园艺植物组织培养 一、课程基本信息 中文名称 园艺植物组织培养 课程名称 英文名称 Tissues Culture of Horticultural Plants 课程代码 010055 课程类型 专业基础课 开课学期 第4学期 总学时 32 讲课 22 实验（实习） 10 学分 2 预修课程 植物学，分析化学（或无机化学），植物生理学 二、课程的性质、地位和任务 园艺植物组织培养是以细胞全能性理论为基础，重点研究园艺植物器官再生和离体快繁 的一门技术性学科，是园艺植物生物技术和现代育种技术的重要组成部分，已广泛应用于园 艺植物科学研究和良种快繁之中。该课程是园艺本科专业的专业基础课之一，是学习园艺植 物生物技术等后续课程的基础。本课程的任务是：使学生掌握植物组织培养的基本原理和基 本方法，熟悉植物组织培养的特点和主要应用领域，重点掌握组织培养脱分化与再分化的基 本途径、主要园艺作物工厂化育苗的基本程序、无菌体系的建立与无菌操作、胚培养与胚挽 救技术、试管脱毒与病毒检测的方法、试管苗的生理特点与移栽驯化技术，为今后从事生物 技术与良种快繁等方面的教学、科研、生产和经营管理奠定坚实的理论与实践基础。 三、课程教学的基本要求 本课的教学包括课堂讲授和实验两个环节。通过教学使学生达到下列基本要求： 1.掌握植物组织培养的基本概念、基本原理。 2.熟悉实验室基本设备和无菌操作技术。 3.掌握园艺植物组织培养和无毒苗培育的基本程序和方法。 4.掌握试管苗的生理特点与移栽驯化的基本程序和方法
四、课程学时分配的建议 教学时数 讲课 实验课 小计 课程内容 绪论 2 2 植物组织培养的原理 31 2 实验室的基本设备和一般技术 2 培养基 7 2 6 组织培养的基本程序 6 4 10 植物脱毒技术 2 2 4 胚与胚乳培养 2 2 6 花药培养 2 2 总计 22 10 32 五、课程的主要内容与教学要求 (一)绪论 植物组织培养的一般概念。外植体、微繁的概念。植物组织培养的类型：植株培养、器 官培养、组织与愈伤组织培养、细胞培养、原生质培养。植物组织培养的发展简史。 本章重点：植物组织培养、外植体、微繁的概念。微繁的特点及应用。植物组织培养在 园艺科学研究和产业发展中的作用。 本章难点：外植体与微繁的概念。 教学要求：通过课堂讲授使学生掌握植物组织培养中基本的概念和类型（植物组织培养、 植株培养、器官培养、细胞培养、原生质培养、外植体、愈伤组织、微繁)：了解植物组织 培养的三个迅速发展阶段及具有代表性的技术突破：明确园艺植物组织培养与园艺产业发展 的密切关系。 习题与作业： 1.植物组织培养的概念与类型。 2.微繁的概念与特点。 3.植物组织培养在园艺植物中的应用。 (二)植物组织培养的原理 细胞全能性理论是植物组织培养的理论基础。植物细胞全能性的概念。细胞全能性实现 的基本过程。脱分化的概念及影响因素。再分化的概念及其分化方式。人工种子的概念。 本章重点：细胞全能性的概念及实现途径。脱分化的概念。再分化的概念与发生方式：
体细胞胚的概念及特性。 本章难点：细胞全能性的概念。脱分化的概念。分化与再分化的区别：体细胞胚 教学要求：通过课堂讲授使全面理解细胞全能性是植物组织培养的理论基础。深刻理解 再分化与脱分化的内涵。正确理解植物细胞的脱分化与再分化是实现细胞全能性的基本过 程，脱分化与愈伤组织的形成在性质上是不能等同的，脱分化是细胞生理状态的改变，而愈 伤组织是离体培养过程培养物的一种形态表现，脱分化后细胞分裂的结果是形成愈伤组织， 但不是所有的细胞脱分化的结果都必然形成愈伤组织，植物细胞全能性表达最有力的证据应 该是通过胚状体阶段分化形成完整的植株。在此基础上掌握影响脱分化的因素和再分化的类 型。了解体细胞胚的特性与人工种子的基本特点。 