大麻植物组织培养：是什么？

• 1. 组织培养的历史
• 2. 组织培养基础知识
• 3. 什么是植物组织培养及其原理？
• 4. 组织培养 vs 克隆
• 4. a. 克隆
• 4. b. 植物组织培养
• 5. 组织培养的五个步骤
• 5. a. 家庭植物组织培养操作指南
• 5. b. 化学成分参考指南
• 6. 总结

组织培养是指从植物体上获取活组织，并在无菌条件下将其培养成一株完整的植株。 这种工艺最早可以追溯到1885年，虽然在大麻种子领域算是相对较新的技术，但其效果显著，且适用于大多数植物种类。组织培养工艺可以得到稳定的植物组织来源，技术人员通过植物细胞的增殖对其进行保存。通过在清洁、安全的设施中保存这些种质资源，可以长期留存并持续繁殖特定的植物品系和表现型。这一技术有助于保护稀有品种，或让高产和高效力的表现型植株持续存活并在扩大繁殖时投入生产。你可以把组织培养看作是特殊条件下保存的“基因库”，当需要时才移栽到花盆或室外土地中。

1. 组织培养的历史

组织培养的历史可以追溯到1885年，当时一位德国动物学家尝试培养雏鸡胚胎的组织，但直到1907年，一位美国动物学家才成功培养了青蛙的神经细胞。

随后在1910年，一位法国外科医生改进了这项技术，并定义了组织培养。技术被定义和完善后，其他多项实验获得成功，并促使研究人员能在人工条件下培育干细胞，从而加深了人类对生物学的了解，并推动了再生医学的发展。不过，你可能会问，这和大麻有什么关系？

2. 组织培养基础知识

在深入了解组织培养、其工作原理以及组织培养与克隆的区别之前，让我们先来了解组织培养的基本要素。

研究

如果你准备在家尝试组织培养，首先要了解是否有人对你手头的这个特定品种（strain）实验过且取得成功，这样你可以参考相同的方法进行操作，用作操作指南，知道哪些该做、哪些不该做。

植物组织

明确了参考方案后，下一步就是挑选你想用于组织培养的母株。供体植株必须100%健康且无病害。至于取用植株的具体部位，不同植物可能会有差异，所以一定要严格遵循前述指南，提升成功率。需要注意的是，该过程对清洁度有很高要求，你的衣物、工具及房间必须完全清洁消毒，因为污染是导致失败的首要原因。

空气

其次是空气，因为植物需要洁净空气，确保空气干净你可以购买简易手套箱，或者用旧鱼缸和PVC管自己 DIY。

培养基

最重要的要素之一就是培养基，这是植株生长到一定大小后安置的环境。培养基应为一种凝胶状物质，既能提供稳定支撑促进根系与植株生长，也能供给植物生长所需的营养，因此Agar（琼脂）是最受欢迎的培养基之一。

了解了所需准备后，继续阅读来学习如何进行大麻以及各种植物的组织培养。请记住，如果缺乏合适的材料和设备，组织培养确实有一定难度，但不必担心。你仍可选择克隆你的植物；虽然克隆数量取决于植株分枝的多少，但克隆很简单，无需多少经验。只需克隆凝胶和剪刀即可！

3. 什么是植物组织培养及其原理？ 

前面已经详细说明了组织培养，简单来说，就是获取极少量植物组织或细胞，然后发展成为数百甚至上千个完全相同克隆体。这种方法让种植者仅需很小空间和少许投入，就能长期保存某个品种（strain）。同常规克隆一样，组织培养也是从需克隆母株的一小部分开始，不同的是，此组织样本会被修剪、消毒，清洁后置入含有养分、激素和糖分的培养基中。

这个营养培养环境因不同组织培养案例量身定制，因为有些养分和激素会触发具体阶段的发展，所以无论你想启动生长、根系发育还是增殖（当植株足够大），都得为相应的阶段配置特定营养培养基。因此，你可将组织切成许多片分别克隆，当这些组织块足够大时，再供给能促进生根和生长的营养培养基。

4. 组织培养 vs 克隆

随着大麻行业的发展，商业种植者都在寻找如何以更短时间获得更高产量和效力的方法。在可能条件下，种植者正逐步从克隆转向组织培养，这是为什么？

克隆 

如你所知，克隆工艺是从母株剪取枝条，待其生根后继续生长，这个克隆体会成为与母株完全一致的复制品。

但克隆苗作为幼苗时可能不太稳定，存活率不高，且容易受到害虫、感染、病害影响，代代相传很容易出现基因突变。而组织培养则完全不同。

植物组织培养

组织培养工艺相对简单，但需要严格控制调节环境条件，组织培养实验室需具备：

消毒

组织培养需要为植株提供理想环境，要以最易吸收的状态供应植物生长所需，但该环境同样容易滋生细菌和有害微生物，因此必须全程消毒。消毒至关重要，因为真菌或细菌都可能杀死你的植物，所以不仅实验室本身须消毒，器皿、设备、乃至植物材料（即“外植体”）都需无菌处理。

