一、理论基础——细胞的全能性
1.概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
2.原因（物质基础）：每一个体细胞都含有本物种发育成完整个体的全套遗传物质（基因）。
3.全能性大小比较
（1）受精卵＞生殖细胞（卵细胞、精子）＞体细胞。
（2）分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞。
（3）分裂能力强的细胞＞分裂能力弱的细胞。
提醒:随着细胞分化程度不断提高，细胞的全能性逐渐降低。
4.体内细胞未表现出全能性的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因选择性表达，表现出分化现象。如，芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶。
5.全能性的实现条件
（1）离体（必要条件）。
（2）一定的营养物质（水、无机盐、维生素、氨基酸、蔗糖）和植物激素（生长素、细胞分裂素）。
（3）适宜的条件（无菌、适宜的温度、pH、光照等）。
温馨提示
①大量元素和微量元素给植物细胞提供生活所必需的无机盐。
③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。
④用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长，杂菌污染会迅速繁殖并产生大量毒素从而导致外植体死亡。
6.全能性的实例：植物组织培养、花药离体培养。
二、植物组织培养技术
1.植物组织培养的概念：将外植体（离体的植物器官、组织或细胞等）培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
提醒:植物组织培养可以从器官、组织、细胞3个不同的层次来进行，属于无性繁殖，可以保持亲本的优良性状。一般来说，容易无性繁殖的植物也容易进行组织培养。
2.理论基础：植物细胞的全能性。
3.过程
温馨提示
①植物组织培养的核心过程：脱分化、再分化。外植体经过细胞分裂（有丝分裂）、分化形成完整植株。
②外植体一般选取根尖、茎尖（或带有形成层的部位），原因是：含分裂能力强的分生组织，细胞分化程度低，容易诱导脱分化形成愈伤组织。
③通常情况下，脱分化不需要光；再分化时需要光，有利于诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用。
④由愈伤组织再分化形成完整植株，一般有两种途径：器官发生途径，即首先在一种培养基上诱导形成芽，再在另一种培养基上形成根；体细胞胚发生途径，即由愈伤组织表面形成类似种子胚的结构，这种结构称为胚状体（也称为体细胞胚），胚状体继续发育成完整的植株。具体通过哪一条途径主要取决于培养基中的植物激素的种类及其浓度配比。
⑤植物激素（生长素、细胞分裂素）是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。它们的浓度、比例会影响脱分化和再分化，细胞分裂素相对高利于芽的分化；生长素相对高利于根的分化；比例适中促进愈伤组织的生长。
⑥根据不同的培养阶段对营养及植物激素的不同需求，一般需要配制脱分化培养基、生芽培养基和生根培养基。
⑦人工种子是将外植体培养到胚状体，再在外面包裹人工胚乳和人工种皮得到；为了大量提取细胞代谢产物［药物（人参皂苷、紫杉醇、紫草素）、香料、色素等］，需要培养到愈伤组织获得更多的细胞以便提取。
⑧植物组织培养是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。(www.xing528.com)
4.实验：菊花的组织培养
（1）实验原理：植物细胞一般具有全能性。在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以脱分化和再分化形成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株。
（2）实验步骤：
①选材：选取幼嫩的茎作为外植体。
②消毒：
a.用酒精擦拭双手和超净工作台台面。
b.流水充分冲洗外植体（幼嫩的茎段）→体积分数为70%的酒精消毒30 s→无菌水清洗2～3次→次氯酸钠溶液处理30 min→无菌水清洗2～3次（洗去消毒剂，避免其长时间作用产生毒害）。
③接种：
a.将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中，用无菌滤纸吸取表面的水分。用解剖刀将外植体切成0.5～1 cm长的小段。
b.在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中，注意外植体的形态学下端朝下，不要倒插。
c.用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。
④诱导培养：
a.诱导脱分化：将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18～22℃的培养箱中培养，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。
b.诱导再分化：培养15～20 d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。
⑤ 炼苗移植：打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。
温馨提示
①无菌条件可以保证植物材料不被污染，是组培成功的基础。外植体被污染的原因：培养基和接种工具灭菌不彻底、外植体消毒不彻底、操作过程不符合无菌操作要求等。植物组织培养过程中，外植体需要消毒（先用酒精消毒30 s后立即用无菌水清洗2～3次，再用次氯酸钠溶液处理30 min后立即用无菌水清洗2～3次），培养基和实验用具要严格灭菌，接种外植体时要在酒精灯火焰旁严格无菌操作。
②微生物培养基以有机物为主，而植物组织培养常用的MS培养基[1]（主要成分包括大量元素、微量元素、有机物和植物激素）需要提供大量的无机营养。
③炼苗是采取放风、降温、适当控水等措施对幼苗进行锻炼。
三、植物体细胞杂交技术
1.概念：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
3.过程
4.意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。
温馨提示
①去除细胞壁的方法是：酶解法（纤维素酶、果胶酶）。去壁后，培养液需要保持一定渗透压，目的是维持原生质体的形态。
②诱导原生质体融合的方法主要有：物理法（电融合法、离心法）、化学法［聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+—高pH融合法］。
③杂种细胞形成的标志：融合原生质体再生出细胞壁，细胞壁的形成与高尔基体有关。可通过质壁分离与复原的方法检测细胞壁的形成。
④两两融合的细胞有3种类型：AA型、BB型、AB型，融合的原生质体并非都是杂种细胞（AB型），即使是杂种细胞，也可能出现染色体丢失、结构异常等情况，因此融合后需要进行筛选。
⑤变异类型：染色体变异（数目变异）形成的异源多倍体。通常情况下，杂种植株的染色体（组）数是两亲本染色体（组）数之和。
⑥由于生物体内基因的表达不是孤立的，他们之间是相互调控、相互影响的，所以杂种植株并不都具备亲本的所有优良性状。
⑦获得原生质体的具体方法：在0.5～0.6 mol/L的甘露醇（或一定浓度的蔗糖）溶液环境（较高渗透压）下，用纤维素酶和果胶酶混合液处理根尖、叶片、愈伤组织或悬浮培养细胞，消化除去细胞壁，获得球形的原生质体。在用酶解法降解细胞壁之前，先用较高渗透压溶液处理细胞，目的是使细胞处于微弱的质壁分离状态，这样有利于完整的原生质体的释放，防止原生质体被破坏。
⑧原生质体是指植物细胞除去细胞壁的剩下的部分；原生质层是细胞膜、液泡膜以及它们之间的细胞质。
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