植物组织培养技术应用广泛。利用植物组织培养技术，可以实现优良品种的快速繁殖，培养出大量不含病毒的幼苗，实现花卉的连续生产，缩短育种周期等。本专题是在必修课基础上，引导学生尝试植物的组织培养，使学生初步掌握植物组织培养的基本技术。
专题分析
一、 教学目的要求
本专题的两个课题均依照课程标准制定的具体内容标准编排，其对应关系如下表。
具体内容标准 对应课题
尝试植物的组织培养 课题1、课题2
通过本专题的学习，学生应当了解植物组织培养技术在生产中的应用，熟悉植物组织培养或花药培养的基本过程，了解影响植物组织培养或花药培养的各种因素，掌握培养基制备、外植体消毒、接种、培养、移栽以及栽培等基本操作技术。
二、技术要项
本专题围绕植物组织培养的基本技术展开，主要技术归纳如下。
1.培养基的制备
2.外植体消毒
3.接种
4.培养
5.移栽
6.栽培
三、设备条件
完成本专题需要配备无菌室、洁净工作台或接种箱，此外还需配置常规植物组培用具，如高压锅、酒精灯、枪状镊、解剖剪、培养皿等。
四、教学安排
本专题的课题1以菊花的组织培养为例，介绍了有关植物组织培养的知识背景及操作技术，也是开展课题2的基础。课题2难度较大，教师可以根据实际情况选做。
植物组织培养的实验周期较长，需要一定实践经验的积累。建议教师先摸索出一套行之有效的办法，然后再安排学生实践。对于学生实践的安排，也可以课上课下结合进行。例如完成一个植物组培的实验室操作至少需要3课时，因此，有些过程教师可以安排在课外提前做，课上集中让学生进行某些关键步骤的操作。
参考书目
1.实用植物组织培养技术教程。曹孜义、刘国民主编，甘肃科学技术出版社,1999。
2.植物细胞工程原理与技术。周维燕主编，中国农业大学出版社，2001。
课题1 菊花的组织培养
一、课题目标
说明植物组织培养的基本原理，学习植物组织培养的基本技术，进行菊花或其他植物的组织培养。
二、课题重点与难点
课题重点：植物组织培养过程中使用的无菌技术。
课题难点：植物组织培养过程中使用的无菌技术。
三、课题背景分析
课题背景介绍了植物细胞的全能性，说明离体的植物器官或组织在一定的条件下能够发育成完整的植株。教学中，教师可以从植物组织培养的发展历史（参见下文的参考资料）引入，激发学生的学习兴趣。
四、基础知识分析与教学建议
（一）植物组织培养的基本过程
知识要点：1.细胞分化的概念；2.离体植物细胞的脱分化和再分化。
教学建议：植物组织培养的基础知识对于学生来说还是有一定难度的。教师最好在课前准备已脱分化的愈伤组织和再分化的丛芽等材料，让学生在课堂上观察，以增进学生的感性认识，帮助学生理解植物组织培养的基本原理。
（二）影响植物组织培养的因素
知识要点：影响植物组织培养的因素有培养基配制、外植体的选取、消毒、接种、培养、移栽和栽培等。
教学建议：影响植物组织培养的因素有很多。关于培养基，可以利用旁栏思考题，让学生通过与微生物培养基配方的对比来认识用于植物组织培养的培养基的特点。关于植物激素的使用，可以引导学生阅读课本旁栏有关植物激素的介绍，还可以回顾高中必修教材《稳态与环境》模块中有关植物激素调节的内容。
五、实验安排及注意事项
（一）课时安排的问题
本课题耗时较长，需要提前做好计划。有关培养基母液的配制、培养基高压灭菌、组培苗的培养和继代以及栽培管理等工作，可在课下进行。如果课时紧张，外植体的消毒和接种也可以在课下进行。课上学生只需做一些关键步骤的操作，如愈伤组织的继代、分化转瓶、丛芽继代、生根转瓶等。建议第一课时完成基础知识教学，学习操作方法并使用各种母液配制培养基。第二课时学习外植体接种或继代转瓶。此后学生可以利用课下时间做观察记录。第三课时做生根组培苗的移栽。大田栽培或盆栽管理工作可以在课外组织同学来做。
（二）无菌技术是植物组织培养能否获得成功的关键
植物组织培养不同于扦插、分根、叶插等常规无性繁殖。由于植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，所以对培养条件的要求较高，对无菌操作的要求非常严格。如果不小心引起污染，将可能造成培养工作的前功尽弃。
无菌技术包括培养基消毒灭菌和植物材料（外植体）的消毒灭菌。对培养材料进行表面灭菌时，一方面要考虑药剂的消毒效果；另一方面还要考虑植物材料的耐受能力。不同药剂、不同植物材料，甚至不同器官要区别对待。建议教师课前积极摸索成功经验，或先组织部分学生做外植体的接种，以培养实验骨干。课上让骨干学生介绍经验，帮助大部分同学完成任务。有条件的学校还可以将植物组织培养的全部过程拍摄成录像，供其他学生参考。
（三）妥善处理被污染的培养物
