植物組織培養技術

本書為高職高專“十一五”規劃教材。本教材除對植物組織培養的基本理論和基礎知識作簡明必要的介紹以外，重點闡述了植物組織培養各方面的實用技術，內容包括組織培養實驗室設備和使用方法、植物組織培養的基本技術、快速繁殖與脱毒技術、植物組織培養苗的工廠化生產技術，以及果樹、蔬菜、藥用植物、園林及觀賞植物中30餘種常見品種的組織培養實用技術，其中兼顧了我國南方一些主要的組培工廠化育苗的作物種類。為了培養學生的實踐動手能力，本教材專門安排了13個單元的實踐訓練內容，使學生能得到系統的訓練，掌握實際操作技術。同時，書中還吸收了近年來植物組培方面所取得的最新成果和先進經驗。教材的每章末尾附有思考題，可供學生思考、複習和練習之用。本書可供高等職業技術學院和普通本科院校生物、園林、園藝類專業作為教材使用，也可供中等專業學校、大專函授、成人高校相關專業作為教材和教學參考書，同時也可作為植物組培技術的培訓教材以及植物組培愛好者、生產者的自學用書。 ^[1] 

緒論1

一、植物組織培養的一般概念1

二、植物組織培養的發展簡史2

三、植物組織培養在生產中的應用6

思考題8

第一章植物組織培養的基本條件及

一般技術9

第一節實驗室及主要設備9

一、植物組織培養實驗室的設計原則9

二、植物組織培養實驗室的組成及其

功能9

三、無菌操作設備11

四、常用工具12

五、常用儀器設備13

第二節培養基14

一、培養基的種類與成分14

二、配製培養基的準備工作16

三、培養基的製備方法16

第三節外植體的選擇與處理17

一、外植體的類型17

二、外植體的消毒18

三、外植體的接種與培養19

第四節無菌技術20

一、試驗材料和器具的消毒與滅菌技術20

二、無菌操作要求21

三、無菌室空氣污染情況的檢驗21

四、無菌操作技術21

第五節植物組織培養環境條件的控制22

一、温度22

二、光照22

三、濕度23

四、氣體23

思考題23

第二章植物細胞全能性及其營養

代謝24

第一節植物細胞的全能性24

一、植物細胞全能性的概念24

二、植物細胞全能性的應用24

第二節植物離體分化成苗的類型25

一、芽再生型25

二、器官發生型26

三、胚狀體發生型26

四、原球莖型26

第三節培養物的營養與代謝27

一、碳源27

二、無機營養27

三、有機營養29

四、植物生長調節物質30

五、pH值31

六、其他成分32

思考題32

第三章培養物的脱分化與再分化33

第一節外植體的脱分化33

一、誘導期間的細胞脱分化過程33

二、與脱分化有關的因子及其作用33

第二節愈傷組織的形成與調控34

一、愈傷組織形成的過程34

二、愈傷組織的生長和調控35

第三節培養物的再分化36

一、細胞分化和組織分化36

二、器官分化和植株形成37

思考題38

第四章植物組織器官培養39

第一節莖尖培養39

一、莖尖培養的意義39

二、莖尖培養的方法40

第二節其他器官和組織培養41

一、胚的培養41

二、離體根的培養41

三、離體葉的培養42

四、花的培養42

五、幼果的培養42

六、愈傷組織的培養43

思考題44

第五章細胞培養45

第一節單細胞培養45

一、單細胞的分離45

二、單細胞的培養方法46

三、影響單細胞培養的因子48

第二節細胞懸浮培養48

一、懸浮培養的啓動48

二、細胞懸浮培養的方法49

三、細胞懸浮培養基50

四、細胞懸浮培養的影響因素51 ^[1] 

