下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
植物组织培养的基本原理是植物细胞具有全能性，即每个细胞都具有发育成完整植物个体的潜力。在植物中每个细胞的细胞核都具有个体发育的全部基因，在一定条件下，每个植物细胞的细胞核都可发育成完整的植物个体。
药用植物组织培养是20世纪发展起来的一门新技术。科学技术的进步，尤其是外源激素的应用，使药用植物组织培养成为一种大规模、工厂化批量生产种苗的新方法，并在生产上得到越来越广泛的应用。
药用植物组织培养具备以下几个特点：
（1）药用植物组织培养材料是在人为提供的培养基质和环境条件下进行生长，不受大自然中四季、昼夜的变化以及灾害性气候的不利影响，且条件均一，对植物生长极为有利。
（2）占地面积少，管理方便，便于工厂化生产，可对细胞生长自动控制和代谢过程合理调节。
（3）便于筛选高产细胞株。
（4）利于生物转化，寻找新的有效药物成分。植物细胞内存在羟基化酶、氧化酶、还原酶、甲基化酶、酯化酶、糖基转移酶、糖苷酶等多种酶，植物培养物作为一种生物反应器转化外源化合物，能够产生原植物所没有的，甚至是至今自然界尚未发现的化合物。
（5）利用组织培养过程中出现的芽变或人工诱变，或进行脱毒，培育新品种，提高药用植物品质。
（6）个体差异小，生产周期短，设备简单，能节省人力、物力等。
自20世纪初以来，植物组织培养技术已经取得了巨大的进展，涉及各种类型的植物，包括农作物、观赏植物、药用植物等，并在农业生产、植物遗传改良和生物制药等领域发挥着重要作用。植物细胞全能性理论的提出为植物组织培养技术的诞生奠定了理论基础。随着研究的不断深入，该技术已渗透到植物生理研究的诸多领域，并在生产上带来巨大的经济效益。根据植物组织培养发展情况，大体可以分为三个时期。
组织培养技术的蓬勃发展只是近50年的事，但它的整个历史可以追溯至19世纪末和20世纪初。在Schleiden和Schwann发展起来的细胞学说的推动下，1902年德国植物学家Haberaandt提出了高等植物的器官和组织为许多细胞组成的观点，以及植物细胞全能性的理论，即在适当的条件下，植物的体细胞具有不断分裂和繁殖并发育成完整植株的潜在能力。基于此，他首次发表了植物离体细胞培养实验的报告。1912年，Haberlandt的学生Kotte和美国的Robins在根尖培养中获得了组织培养的成功：Kotte采用了含有无机盐、葡萄糖、蛋白胨、天冬酰胺以及添加了各种氨基酸的培养基；Robins用含无机盐、葡萄糖或果糖的琼脂培养基培养出长度为1.45～3.75 cm的豌豆、玉米和棉花的茎尖，形成了一些缺绿的茎和根。
自Haberlandt的实验之后，直到1934年美国的White通过番茄根建立了第一个活跃生长的无性繁殖系，并反复转移到新鲜培养基中进行继代培养，使根的离体培养实验获得了真正的成功，并在以后28年间培养了1 600代。此后，White又以小麦根尖为材料，研究了光、温度、通气、pH、培养基组成等各种培养条件对生长的影响，并于1937年建立了第一个组织培养的综合培养基。该综合培养基成分均为已知化合物，包括3种B族维生素，即吡哆醇、硫胺素和烟酸。该培养基后来被定名为White培养基。
20世纪40年代，Skoog和崔徵在烟草茎切段和髓培养以及器官形成的研究中发现，腺嘌呤或腺苷可以解除培养基中生长素（auxin，IAA）对芽形成的抑制作用，从而明确了腺嘌呤与生长素的比例是控制芽和根形成的主要条件之一。这一比例高时，产生芽；这一比例低时，则形成根；相等则不分化。在寻找促进细胞分裂的物质过程中，Miller等于1956年发现了激动素（kinetin，KT）。不久，科学家们便发现激动素可以代替腺嘌呤促进发芽，并且效果可增加3万倍。因此，上述控制器官分化的激素模式变为激动素与生长素的比例关系。这方面的成功发现，有力地推动了植物组织培养的发展。
1952年，Morel和Martin通过茎尖分生组织的离体培养，从已受病毒侵染的大丽花中首次获得无病毒植株。1935～1945年，Muir把单细胞放在一张铺在愈伤组织上面的滤纸上培养，使细胞发生了分裂，即实施了看护接种技术，使单细胞培养获得初步成功。
1960年，Cocking等用真菌纤维素酶分离植物原生质体获得成功。1971年，Takebe等在烟草上首次由原生质体获得了再生植株，这不仅在理论上证明了无壁的原生质体同样具有全能性，而且在实践上为外源基因的导入提供了理想的受体材料。20世纪80年代中期以来，对禾谷类作物的原生质体培养也相继告捷，在这方面中国学者做出了重要贡献。1962年，印度Guha等成功地在毛叶曼陀罗花药培养中，由花粉诱导得到单倍体植株，促进了花药和花粉培养的研究。
1960年，Morel提出了一个离体无性繁殖兰花的方法，其繁殖系数极高。这一方法有很大的应用价值，很快被兰花生产者所采用，兰花工业迅速建立起来。1973年，Carlson等通过两个烟草物种之间原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。