植物组织培养及其应用研究概况
在世界各国科学家的不断努力下，近几十年来，植物组织培养技术迅速发展。利用组织培养，不仅可以大量生产优良无性系，获得人类需要的多种代
谢物质，还可获得单倍体、三倍体、多倍体及非整倍体。通过细胞融合可以打破种属间的界限，克服远缘杂交不亲合性，在植物新品种的培育和种性的改良中发挥了巨大作用。组织培养的植物细胞是在细胞水平上分析研究的理想材料，从植物快繁、花药培养发展到细胞器培养、原生质融合以及DNA重组技术等，植物组织培养技术广泛应用于植物科学的各个领域及农业、林业、工业、医药等多种行业，已经成为当代生物科学中最有生命力的一门学科。
1 植物组织培养的基本概念、原理和试验步骤
1．1概念
植物组织培养是在无菌条件下，将离体的植物器官(根尖、茎尖等)、组织(形成层、花药组织等)、细胞(体细胞、生殖细胞等)、胚胎(成熟或未成熟的胚)、原生质体等在人工配制的培养基上培养，给予适宜的培养条件，诱发其产生愈伤组织或潜伏芽或长成完整的植株的技术。
1．2原理
植物组织培养的依据是植物细胞的“全能性”及植物的“再生作用”。1902年，德国著名植物学家 G．Haberlandt根据细胞学理论提出了一个观点，“高等植物的器官和组织可以不断分割，直至单个细胞，即植物体细胞，体细胞在适当的条件下具有不断分裂、繁殖并发育成完整植株的潜力”。1943年，美国人White在烟草愈伤组织中偶然发现形成一个芽，证实了G．Haberlandt的论点。
不同植物所需要的生长条件不同，所用的培养基也有所不同。较常用的基础培养基有MT、MS、 SH、N6、White等。在组织培养中，愈伤组织和胚状体能否形成是培育出新植株的关键。通过在基础培养基里添加一定浓度的外源激素，可以诱导出愈伤组织、胚状体、不定芽、根等器官，最终获得再生植株或次生物质。
用于植物组织培养的材料称为外植体，其主要形式有器官、胚胎、单细胞、原生质体等。根据外植体的不同，所需要的培养基种类、培养条件、外源激素的种类及比例等均不同。植物组织培养中，影响培养力的因素是多方面的，诱导愈伤组织成败的关键在于培养条件，植物激素是诱导愈伤组织和绿苗分化的关键因素。
最常用的诱导愈伤组织的生长素是IAA、NAA和2，4一D，所需浓度为O．01～10 mg／L。最常用的细胞分裂素是KT和ABA，使用浓度为O．1～10 mg／L。KT的主要作用是促进细胞分裂和愈伤组织分化。ABA对植物体细胞胚的发生与发育具有重要作用。各类植物激素的生理作用虽有相对专一性，但是植物的各种生理效应是不同种类激素之间相互作用的综合表现。
1．3试验步骤
1．3．1选择和配制培养基 培养基是植物组织培养中的“血液”，血液的成分及其供应状况直接关系到培养物的生长与分化，因此了解培养基的成分、特点及其配制至关重要。
1．3．2灭茵灭菌是组织培养中的重要工作之一，通常采用物理的或化学的灭菌方法。培养基用常压或高压蒸煮等湿热灭菌、器械采用灼烧灭菌、玻璃器皿及耐热用具采用干热灭菌、不耐热的物质采用过滤灭菌、植物材料表面用消毒剂灭菌、物体表面用药剂喷雾灭菌、接种室等空间采用紫外线或熏蒸灭菌。
1．3．3接种将已消毒好的根、茎、叶等离体器官，经切割或剪裁成小段或小块放入培养基，整个接种过程要在无菌条件下进行。
l.3．4培养把培养材料放在有一定光照和温度等条件的培养室里，使之生长、分裂和分化，形成愈伤组织或进一步分化成再生植株。
1．3．5试管苗驯化移栽 试管苗是在特殊环境条件下生长的幼苗，与自然生长的幼苗有很大差异，只有通过驯化，使之适应自然环境后才能移栽。
2 植物组织培养的应用
2．1植物快速繁殖和无病毒种苗生产