五、懸浮細胞的同步化51

六、懸浮培養細胞生長計量52

七、細胞活力的測定52

八、細胞懸浮培養的應用53

思考題53

第六章植物離體快繁技術54

第一節植物離體快繁的意義及應用54

第二節植物離體快繁的培養過程及相關

技術54

一、無菌培養體系的建立54

二、誘導外植體生長與分化55

三、繼代增殖與培養57

四、壯苗與生根58

五、試管苗的煉苗及移栽60

第三節植物快繁生產中應注意的幾個

問題62

一、遺傳穩定性問題62

二、玻璃化問題63

三、污染及褐化問題64

第四節植物無糖組培技術64

一、植物無糖組培技術的概念、意義及

發展前景64

二、植物無糖組培技術與常規組培技術

在具體操作上的主要區別65

三、無糖培養微體繁殖工廠化生產成本

分析65

四、無糖培養與有糖培養相結合66

五、無糖微體繁殖對外界環境條件的

要求67

六、無糖培養技術應用實例68

思考題70

第七章植物脱毒技術71

第一節植物脱毒的意義71

一、植物病毒病的危害71

二、植物脱毒的意義71

第二節植物脱毒的方法72

一、莖尖分生組織培養脱毒72

二、熱處理脱毒72

三、熱處理結合莖尖培養脱毒73

四、其他方法脱毒73

第三節脱毒苗的鑑定74

一、指示植物鑑定法74

二、抗血清鑑定法74

三、電子顯微鏡鑑定法75

四、酶聯免疫測定法75

五、分子生物學方法75

第四節無病毒苗的保存與繁殖76

一、無病毒苗的保存76

二、無病毒苗的繁殖76

思考題77

第八章植物組織培養在育種中的

應用78

第一節胚培養與育種78

一、胚培養的意義78

二、胚培養的發育方式78

三、離體胚的培養79

四、胚乳培養80

第二節花葯培養與單倍體育種81

一、花葯培養的意義81

二、花葯培養的方法82

三、花葯培養操作舉例83

第三節培養細胞變異系的利用84

一、自發變異系的利用84

二、培養細胞的人工誘變84

第四節組織培養在其他育種工作中的

應用85

一、種質資源保存85

二、植物試管受精85

三、原生質體培養與細胞融合85

四、植物細胞的遺傳轉化技術86

思考題87

第九章離體培養生產次生物質88

第一節細胞培養生產次生物質的意義及

特點88

一、細胞培養生產次生物質的意義88

二、細胞培養生產次生物質的特點88

第二節離體培養生產次生物質的方法89

一、細胞懸浮培養和固定化培養89

二、高產細胞株系的篩選89

三、影響次生物質合成的因素90

四、利用生物反應器進行細胞大量培養93

第三節次生物質生產中目前存在的主要

問題93

一、細胞的增殖與生物次生物質的合成

速度不夠理想93

二、代謝產物的釋放問題93

三、生長激素是否安全問題94

四、生產成本較高的問題95

思考題95

第十章植物組織培養苗的工廠化生產

技術96

第一節工廠化生產的主要設施和設備96

一、組織培養、離體快速繁殖的主要設施

和設備96

二、保護地栽培的主要設施和設備97

第二節工廠化生產技術100

一、品種選育和母株培養100

二、離體快繁組培基本苗100

三、組培苗的移栽馴化101

四、苗木傳遞與運輸108

五、苗木質量檢驗108

第三節工廠化生產的工藝流程109

第四節工廠化生產的機構設置與各部門

崗位職責110

一、生產部110

二、質量檢驗部110

三、技術開發部110

四、市場營銷部111

五、物資供應、後勤保障部111

第五節組培工廠設計中的主要技術

參數111

一、培養基的需要量111

二、繼代增殖係數與繼代週期112

三、生根誘導112

第六節生產規模與生產計劃112

一、試管苗增殖率的估算112

二、生產計劃的制定114

第七節組培苗的生產成本與經濟效益

概算115

一、直接生產成本116

二、固定資產折舊116

三、市場營銷和經營管理開支116

四、組培苗的增值117

思考題117

第十一章水果與經濟作物的組織培養

技術119

第一節葡萄組織培養119

一、葡萄組織培養的意義119

二、葡萄組織培養技術119

第二節草莓組織培養與脱毒技術120

一、草莓組織培養的意義120

二、草莓的脱毒技術121

三、脱毒種苗病毒的檢測122

四、移栽124

第三節香蕉脱毒與快繁技術124

一、概述124

二、香蕉離體快速繁殖簡史124