即使对于有经验的操作人员，操作后出现培养物被污染的情况也常有。一般情况下，细菌污染可能是由接种人员造成的，如未戴口罩，接种时说话，或手及器械消毒不严等。真菌污染可能是植物材料灭菌不当。需要特别注意的是，一旦发现培养材料被污染，特别是真菌性污染，一定不要打开培养瓶。应先将所有被污染的培养瓶统一放在高压蒸汽锅内进行高压蒸汽灭菌，然后再打开培养瓶，进行清洗。
（四）有毒药品的用后处理
外植体灭菌用过的有毒药品要妥善处理（如氯化汞等），以免引起环境污染。一般应收集后统一交给有关专业部门处理。
六、课题成果评价
（一）对接种操作中污染情况的分析
接种3～4 d后，在接种操作中被杂菌污染的培养物会表现出被污染的现象。请学生适时统计污染率，分析接种操作是否符合无菌要求。
（二）是否完成了对植物组织的脱分化和再分化
观察实验结果，看看是否培养出了愈伤组织，记录多长时间长出愈伤组织。统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成根和芽的比例和时间。
（三）是否进行了统计、对照与记录
做好统计和对照，填好结果记录表，培养严谨的科学态度。从实验的第一步开始就要求学生做好实验记录，可以让学生分组配制不同培养基，如诱导愈伤或直接分化丛芽的培养基，然后做不同配方的比较。
（四）生根苗的移栽是否合格
生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。一般使用无土栽培的办法。培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾，并用塑料薄膜覆盖12 h。掀开塑料薄膜后24 h才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天，等壮苗后再定植大田或进行盆栽。学生可以在课后统计自己移栽的成活率，看看移栽是否合格。
七、答案和提示
（一）旁栏思考题
1.你能说出各种营养物质的作用吗？同专题2中微生物培养基的配方相比，MS培养基的配方有哪些明显的不同？
答：微量元素和大量元素提供植物细胞生活所必需的无机盐；蔗糖提供碳源，同时能够维持细胞的渗透压；甘氨酸、维生素等物质主要是为了满足离体植物细胞在正常代谢途径受到一定影响后所产生的特殊营养需求。微生物培养基以有机营养为主。与微生物的培养不同，MS培养基则需提供大量无机营养，无机盐混合物包括植物生长必须的大量元素和微量元素两大类。
2.你打算做几组重复？你打算设置对照实验吗？
答：教师可以安排学生分组，做不同的材料或配方，最后分别汇报成果。但每种材料或配方至少要做一组以上的重复。设置对照实验可以取用一个经过灭菌的装有培养基的锥形瓶，与接种操作后的锥形瓶一同培养，用以说明培养基制作合格，没有被杂菌污染。
（二）练习
1.答：植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对培养条件的要求较高。用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。而培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。
2.答：外植体的生理状态是成功进行组织培养的重要条件之一。生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化。
八、参考资料
植物组织培养技术的发展
大自然中存在着许多有趣的植物无性生殖现象。例如，马铃薯的块茎能够发芽生根，秋海棠的叶片能够长成新植株。这些现象促发科学家去思考、解释。1902年，有一位德国的植物学家大胆地预言：“植物的体细胞在一定条件下，可以如同受精卵一样，具有潜在的发育成植株的能力。”
1958年，美国科学家斯图尔德（F.C.Steward）将胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培养，由于细胞分化而最终发育成完整的新植株。这个实验结果在生物学界引起了很大的震动，它表明已经高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。已经分化的细胞所具有的这种潜在发育能力称作细胞全能性。
既然胡萝卜的单个细胞能发育为完整植株，小块的植物组织就更不应该有什么问题。此后很多年，科学家和技术人员将许多植物进行了组织培养，并获得了成功。如今，植物组织培养已不再神秘莫测，而发展成为常规技术。
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