植物快速繁殖技术始于20世纪60年代，法国的Morel用茎尖培养的方法大量繁殖兰花获得成功，从此揭开了植物快速繁殖技术研究和应用的序幕。目前，通过离体培养获得小植株并且具有快速繁殖潜力的植物已有100多科1 000种以上，有的已经发展成为工业化生产的商品。世界上80％～85％的兰花是通过组织培养进行脱毒和快速繁殖的。培养的植物种类也由观赏植物逐渐发展到园艺植物、大田作物、经济植物和药用植物等。在我国，同类的研究始于20世纪70年代。马铃薯无毒种薯和甘蔗种苗已在生产上大面积种植，30余种植物已进行规模化生产或中间试验。利用组织培养进行植物快速繁殖及无病毒种苗生产，不仅能够挽救珍惜濒危物种，而且能够解决植物野生资源缺乏的问题。
2．2植物花药培养和单倍体育种
将植物花药培养成单倍体植株，再经过染色体加倍，能很快得到纯合的二倍体，这样将大大缩短育种年限。到目前为止，世界上通过花粉和花药培养已获得了几百种植物的单倍体植株。印度科学家应用这种方法培育的水稻品系，比对照产量提高15％～49％。韩国先后育成了5个优质、抗病、抗倒伏的水稻品种。我国自20世纪70年代开始该领域的研究，已经培育了40余种由花粉或花药发育成的单倍体植株，其中有10余种为我国首创。玉米获得了100多个纯合的自交系；橡胶获得了二倍体和三倍体植株。仅“九五”期间就育成高产、优质、抗逆、抗病的农作物新品种44个，种植面积超过660万 hm2。
2．3植物胚胎培养
杂交育种中，杂种胚常常败育，因此将早期生长的胚取出，应用组织培养方法，就有可能培育出杂交植物。已经有100篇以上幼胚培养成为植株的报道。国内外科学家应用植物胚胎培养技术获得了多种远缘杂交的重组体、栽培种和杂交品种。
2．4植物愈伤组织或细胞悬浮培养
利用植物愈伤组织或细胞悬浮培养可以生产用于预防和治疗疾病的植物次生代谢产物。近年来，这一领域的发展极为迅速，已经研究了400多种植物，从培养细胞中分离到600多种次级代谢产物，其中60多种在含量上超过或等于原植物，20种以上干重超过原植物的1 9，6。例如，从薯芋愈伤组织和悬浮细胞生产的diosgenin用于合成甾体药物。最近抗癌药物紫杉醇一红豆杉细胞培养物，可用75t发酵罐培养，已达到商业化生产水平。另外，达到商品化水平的还有紫草、人参、黄连、老鹳草等；长春花、毛地黄、烟草等已实现工业化生产；牙签草、红花等20多种植物正在向商品化过渡。
2．5细胞融合与原生质体培养
自1960年英国学者Cocking首次利用纤维素酶从番茄幼苗的根分离原生质体获得成功以来，到1990年已有100种以上植物的原生质体能再生植株。我国获得了30余个品种的原生质体再生植株，其中包括难度较大的重要粮食作物和经济作物，如大豆、水稻、玉米、小麦、谷子、高梁、棉花等。在木本植物、药用植物、蔬菜和真菌原生质体培养方面的进展也十分迅速。国外已先后获得了种内及种间的体细胞杂种植株。植物原生质体培养还可应用于外源基因转移、无性系变异及突变体筛选等研究，因而越来越受到人们的重视。
2．6植物细胞突变体筛选
植物细胞突变体的筛选最早始于1959年，G． Melchers在金鱼草悬浮细胞培养中获得了温度突变体。1970年，P．S．Carlson，H．Binding和Y．M． Heimer等分别分离出烟草营养缺陷型细胞、矮牵牛抗链霉素细胞系及烟草抗苏氨酸细胞系。迄今为止，已经在不少于15个科45个种的植物细胞培养中筛选出100个以上的植物细胞突变体或变异体。其中包括抗病细胞突变体，如玉米抗小斑病突变体和小麦抗赤霉病、根腐病突变体；抗氨基酸及其类似物细胞突变体，如甘蓝型油菜抗HYP突变体[263；抗逆境胁迫细胞突变体，如水稻耐盐突变体和小麦抗盐突变体；抗除草剂细胞突变体及营养缺陷型细胞突变体，如玉米抗除草剂变异体；株高突变体的筛选，如水稻矮秆变异体。
2．7植物体细胞胚胎和人工种子