习题与作业： 1,细胞全能性的概念与实现途径。 2.脱分化的概念与影响因素。 3.再分化的概念与分化方式。 4.体细胞胚的概念与特性。 (三)实验室的基本设备和一般要求 植物组织实验室的设计原则及注意事项。组织培养室的组成：药品室、称量室、洗涤室、 配制室、灭菌室、接种室、培养室、观察室、贮藏室。各室的设计要求和功能。组织培养室 的常用设备和器械。培养器皿的清洗方法。组织培养中常用的灭菌方法：物理灭菌法（湿热 灭菌法、干热灭菌法、火焰灭菌法、紫外线灭菌法、熏蒸法、过滤灭菌法)和化学灭菌法（酒 精、消毒剂、抗生素)。各灭菌方法的特点及使用对象。组织培养中产生污染的来源：培养 容器、培养基、培养材料、接种器械、培养环境、接种室和超净台、酒精污染、操作技术。 本章重点：组织培养室的组成及各部分设计要求和功能。组织培养中常用的灭菌方法、 特点及使用对象。组织培养中产生污染的来源及防治措施。 本章难点：过滤灭菌的原理和特点。酒精导致组织培养中产生污染的原因。 教学要求：掌握植物组织培养室的设计与合理的结构布局；熟悉植物组织培养中的常用 设备及其使用方法：掌握植物组织培养中常用的消毒方法及无菌操作要求，能够分析组织培 养中产生污染的来源并提出相应的解决措施。了解实验型组培室与生产型组培室的主要区 别。 习题与作业： 1.设计一个组织培养室，画出平面图，并说明各部分的设计要求和功能。 2.列举组织培养中常见的几种灭菌方法，并说明其特点和使用对象。 3.组织培养中产生污染的来源有哪些？如何防治污染？ 4.举例说明常用培养架的结构特点及主要参数。 5.简述过滤灭菌的原理和特点
(四)培养基 1.培养基成份培养基由无机营养成分、有机营养成分、碳原、生长调节剂、凝固剂 等基本成分组成。无机营养成分包括大量元素和微量元素。有机营养成分包括维生素、氨基 酸、肌醇、其它有机添加物(CM、CH、LH、YE等)。生长调节剂包括生长素类(IAA、BA、 NAA、2.4-D)、细胞分裂素类(KT、6-BA、2-ip、ZT、TDZ)、赤霉素。碳源主要为蔗糖和 葡萄糖。 2.培养基的种类根据培养基盐浓度划分为高盐培养基、高硝酸盐培养基、中盐培养 基、低盐培养基。不同种类培养基的典型代表及使用对象。 3.培养基的配制母液的概念。母液的配制方法及标签格式。母液的保存方法与使用 要求。培养基的配制程序与方法。培养基pH值的调整方法与要求。培养容器的封口方法与 要求。培养基的灭菌方法与要求。影响培养基凝固的因素：琼脂用量、pH值、灭菌温度与 时间。 本章重点：培养基的基本成份。生长调节剂的种类、作用及使用方法。母液的配制方法 和保存条件。培养基配制的基本程序和方法。 本章难点：离体培养中生长调节剂的生理功能。培养基母液扩大倍数、定容体积与抽取 量之间的关系。影响培养基凝固的因素。 教学要求：通过对培养基基本成分的学习，能全面理解培养基是组织培养的物质基础， 它既具有营养功能，又具有生理调节功能。重点掌握维生素、生长调节剂的生理功能和使用 方法。通过理论学习和实验操作，熟练掌握培养基的配制方法和程序，能够根据培养基的分 装量确定适宜的灭菌时间，能够正确分析导致培养基过硬或过软原因，并提出相应的解决措 施。了解目前主要使用的培养基类型。 习题与作业： 1.简述培养基的基本成分和使用浓度范围？ 2.用图标形式表述MS培养基母液的配制方法。 3.影响培养基凝固的因素有哪些？ 4,组织培养中生长调节物质如何配制与保存？ 5.VB3和VB5的商品名日前有混淆现象，通过查阅资料进行纠正。 6.生物素和叶酸如何溶解配制水溶液？ (五)组织培养的基本程序 1.初代培养外植体的选择与确定：包括品种选择、部位确定、取材季节、器宫的生 理状态和发育年龄。外植体的表面消毒：常用消毒剂的种类、特点、使用浓度和消毒时间， 不同外植体的消毒方法。外植体污染物的识别和特点：细菌性污染（包括芽孢杆菌）和真菌 性污染，污染的防治和污染物的处理措施。外植体褐化的概念、产生的原因及防治措施