三、香蕉離體快速繁殖技術125

四、香蕉病毒病的簡易檢測方法127

第四節甘蔗的組培快繁127

一、概況127

二、甘蔗離體快速繁殖簡史128

三、甘蔗離體快速繁殖技術128

思考題130

第十二章蔬菜組織培養技術131

第一節馬鈴薯組織培養與脱毒技術131

一、培養意義131

二、莖尖脱毒技術131

三、微型薯生產技術133

第二節石刁柏的組織培養134

一、培養意義134

二、培養方法135

第三節結球甘藍的組織培養135

一、培養意義135

二、培養方法135

第四節無籽西瓜的組織培養137

一、培養意義137

二、培養方法137

第五節大蒜的組織培養138

一、培養意義138

二、培養方法138

第六節大白菜腋芽培養技術141

一、培養意義141

二、培養方法142

第七節番茄的組織培養142

一、培養意義142

二、培養方法142

第八節甘薯脱毒技術143

一、培養意義143

二、培養方法143

思考題144

第十三章觀賞及園林植物的組織培養

技術145

第一節月季的組織培養145

一、培養意義145

二、培養方法145

三、質量標準及調控146

四、移栽管理147

第二節杜鵑的組織培養147

一、培養意義147

二、培養方法148

第三節紅掌的組織培養149

一、概述149

二、培養方法150

第四節仙客來的組織培養151

一、培養意義151

二、培養方法151

第五節百合的組織培養152

一、培養意義152

二、培養方法153

三、當前存在的主要問題154

第六節花葉芋的組織培養154

一、培養意義154

二、培養方法155

第七節新幾內亞鳳仙的組織培養156

一、培養意義156

二、培養方法156

第八節鬱金香的組織培養157

一、培養意義157

二、培養方法158

三、影響鬱金香愈傷組織誘導的因素159

四、試管苗的移栽與管理159

第九節一品紅的組織培養159

一、培養意義160

二、培養方法160

第十節山杜英的組織培養161

一、培養意義161

二、培養方法161

三、試管苗的移栽與管理162

第十一節蒲包花的組織培養162

一、培養意義162

二、培養方法163

第十二節麗格海棠的組織培養163

一、培養意義163

二、培養方法164

第十三節蝴蝶蘭的組織培養164

一、培養意義164

二、培養方法165

第十四節美國紅葉石楠的組織培養167

一、培養意義167

二、培養方法168

第十五節高羊茅的組織培養168

一、培養意義168

二、培養方法169

第十六節桉樹的組織培養169

一、概況169

二、桉樹的組織培養簡史170

三、桉樹的試管快繁方法170

四、桉樹試管苗的移栽172

五、桉樹組培苗的扦插繁殖172

思考題173

第十四章藥用植物的組織培養與工廠

化生產技術174

第一節利用紅豆杉愈傷組織與細胞培養

生產紫杉醇174

一、培養意義174

二、材料的選擇174

三、愈傷組織的誘導與生長174

四、紫杉醇含量的檢測176

第二節利用紫草組織培養生產紫草寧及

其衍生物176

一、培養意義176

二、材料的選擇176

三、愈傷組織的誘導與生長176

四、高產細胞系的篩選177

五、紫草寧及其衍生物的合成與採收177

第三節人蔘的組織培養與工廠化生產177

一、外植體選擇178

二、培養基及培養條件178

三、培養方法178

第四節銀杏的組織培養與工廠化生產178

一、培養意義178

二、培養技術179

第五節浙貝母的組織培養180

一、培養意義180

二、培養方法180

第六節桔梗的組織培養182

一、培養意義182

二、培養方法182

第七節半夏的組織培養183

一、培養意義183

二、培養方法183

第八節羅漢果的組培脱毒與快繁技術184

一、培養意義184

二、羅漢果的組織培養簡史185

三、羅漢果的離體快繁技術185

思考題187

第十五章實踐技能訓練188

實訓一培養基母液的配製188

實訓二培養基的配製與滅菌190

實訓三培養材料（外植體）的消毒與

接種191

實訓四參觀植物組織培養與育苗工廠（公司）或觀看植物組織培養錄像192

實訓五獼猴桃莖段培養192實訓六胡蘿蔔離體根培養194

實訓七百合鱗莖培養195 ^[1] 