1958年，Reinert在胡萝卜的组织培养中最先发现了体细胞胚胎(胚状体)。据不完全统计，能大量产生胚状体的植物有43科92属100多种。一些重要作物如水稻、小麦、玉米、珍珠谷等，也能通过离体培养产生胚状体。这些胚状体用褐藻酸钠等包埋，再加上人工种皮，就形成了人工种子。人工种子的优点是：繁殖快速，成苗率极高；不受气候影响，四季皆可工厂化生产。上世纪80年代初，美、日、法等国家相继开展了人工种子的研究，我国也于“七五”期间开展了此项研究，并于1987年列入了国家“863”高技术研究发展计划。
2．8 植物组织细胞培养物的超低温保存与种质库建立
植物细胞全能性的发现和证实，为植物种质资源的长期保存开辟了一条新途径。采用液氮超低温保存技术，能保持很高的存活率，并且能再生出新植株和保持原来的遗传特性。如建立茎尖分生组织培养物的超低温保存种质库，不仅可以防止种质的遗传变异和退化，而且可以长期保存无病毒的原种。
2．9 植物组织培养与转基因技术的应用
我国第一个T—DNA插入突变体库的构建和研究为我国水稻功能基因组学研究奠定了良好的技术和材料基础，为确保我国拥有一批有自主知识产权的基因资源做出了积极贡献。由中国水稻研究所农业部水稻生物学重点开放实验室和中科院上海植物生理研究所合作，通过建立大规模、高效的农杆菌介导的转基因技术体系，将玉米转座子Ac—Ds等外源基因导入水稻未成熟胚和种子诱导的愈伤组织，获得了1．2万个独立的T—DNA插入株系，并构建了水稻突变体的数据库。
3 展望
植物组织培养研究与应用是20世纪科技进步的重大成果之一，为研究植物生长发育、抗性生理、激素及器官发生与胚胎发生等提供了许多良好的实验材料和有效途径。植物组织培养方法不断提高的同时，也相应拓宽了其应用范围。由于组织培养在人工控制的条件下进行，容易掌握花芽分化和开花成因；通过胚胎培养，能够得到杂种或自交种；通过分离单倍体细胞，能培育纯合的二倍体优良品系；提高育种多样性的同时缩短了育种时间；通过突变体筛选，提高植物的品质，增强抗逆境胁迫能力，扩大植物的生长范围；将体细胞冷藏在低温下，建立基因库，达到保存物种的目的；获得药用价值高和工业生产所需要的次生产物，加快药物生产的时间并且减少了单纯依靠天然植物的被动性。植物组织培养技术已经渗透到科研、生产和生活各个领域，必将日臻完善。
黑龙江农业科学2006，(3)
植物学本科优秀毕业论文:花卉水培技术运用分析
自古以来种花赏花一直被视为陶冶情操，放松心情的不二选择。传统花卉在种植过程中，污染较大，且有土栽培卫生清洁难度较大，越来越难以满足现代人对于赏花的追求。因为水培花卉开始出现在人们的视野中，其独特的培育方法，造就其污染小，方便栽培栽培，卫生清洁等诸多优点。水培花卉的生活环境在水中，植株本身可以是半没入水也可以整体入水，其摄取营养的方式很特别正如土培花卉从土中摄取营养成一样，它是从水中获取。培育者水中加入营养液，如硝酸钙、硝酸钾、硝酸镁、硫酸亚铁和钼酸铵等，花卉通过根系吸收溶解在水中的营养成分，供植物体本身的生长繁殖。其培育方式不仅打破了传统花卉培育过程中的种种局限，而且花盆的'原则也较以往呈现出很大的灵活性。培育过程简单，平时在花卉料理，清洁卫生方面都十分省事。与传统的土培花卉相比水培花卉具有的观赏与艺术价值更是无可比拟。具有相当大的培育前景。
1适宜培育花卉的种类
水培花卉技术要求植物的根系能够满足水生的条件，常见适合水培技术的花卉种类有观叶类、天南星科、观花类和仙人掌类等。这些水培花卉都具有如下共同特点。植株容易成活，根部不易腐烂、环境调整合适是枝繁叶茂，是花卉市场的宠儿，培育者短期可产生经济效应[1]。
1.1 仙客来
仙客来又叫萝卜海棠、植物学将其归类为报春花科，仙客来属。处于开花期的仙客来十分美丽，翠绿的叶片中间伸出一簇花朵，犹如火炬一般。花瓣由五瓣花瓣组成，花色分为玫红色、粉红色、黄色及白色。叶子大小适中，边缘呈锯齿状，叶面部分泛白。整体看来犹如其名字一般，似天外仙客，站立于绿叶上方，婉约动人。仙客来性喜温暖，怕炎热[2]。