2.继代培养继代培养、继代周期、增殖系数的概念。继代的方式（液体培养和固体培 养)。试管苗繁殖规模的计算方法，提高繁殖速度的措施（改进培养基、改善培养条件）。驯 化现象的概念和特点。玻璃化现象的概念、产生原因及解决措施。 3.生根培养试管苗生根有试管内生根和试管外生根两种方式，以试管内生根为主。 试管内生根：根的发生过程，影响试管内生根的因素（基本培养基、激素、有机添加物、培 养条件)。试管外生根：在试管内诱导根原基后移栽、在生根小室进行生根和炼苗、盆插或 瓶插生根法。 4.试管苗移栽驯化试管苗的形态解剖特点：叶片形态解剖特点和根系形态解剖特点。 试管苗的生理特点：根无吸收功能或极低、叶片极易散失水分、气孔不能关闭或者开口过大、 光合作用能力弱。试管苗炼苗的概念与过程：光培炼苗（包括闭瓶炼苗和开瓶炼苗）和沙培 炼苗。移栽基质与移栽方法。提高试管苗移栽成活率的技术和措施。 本章重点：外植体的采集与消毒方法。褐化现象的产生与控制措施。污染的识别与防治 措施。继代培养增殖规模的计算方法和提高增殖速度的技术途径。玻璃化现象的产生原因与 防治措施。试管苗的发根过程与促进试管内生根的方法。试管苗的形态解剖特点与生理特点。 炼苗的方法与过程。提高试管苗移栽成活率的措施。 本章难点：芽孢杆菌的污染特征与防治措施。褐化现象的产生原因。玻璃化现象的理解 与产生原因。试管苗的形态解剖特点。炼苗的概念与过程。 教学要求：通过对本章的学习，能全面了解组织培养从无菌体系建立到试管苗移栽的全 部环节。采用理论教学结合实验操作的方式，熟练掌握外植体的消毒方法、继代培养与接种 方法、无菌操作的基本步骤和要求、促进试管苗生根的措施、炼苗的基本过程和试管苗移栽 方法。能正确辨认组织培养过程中污染的种类、褐化现象与污染的区别、玻璃化现象的基本 特征。从理论上能够提出降低污染率、控制褐化率、防治玻璃化现象的技术措施和途径。掌 握试管苗的形态解剖特点和生理特点。 习题与作业： 1.外植体初代培养时为什么会发生褐化，是由什么原因引起的？ 2.玻璃化问题的主要表现及其解决办法。 3.比较不同材料消毒方法的异同，并对其原因作简要叙述。 4.提高试管苗移栽成活率的技术和措施有哪些？ 5.影响试管苗生根的因素有哪些？ 6.如何促进试管叶片保护组织的发生和气孔功能的恢复？ 7.如何进行试管苗的炼苗？ (六)植物脱毒技术 脱毒苗的概念。病毒在植物体内的分布的特点。脱毒的基本方法：茎尖培养、热处理、 热处理与茎尖培养相结合、花药培养、基因工程技术等。热处理的方式与温度范围。茎尖培
养脱毒的原理及主要影响因素。病毒检测的主要方法及特点。 本章重点：脱毒的基本方法。茎尖培养脱毒的原理及主要影响因素。热处理脱毒的方式 与温度范围。植物病毒检测主要方法及特点。 本章难点：茎尖培养脱毒的原理及主要影响因素。病毒检测的方法。 教学要求：通过对本章的学习，能正确理解园艺植物无毒苗”或“脱毒苗的内涵。掌握 园艺植物通过组织培养手段脱除病毒的基本方法，能够在解剖镜下正确辨认植物的茎尖，并 能熟练剥离茎尖，掌握茎尖培养的基本方法。了解不同脱毒方法、病毒检测方法的优缺点。 习题与作业： 1.简述植物脱毒的主要方法及其特点。 2,为什么茎尖培养能够脱除病毒？ 3,植物病毒检测主要有哪些方法？简述其各自的特点。 (七)胚与胚乳培养 1.胚培养胚培养的概念及作用。胚培养的类型：成熟胚培养、幼胚培养。幼胚培养 的适宜取材时期。幼胚早熟萌发的概念与防止措施。影响胚培养成活率的因素。 2.胚乳培养胚乳培养的概念及用途。胚乳培养的基本方法和过程。影响胚乳培养的 因素。 本章重点：胚与胚乳培养的意义。