质体培养中，常发
生自发的遗传变异，是十分广泛的变异来源，同时
培养中人工诱变，变异频率大大提高，增加了突变
体的筛选机会。
-种质资源保存,组织培养技术保存植物种质，节
约人力、物力和耕地，避免不可预测因素对种植资
源造成损失。
2、种苗脱病毒与快速繁殖
植物病毒 是引起无性繁殖作物品种退化的主要因
素。病毒防治除抗病育种外，脱除种用材料所携带
的病毒是目前最有效的途径。利用 茎尖培养脱毒 进
行无病毒种苗的快速繁殖，已大量应用。利用 组织
培养技术 使传统上繁殖系数很低的有性繁殖植物得
以快速繁殖，大大提高了经济效益。
3、细胞培养生产有用次生产物
利用细胞的 大规模培养 可生产化合物。目前通
过细胞培养的植物种类已达 100多种，所能鉴别的
成分有 300种。主要集中在价格高、栽培困难、产
量低、需求大的药品上，其它次生代谢产物如香料
、食品调味剂、染料和树胶。
利用植物生产 有用次生产物,能够节约大量耕
地、保护生态环境、提高生产效率，生产医药原料
其含量稳定性会更好，有利于中药植物医药事业的
发展。
4、在细胞生物学和发育生物学研究中的应用
利用 原生质体系统 在植物细胞分裂周期调控、细
胞分化等进行细胞生物学领域的研究；通过细胞工
程途径，在细胞壁生物学等特殊领域进行研究。
5、在植物遗传、生理生化以及植物病理等基础研
究中的应用
花药、花粉培养 的植株是研究细胞遗传的好材料； 细胞培养 和 组织培养 为研究植物生理活动和病理
活等提供了理想技术体系。
作业：
1、生物技术的范畴有哪些？
2、什么是植物组织培养？简述植物组
织培养在经济上的应用