1.2 富贵竹
1.3 旱伞草
1.4万年青
1.5 鹅掌柴
1.6 水仙
2 水培花卉的繁育
2.1 水培容器的选择
2.2 水培材料的获取与处理
2.2 建立苗床
2.3 营养液的配制
2.4 繁育花苗
3水培花卉的栽培技术
3.1 换水施肥
3.2 控制水位及水温
3.3 控制湿度与通风补氧
3.4 及时修剪与病虫害防治
4 水培花卉的注意事项
5 水培花卉市场前景
综上水培花卉本身具有观赏性、增氧、增湿效应、干净卫生等诸多优点，使用价值大，再加上花卉普通家庭都能消费的起，市场前景可观。水培花卉属是一个刚刚起步的产业，我国目前还缺乏采用工厂化链条式的生产花卉培育基地，竞争力比较少，正处于一个可获取高额利润的时期[18]。目前，水培花卉在我国处于刚开始的阶段，具有显著的优势。在国内市场占有率有望扩大。水培花卉一出现，立即在花卉市场占有一定的份额，自身具有的干净、简约、美观等诸多土培花卉无可比拟的优点很快走在了花卉市场的前面。在北、上、广等一线城市，以及太原等二线城市，水培花卉深受欢迎，一举成为人们高雅、健康的消费时尚[19]。相信未来某一天，水培花卉将会走进我们每个人的生活...
谈药用植物学的实践教学改革
赵宜红,李寅超
(郑州大学药学院,河南郑州 450001)
摘要:对药用植物学实践教学体系进行了探索,改进传统验证性实验,加强综合性、设计性和研究性实验,重视野外实
习,并在实验教学中增加自由开放型实验,旨在提高药用植物学实践教学质量,培养学生的实践能力和创新精神。
关键词:药用植物学; 实践教学; 教学改革
中图分类号:G420 文献标识码:B 文章编号:1008-0805(2007)12-3148-02
在药用植物学教学过程中,实验教学和野外实习是药用植物
学的重要的实践性教学环节,其教学要求既涵盖实验教学和野外
实习的一般原则,又要突出药用植物学的学科特点[1]。本文结
合自身教学工作实践和文献报道,就如何提高药用植物学实践教
学质量,培养学生的实践能力和创造性,以及在实验教学中如何
进行自由开放型实验室初步尝试,谈谈自己的见解。
1 改进传统实验教学方法,确保教学质量
1. 1 传统的实验教学传统的药用植物学实验内容多为验证性
实验,在实验教学中采取的教学方法一般是带教老师介绍实验目
的、实验材料、实验内容和实验方法,然后由学生根据实验材料,
按照实验内容、实验方法的描述验证学过的理论知识。虽然通过
教师的讲解,学生对实验内容和方法己经有了较详细的了解,并在实验过程中对学生实验操作也有较详尽而规范的要求和不断
的督导,但是学生因为缺少实验学习的能动性,在实验过程中大
多敷衍了事、照本宣科,不去分析实验的机理,不去探讨实验中的
问题,使实验教学的质量在教学活动中大打折扣。
1. 2 传统实验教学方法改进为了配合药用植物学的教学改
革,对药用学实验课程的教学内容和方法要进行一些必要改革。
在实验内容方面,可以把实验内容分为四部分,即基本实验技术;
基础的验证性实验、综合性实验、探索性实验;在实验教学方法方
面:对于不同的实验内容采取不同的教学方法,目的是让学生能
积极主动的通过实验课的学习获取知识[2, 3]。
1. 2. 1 基本实验技术基本实验技术是指一些基本的实验技能,
如显微镜的使用方法、临时装片的制作、生物绘图技术、显微化学
方法以及实验室常用药品、试剂、染液等的配制,玻璃器皿的洗涤
方法等等,这些基础性的实验技术,要求每一位学生都能熟练掌
握,并在期末的实验考核中能有所反映。实验教学方法就采用传
统的教师先讲授,然后学生进行验证的教学方法。
1. 2. 2 基础的验证性实验以巩固课堂所学的理论知识为目的,
通过药用植物学中的经典实验和观察性实验,使学生掌握基本的
