植物器官培养是将离体的根、茎、叶、花、果实或种子等器官在无菌条件下进行培养,诱导其发育成完整植株或特定组织的技术。根据培养对象的不同,植物器官培养可分为以下主要类型:
一、营养器官培养
1.根培养
定义:以根尖、根切段或愈伤组织为外植体进行培养。
应用:研究根系生理代谢、形态建成机制,建立根无性系,或用于次生代谢产物(如人参皂苷)的工业化生产。
2.茎段培养
定义:利用带芽的茎段(如顶芽、侧芽或块茎)进行离体培养。
应用:快速繁殖(如马铃薯、满天星)、诱导芽丛或愈伤组织,研究茎细胞的全能性。
3.叶培养
定义:以叶片、叶柄、叶鞘等为外植体进行培养。
应用:诱导愈伤组织或不定芽形成(如百合鳞叶培养),筛选突变体,或研究叶发育调控机制。
二、繁殖器官培养
1.花培养
定义:对整朵花或花的组成部分(花瓣、子房、花药等)进行培养。
应用:研究花器官发育、性别分化(如雄蕊培养),或用于花卉快速繁殖(如兰花)。
2.幼果培养
定义:培养未成熟的果实或胚珠。
应用:研究果实发育机制、种子形成过程,或用于胚胎拯救(克服远缘杂交不育性)。
3.种子培养
定义:对未成熟或成熟种子进行离体培养。
应用:打破种子休眠(如促进萌发),研究胚胎发育(如胚珠培养),或用于珍稀植物扩繁。
三、特殊类型
1.茎尖培养
定义:切取茎尖分生组织(含1-2个叶原基)进行培养。
应用:脱毒苗生产(如马铃薯、草莓),因茎尖分生组织病毒含量极低,可培育无病毒植株。
2.胚胎培养
定义:对幼胚、成熟胚或胚乳进行离体培养。
应用:克服远缘杂交败育性(如苹果×梨杂种胚胎培养),缩短育种周期。
四、技术意义与应用
科研价值:揭示器官分化、形态建成机制,研究植物生长发育调控。
生产应用:
快速繁殖:通过茎段、叶片等培养,短期内获得大量植株(如兰花、马铃薯)。
脱毒与育种:茎尖培养生产脱毒苗,诱变处理筛选优良突变体。
次生代谢物生产:利用毛状根(如人参、丹参)工业化生产药用成分。
总结
植物器官培养类型多样,涵盖根、茎、叶、花、果实及种子等器官,结合无菌操作和人工调控条件,可广泛应用于基础研究、作物改良及生物制药等领域。