无菌环境  

全流程处于无菌环境至关重要。理想条件下，会有一个专用操作舱，用以确保接触到的设备均已消毒。每次须暴露诸如工具、器材或组织时均需在这特殊环境操作。

病原体极易侵入工作空间；空气中到处都是真菌孢子。为防止体外培植（如放在培养皿中）植株被污染，技术员通常在流式超净台前或台下工作。这些设备通过风扇将空气经过HEPA高效过滤器——可以滤除细微病毒、细菌和真菌孢子的设备，净化后的空气以层流方式贯穿整个操作台，避免污染物落入敞开的培养皿。

专用培养基

植物组织培养应使用无菌的培养基，为植物提供营养、糖分、水分及生长空间，保证植物从组织到完整植株的所有生存需求。可以用现成粉剂、糖和蒸馏水在家自制，pH值调到5.8。过程简单，但安全措施必须到位。

5. 组织培养的五个步骤

下面介绍实验室进行植物组织培养的五个简单步骤，请注意这里是流程摘要。

1. 选择想用于组织培养的植物；
2. 将组织置于无菌环境，取一小块，清洗并在适宜培养基培养；
3. 确保合适环境并让组织增殖繁殖（通常需14天）；
4. 诱导生根；
5. 移栽到最终容器，继续生长。

如果你想知道更为详细的操作流程及如何在家手动操作，这里有一份指南，不过请知悉还需配备较贵的器材和专用设备。

家庭植物组织培养操作指南

如果你对如何用大麻进行植物组织培养感兴趣，下面附上详细的操作步骤。如前所述，需要专用设备，但完全可以在家完成。

起始化阶段（1-2周）

步骤1

启动超净工作台并提前30分钟运行，如果没有层流超净台，可用酒精灯并靠近火焰操作。

步骤2

用70%乙醇消毒超净操作台，但切勿直接喷洒于滤网。

步骤3

开启灭菌器并预热20分钟。

步骤4

用干热循环消毒一包滤纸，再用慢速循环消毒器皿、水和吐温。

步骤5

准备培养基：取一容器，注入反渗透水、蒸馏水或去离子水（最佳）。若为1L培养基，加900ml水。水备好后加生长养分至EC值为1.5，然后加30g/L糖并调pH至5.7，加6g/L琼脂，装入高压灭菌瓶内（勿过满）。高压灭菌15分钟后每只无菌容器分装约50ml。

步骤6

准备培养基后，用0.5%漂白液和0.1%无菌吐温20配制消毒液，如果只有2.75%漂白液，每升需181ml。

步骤7

容器装少量水，放入大麻材料，确保植物材料健康。如需保存超1小时，须装冰盒冷藏并尽快放水。

步骤8

取消毒密封容器，注入约80%的漂白/吐温液，添加植物材料并密封。

步骤9

轻轻摇动20分钟，随后剧烈摇晃20秒。

步骤10

将材料转移至装满80%无菌水的容器，轻摇5分钟，重复2次。

步骤11

用无菌镊子转移植物材料至无菌滤纸以吸干多余水分，并每份材料单独放一只容器。植株应垂直放入容器，置于25℃，18/6光照周期下至少3周。待植株长成后，即可作为克隆苗于你选择的介质中继续生长，无论是户外还是室内。

化学成分参考指南 

需知有多种类型培养基，矿物质及其含量会根据你使用的具体培养基而变化，本文以Murashige-Skoog培养基为例，务必阅读并确定你所选培养基推荐的成分及用量。

这些是大麻植物大量需求的基本营养物质，也是组织培养不可或缺的条件，缺失时植物无法生长绿色组织。

这些微量元素植物需求量虽少但同样重要，缺乏时植株会表现出明显缺素症状，影响组织培养的正常进行。

这些维生素有助于植物新陈代谢，对组织培养尤其重要，务必补充并严格控制用量。

6. 总结

大麻组织培养看似复杂，其实原理并不难，只要你能持续保持最优环境，采取所有安全措施，存活率就能大大提升。我们知道该工艺较新且成本较高，因此并非所有种植者都能拥有需要的设备。如果你工作、或者自己在家搭建了组织培养实验室，欢迎你与广大种植者分享经验，欢迎在评论区留言！

外部参考文献

1. Plant Tissue Cultures. - Kärkönen, Anna & Santanen, Arja & Iwamoto, Kuninori & Fukuda, Hiroo. (2020). 
2. Nanotechnology and Plant Tissue Culture. - Tariq, Amina & Ilyas, Saiqa & Naz, Shagufta. (2020). 
3. Plant Tissue Culture Media, Recent Advances in Plant in vitro Culture. - Annarita Leva and Laura M. R. Rinaldi (2012).