实验方法和培养学生的观察能力,如植物细胞的基本形态与结构
观察;植物组织的主要类型及结构观察;植物营养器官和生殖器
官的结构观察等实验。这些实验按传统的教学方法虽然有利于
学生基础知识的巩固,但这种单一的教学模式不能调动学生进行
积极的思维,实验课显得枯燥,没有生机和活力。
如果我们尝试把“验证性”实验转变为“探索性”的实验,就
会有截然不同的教学效果。如在实验教学方法上,采取让学生在
课前预习实验,上课时教师通过提问检查学生预习情况并对实验
要点和实验注意事项简要提示,留出较多时间让学生自己动手观
察,然后通过相互讨论来解决实验中出现的问题,最后由教师做
总结。对有些实验的材料,除了教师准备的实验材料外,鼓励学
生自己准备实验材料,如细胞、植物营养器官、生殖器官的观察、
分类学上的实验都可以通过鼓励学生自己准备实验材料,提高学
生学习积极性。同时在实验过程中,穿插徒手切片法、染色法、生
物绘图法等基本实验技能的培养。
1. 2. 3 综合性实验主要针对的是植物分类学的实验,以基本实
验技术和基础的验证性实验的技能为基础,变实验室单一观察的
方法为实验室与野外观察相结合的方法,把传统分类学实验设计
为以比较解剖和野外资源调查为主的综合实验。比如,先通过学
习让学生直观的认识不同类群的植物,总结各类植物的特征,然
后带学生到野外进行对比和扩展实验,巩固理论知识。如对裸子
植物、被子植物常见重要类群的特征和分布特点;校园常见物种
的鉴定,检索表的编制;某一地区的药用植物资源的调查;珍惜濒
危植物的调查等均可设计为综合实验。
通过综合性的实验,使学生既了解植物物种的多样性、植物
资源的丰富性,又增强学生保护植被,保护生态环境的决心。
1. 2. 4 探索性实验通过基本技能实验,基础实验和综合性实验
的训练,学生已经具备了一定的植物学基础知识、操作和动手能
力,可以根据学生的实际能力和实验室的具体情况确定几个研究
方向,让学生自己查资料,自行设计实验方案,经教师检查修改
后,利用野外实习和课外假日时间来完成实验的题目。通过探索
性实验可以培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,培养
学生创造力和科研能力,为学生完成毕业论文和将来的自我发展
打下坚实的基础。
2 重视野外实习,培养学生的观察能力[4~6]
2. 1 对生态环境的观察任何生物的生存都必须依托于一定的
环境,药用植物也不例外。野外实习首先要指导学生认识各种生
态环境。指出各类生态环境的特点,尤其指出重点考查的药用植
物的主要生态环境。
2. 2 对单株植物的观察在观察其形态后,要注重从植物的分类
学特征上进行观察,观察植物的根、茎、叶、花、果实等器官。对于
一些当地特产的药用植物要重点观察药用部分器官的形态特征。
对于细部的观察可以在采集后整理标本时进行。
2. 3 培养学生的采集标本能力
2. 3. 1 对采集标本的选择药用植物的采集要特别注意其标本
的典型性和完整性。所谓典型性是指所采标本要具有明显的分
类特征,在同种植物中有较强的代表性。所谓完整性,是指整株
标本的根、茎、叶、花、果俱全,尤其要采带花的,因为花是鉴定种
类的主要依据。对于地下部分有突出特征的药用植物,如百合
科、薯蓣科等,应注意采集这此植物的鳞茎、根茎等,它们也是鉴
定物种的重要依据。遇到雌雄异株的植物,应分别采集雌、雄株。
草木植物的茎生叶和基生叶不同时要注意采集基生叶,如茵陈、
荠菜等。寄生植物采集时要把寄生全部或部分采下,并注明
关系。
2. 3. 2 采集的注意事项采集标本要注重质量,尽量减少野外
采集的数量,对于植物的产地、生活环境、性状、花的颜色、采集日
期等都要做详细记录,这对标本的鉴定和研究有很大帮助。一份
我觉得有很多呀比如植物的进化 植物有没有情感 植物和人类的起源