實訓八矮天牛葉片培養196

實訓九水稻花葯培養197

實訓十甘蔗組織培養199

實訓十一細胞分離與細胞懸浮培養200

實訓十二馬鈴薯莖尖培養脱毒202

實訓十三組培苗工廠化生產的廠房和工藝

流程設計實踐204

附錄206

附錄一、常用英文縮略語206

附錄二、常用植物生長激素濃度單位換

算表206

附錄三、蒸汽壓力與温度的關係表207

附錄四、常用培養基成分表208

附錄五、培養基常用化合物的相對分子

質量209

附錄六、稀酸和稀鹼的配製方法210

附錄七、培養物異常表現、可能原因及改進

措施210

參考文獻212

緒論1

一、生物製藥的概念1

二、生物製藥工業現狀1

三、本課程在生物製藥專業課程體系中的

地位和作用3

第一章流體流動4

第一節流體靜力學4

一、基本概念4

二、流體靜力學方程式6

第二節流體動力學9

一、流量和流速9

二、定態流動的連續性方程式10

三、流動系統中的能量守衡11

第三節流體在圓管中的流動狀態14

一、流體黏度14

二、流體的流動類型15

第四節管路系統計算17

一、管路中的流動阻力17

二、管路系統的計算21

第五節流體測量儀表23

一、孔板流量計23

二、文丘裏流量計25

三、轉子流量計25

習題25

第二章流體輸送機械28

第一節離心泵28

一、離心泵的結構和工作原理28

二、離心泵的性能參數和特性曲線29

三、離心泵的氣蝕現象與安裝高度32

四、離心泵和管路特性曲線33

五、離心泵的類型和選用35

六、其他類型的泵36

第二節氣體輸送機械38

一、離心式通風機38

二、鼓風機39

三、壓縮機39

四、真空泵40

習題41

第三章沉降與過濾43

第一節沉降43

一、顆粒的基本性質43

二、重力沉降及設備44

三、離心沉降45

四、離心沉降設備46

第二節過濾49

一、過濾基本原理49

二、過濾設備50

三、膜過濾簡介52

第三節空氣淨化工程52

一、空氣淨化過程52

二、典型空氣淨化工程簡介54

習題55

第四章傳熱56

第一節概述56

一、傳熱的基本方式56

二、製藥工業熱交換方式57

三、傳熱速率和熱通量57

四、定態傳熱和非定態傳熱的概念57

五、温度梯度58

第二節熱傳導58

一、傅立葉定律58 ^[1] 

