一、植物细胞组织培养的概念

植物细胞组织堵养(plantcellandtissueculture)是指分离一个或数个体细胞或植物体的一部分在无菌条件下培养，使其经历脱分化、愈伤组织形成、再分化等过程直至形成完整新植株的技术。广义的植物细胞组织培养，则是指经无菌操作分离植物体的一部分[也即通常所说的外植体(explant)，它可以是一个或数个细胞，也可以是一个器官或一块植物体组织]，接种到人工培养基上，在人工控制的条件下进行一段时间的培养，使其分裂分化并最终形成完整的新植株。

这里有几个慨念必须明了，首先是脱分化(dedifferentiation)：在植物细胞组织培养中，一个成熟细胞或分化细胞在特定条件下(如人工培养基和植物激素等)转化为分生状态的过程，即称为脱分化。脱分化的后果即形成愈伤组织(callus)，这是植物细胞组织培养中见到的最多的一种组织，原意是指植物体在受到机械创伤后其伤口表面形成的一团薄壁细胞。在植物细胞组织培养中，愈伤组织是指在人工控制条件下(含培养基)由外植体伤口处所形成的一团无序生长的薄壁细胞。这团薄壁细胞经过一段时间生长，在激素作用下可以进行再分化(redifferentiation)，进而形成芽和根等器官(有时是体细胞胚，somaticembryo)最后再形成新的植株。所以再分化就是细胞由无结构和功能特化过渡到有细胞结构和功能特化的过程，是组织和器官形成的基础。整个植物细胞组织培养的过程，大致可以概括为：外植体→脱分化→愈伤组织→再分化→新的器官或体细胞胚→新的植株。

二、植物细胞组织培养的理论依据

植物细胞组织培养技术建立的理论依据概括地讲有两个：一个是细胞的全能性(celltotipotency)，另一个是激素(hormone）调控理论。前者认为植物体的每一个细胞都携带有该植物种的整套基因组，并具有发育成为完整植株的潜在能力。后者认为在植物细胞组织培养中决定植物细胞分化方向的不是某种植物激素的数量多少，而是取决于培养基中两大类激素即生长素和细胞分裂素的比例情况：当生长素比例大时，会分化出根；当细胞分裂素比例大时则会分化出芽来；而当二者比较平衡时则会一直处于愈伤组织状态。有了这些理论，我们的植物组织培养工作者才可以随心所欲地培养出各种植物来。

植物激素或植物生长调节物质对于植物细胞组织的分化和决定具有关键性作用。它包括生长素类、细胞分裂素类、赤霉素、脱落酸、乙烯五类。

生长素类植物激素可促进外植体愈伤组织的形成，体细胞胚的发生及愈伤组织向根发育上的转化。此类激素包括2，4一D(2，4一二氯苯氧乙酸)、NAA(萘乙酸)、IBA(吲哚丁酸)、IAA(吲哚乙酸)等。

细胞分裂素类则可以促进细胞的分裂与分化，延迟组织的衰老，促进芽的产生等。植物细胞组织培养中常用的细胞分裂素有2一iP(二甲基丙烯嘌呤)、KT(激动素)、6一BA(6一苄基腺嘌呤)、ZT(玉米素)等。

赤霉素能促进已分化的芽伸长生长，还可打破种子休眠。但植物细胞组织培养中不太常用，少数情况下必须添加，效果较好的有GA3。

脱落酸能引起芽休眠、促进叶子脱落和抑制细胞生长，可促进乙烯的产生从而发挥乙烯的作用。乙烯则可促进果实成熟、促进叶片衰老、诱导不定根和根毛发生。但这两类激素在植物细胞组织培养中使用也少，必要时可以酌情添加。

三、植物细胞组织培养的内容

植物细胞组织培养的内容丰富，按培养对象可分为细胞培养、原生质体培养、组织或愈伤组织培养、器官培养、植株培养等；据培养方法可分为平极培养、徽室培养、悬浮培养、单细胞培养等；根据培养过程则可分为初代培养、继代培养和生根培养；据培养基类型又可分为固体培养和液体培养。总之，可根据培养的目的、材料、方法等的不同而进行不同的培养类型的划分，下面以培养对象为例说明其培养内容。

细胞培养(cell culture)是对由愈伤组织离散形成的单细胞或很小的细胞团或花粉单细胞等进行的培养。

原生质体培养(protoplast cultllre)是指用酶法或物理方法将植物细胞壁去除之后所获得的原生质体进行的培养。

组织或愈伤组织培养(tissue，callusculture)是通俗意义上也即狭义的组织培养，一般指对植物体的各部分组织进行培养，如茎尖分生组织、形成层、木质部、韧皮部、胚乳组织等，或对由植物器官培养产生的愈伤组织进行的培养。二者都可以通过再分化而形成完整的新植株。

器官培养(organ culture)即离体器官的培养，根据目的不同，可以有茎尖、茎段、根尖、叶片、叶原基、子叶、花瓣、雄蕊、雌蕊、胚珠、胚、子房、果实等器官的培养。
植株培养(plant culture)是对整株植物的培养，如对幼苗或较大植株的培养。

四、植物细胞组织培养的特点

植物细胞组织培养自20世纪50年代以来，发展迅猛，应用的范围涵盖农业、林业、花卉业、果蔬业、中药产业等几乎所有植物生物行业领域，是由于具备以下几个特点。

1．是植物基础学科研究的优良系统，是现代生物技术的基础植物细胞组织培养是多学科相互渗透的产物，它与多门基础学科关系密切，如植物学、植物生理学、植物遗传育种、细胞生物学、植物显微技术、植物病毒学、生物化学与分子生物学、微生物学、生物制药等为植物细胞组织培养提供基础理论、知识与技术；反过来，它又为各门基础学科的研究提供条件与平台，为棉物细胞在组织器官的形成等提供了理想的研究条件。可以说如果没有植物细胞组织培养，许多植物科学基础问题如细胞的全能性、细胞的形态建成、器官发生的激素调控机理等均难以回答。与此同时，植物细胞组织培养技术还是现代生物技术的基础，因为它是植物基因工程技术的基础，而植物基因工程技术又是植物生物技术的核心，植物生物技术则是现代生物技术的重要组成部分。

2．培养条件可人工控制，实验精确可靠

植物细胞组织培养的条件完全足在人为提供的培养基质和人工温湿条件下进行的，条件均一，光温可调，光周期可自动化控制，外植体在最适条件下生长，可在全年任何时候开展实验和培养生产工作。同时实验处理易于调配和精准控制，处理间误差小，因而实验精确可靠。

3．生长速度快，生长周期短，繁殖率高

植物细胞组织培养是根据培养对象的需要而精心设计的最佳培养方案下进行的，外植体(细胞或组织)进行分裂分化所需要的激素、温、光、湿、pH及营养条件均是最佳的，因此生长快、生长周期短，经常几十天就可完成一个培养周期，每个培养周期繁殖系数可达几十上百，植物材料能按几何级数快速繁殖，而且所得组培苗遗传变异小，整齐一致，能在短期内提供规格一致的优质种苗或无毒苗，是珍稀良种植物快速繁殖的理想方法。

4．管理上便于自动化控制和工厂化生产

植物细胞组织培养是在一定空间场所下，根据植物的需要给予最佳的光、温、湿、营养、激素乃至pH等条件，并且利用现代自动控制技术提供周期性光照，给被培养植物材料提供最佳光照，其实验和生产是高度集约化、精密化的，便于流水线作业、自动化控制和工厂化生产，可以避免有害生物如微生物的干扰，生产效率高，单苗成本低，经济效益显著。