影响幼胚培养成活率的因素。胚乳培养的方法与提高 培养成功率的措施。 本章难点：幼胚培养取材时期的确定。提高胚乳培养成功率的途径。 教学要求：通过对本章的学习，能掌握园艺植物胚和胚乳培养的基本方法，了解胚培养 (胚挽救)在克服种乃至属间的杂交（后期）不育、打破种子休眠、缩短育种周期、创造新 种质资源等方面的重要意义。 习题与作业： 1.通过查阅资料，列出主要园艺作物通过胚乳培养获得的新品种和相应的培养基与培 养条件。 2.通过查阅资料，列出主要园艺作物通过幼胚培养获得的新品种和相应的培养基与培 养条件。 (八)花药培养 花药培养的概念及意义。花药材料的选择：花粉发育时期、基因型、生理状况。花药预 处理方法：低温冷藏、钴60照射、乙烯利喷母株。培养条件下小孢子发育：A途径（不均 等分裂)和B途径（均等分裂）。花药培养与花粉培养的区别。影响花药培养的因素
本章重点：花药培养材料的选取与处理。影响花药培养的因素。花药培养与花粉培养的 区别。 本章难点：培养条件下小孢子发育的途径。 教学要求：掌握花药培养的基本方法和离体培养条件下小孢子发育的途径，能够正确区 分花药培养和花粉培养的不同之处，掌握影响花药培养效果的关键技术环节，了解花药培养 的意义和实践应用价值。 习题与作业： 1.花药培养的影响因素有哪些？ 2.在离体培养条件下，小孢子发育有哪些途径？ 3,通过查阅资料，列出主要园艺植物通过花药培养成功获得单倍体的品种与相应的培 养方法。 六、大纲说明 关于考核知识点。考核知识点是由相关知识构成的系统。包括基本概念、基本原理和基 本方法。 关于考核知识点的层次。本考试大纲考核知识点分三个层次，即识记、理解和综合应用。 识记的主要内容是基本概念、基本方法，是最基础的内容，要求必须在记忆的基础上准确理 解和严谨表述；理解的内容主要包括基本概念与基本原理，通过实验教学，在增强感性认识 的基础上，上升到理性认识的高度，能够深刻理解并科学表述，是比识记内容更多、难度更 大、要求更高的高一级的知识层次。综合应用是结合所学的基础课的相关知识，将本课程的 知识点能够有机的串连形成一个知识面，能够正确分析组织培养过程出现的现象和问题，并 能提出相应的解决措施。 考试题型分为七种，分别是单项选择、多项选择、判断题、名词解释、简答题、论述题、 综合应用题。试题应题意明确，表述严密。单选题和判断题的答案是唯一的。多项选择题至 少有2个答案，多选或少选均不得分。每套题至少由5种以上的题型组成。 七、课程考核要求 学生成绩评定：平时成绩20%，实验成绩20%，期末考试60%。 平时成绩包括：学习态度，考勤、课堂讨论发言、课程论文等。每旷课2学时平时成绩 扣10分，每请假2学时平时成绩扣5分。旷课达理论授课时数1/3以上者，取消考试资格。 实验成绩依据实验报告评定。每次试验报告按“优”、“良”、“中”、“及格”、“不及格”五 个等级评分，对应百分制分数分别为95分、85分、75分、65分、55分，缺少实验报告按0” 分记本次实验成绩。按本课程实验报告的平均成绩作为实验成绩。 期末考试采用笔试形式
八、课程采用的教材 王蒂.植物组织培养教程（第二版).北京：中国农业出版社，2010 九、主要教学参考书及材料 1.曹孜义.实用植物组织培养技术教程，兰州：甘肃科学技术出版社，1998 2.程文广.名优花卉组织培养技术.北京：科学技术文献出版社，2001 3.杨增海.园艺植物组织培养，花药和花粉培养.北京：农业出版社，1987 4.李云，林果花菜组织培养快速育苗技术.北京：中国农业出版社，2000 5.陈振光等.园艺植物离体培养学.北京：中国农业出版社，1996 6.陈正华.木本植物组织培养及其应用.北京：高教出版社，1986 7.李浚明.植物组织培养教程（第二版）.北京：中国农业大学出版社，2005