二、平壁的熱傳導59

三、圓筒壁的熱傳導61

第三節對流傳熱62

一、對流傳熱速率方程式62

二、常用對流傳熱係數計算式64

第四節傳熱過程計算65

一、熱負荷Q的計算65

二、總傳熱速率方程65

三、平均温度差Δtm的計算66

四、總傳熱係數67

五、總傳熱面積的計算69

第五節常見換熱器69

一、管式換熱器69

二、板式換熱器70

三、傳熱過程的強化措施72

第六節蒸發器73

一、常用蒸發器的類型73

二、蒸發器附屬設備76

三、多效蒸發流程77

習題79

第五章蒸餾81

第一節傳質過程基本原理81

一、基本概念81

二、單相傳質過程81

三、相際間的傳質機理83

四、液體沸騰過程84

第二節蒸餾基本原理84

一、蒸餾操作分類85

二、雙組分物系的氣液平衡86

三、揮發度和相對揮發度88

第三節精餾及基本計算88

一、精餾原理88

二、雙組分連續精餾89

三、操作線方程90

第四節塔設備94

一、板式塔94

二、填料塔96

習題99

第六章乾燥100

第一節濕空氣的性質和濕度圖100

一、濕空氣的性質100

二、濕空氣的濕度圖103

第二節固體物料的乾燥過程106

一、濕物料中的水分106

二、乾燥過程中的物料衡算107

三、乾燥速率和乾燥時間108

第三節常用乾燥器109

一、廂式乾燥器110

二、洞道式乾燥器111

三、噴霧乾燥器111

四、冷凍乾燥器113

習題116

第七章制水與滅菌117

第一節去離子水生產工藝及設備117

一、原水預處理117

二、去離子水的製備118

第二節注射用水生產工藝及設備123

一、單效蒸餾水器123

二、多效蒸餾水器123

三、氣壓式蒸餾水器124

四、注射用水生產流程125

第三節滅菌127

一、滅菌基本原理127

二、乾熱滅菌設備128

三、濕熱滅菌基本參數128

四、熱壓滅菌設備129

五、其他滅菌方法131

習題132

第八章生物反應器133

第一節有關反應器基本知識133

一、常見反應器的基本結構133

二、理想反應器和非理想反應器136

第二節培養基預處理設備136

一、生物製藥過程136

二、影響生物反應的因素137

三、培養基的滅菌設備138

四、澱粉糖化設備140 ^[1] 

第三節通用發酵罐142

一、機械攪拌通氣發酵罐142

二、自吸式發酵罐144

三、氣升式發酵罐145

四、鼓泡式發酵罐146

第四節全自動發酵罐146

一、全自動發酵罐的信號傳遞146

二、發酵過程監控儀表148

第五節動、植物細胞培養設備152

一、細胞生長特點152

二、動物細胞培養器152

三、植物細胞培養裝置154

閲讀材料國產GUJS5型發酵罐的使用

方法156

一、準備工作156

二、數據設置156

三、空氣過濾器及空氣管路的消毒158

四、空消158

五、加培養基液158

六、實消159

七、接種159

八、培養159

九、取樣160

十、出料160

十一、發酵罐的清洗160

十二、發酵罐的日常保養與維護161

習題161

第九章破碎與混合162

第一節破碎162

一、破碎作用力162

二、破碎方法163

三、常見破碎機械163

第二節混合166

一、固體混合機理166

二、液體混合機械167

三、固體混合設備167

習題170

第十章固液浸取171

第一節萃取原理171

一、萃取基本原理171

二、常見萃取流程172

第二節植物浸取原理174

一、植物中天然產物的理化性質174

二、植物浸取常用溶劑175

三、浸取原理176

四、浸取工藝條件177

第三節植物提取操作方法178

一、煎煮提取工藝178

二、浸漬提取工藝179

三、滲漉提取工藝179

四、迴流提取工藝180

五、壓榨提取工藝181

第四節中藥提取濃縮生產流程182

一、提取罐的結構182

二、提取罐操作規程183

三、典型的純化工藝流程184

四、中藥提取濃縮生產線187

第五節中藥提取車間佈置設計187

一、中藥提取車間的衞生187

二、提取車間佈置設計188

三、提取車間非工藝設計簡介189

習題190

第十一章製劑工程191

第一節固體制劑設備191

一、片劑設備191

二、硬膠囊劑設備196

三、軟膠囊劑設備198

第二節液體制劑設備200

一、注射劑設備200

二、大輸液設備207

三、凍乾粉針劑設備210

第三節制劑車間佈置設計213

一、GMP對藥品生產的基本要求213

二、製劑車間佈置設計基本內容215

習題221

附錄222

一、常用物理量的SI單位與量綱222

二、幹空氣的物理性質（p=10133kPa）222

三、水的物理性質223

四、水蒸氣的物理性質225

五、某些液體的重要物理性質227

六、某些氣體的重要物理性質228

七、常用固體材料的重要物理性質228

八、管子規格229

九、IS型單級單吸離心泵性能表（摘錄）231

十、47211型離心通風機規格（摘錄）231

十一、年處理3000t中藥材雙罐提取

流程圖232

十二、年處理3000t中藥材提取車間平面

佈置圖234

十三、年處理3000t中藥材提取車間立面

佈置圖235

參考文獻236 ^[1]