组织培养定义

在人工环境下，可以将组织或细胞与母体生物体分开培养，这种方法也称为微繁殖。 使用液体、适度或固体生长培养基，如肉汤或琼脂，通常有助于此过程。更精确的术语“植物组织培养”用于培养植物组织，而“组织培养”则广泛用于指代培养动物细胞和组织。

美国医生 Montrose Thomas Burrows 被认为是“组织培养”一词的创造者。 这仅在特定情况下可行。它还需要更多的关注。只有在基因实验室使用各种化学品时才可能实现。

历史用法

Wilhelm Roux 在 1885 年确立了组织培养的基本概念，当时他切下了一块胚胎鸡的神经板，并将其保存在温热的盐水中数天。博物学家 Ross Granville Harrison 在 1907 年确立了青蛙胚胎的增殖，这些胚胎会形成神经纤维，生长在凝血淋巴的环境中。E. Steinhardt、C. Israeli 和 R. A. Lambert 在 1913 年在豚鼠眼组织中培养了痘苗病毒。

再生组织的首次应用是在 1996 年替换一小段尿道。这项发现是，将组织样本取出、在体外培养而不使用支架，然后重新应用的这种技术只能用于小于 1 厘米的短距离，这导致了这一发现。

Gottlieb Haberlandt 最早提到了植物组织培养的优势及其潜力。他声称，通过组织培养，可以评估单个细胞的潜力以及组织之间的相互影响。自 Haberlandt 最初的说法以来，组织和细胞培养技术得到了发展，并在生物学和医学领域取得了重要进展。他的最初假设，全能性，最早于 1902 年提出，并声称“理论上所有植物都有潜力长成一株完整的植物。”

现代用法

在现代用法中，“组织培养”一词通常指在体外培养多细胞生物的细胞。这些细胞可以来自原代细胞或永生化细胞系，它们可以从供体生物体中提取。培养基包含细胞，为它们提供生存所需的关键营养和能量。因此，“组织培养”和“细胞培养”这两个术语经常在同一语境中使用。相反，从字面意义上讲，“组织培养”一词仅指组织片段的外植体培养。

组织培养是研究多细胞生物细胞生物化学的关键技术。它提供了一个在明确定义的で环境中，易于操作和理解的体外组织系统。在动物组织培养中，细胞可以以二维单层（标准培养）的形式生长，或者在纤维支架或凝胶中生长，以产生更逼真的三维类组织结构（3D 培养）。

在 1988 年的一份 NIH SBIR 奖励报告中，Eric Simon 展示了如何利用静电纺丝技术制造纳米和亚微米聚合物纤维支架，这些支架被设计用作体外细胞和组织基底。 通过这种早期将静电纺丝纤维网格用于组织工程和细胞培养的应用，人们证明了不同类型的细胞能够粘附在聚碳酸酯纤维上并茁壮成长。与标准二维培养中观察到的扁平形态特征相比，在静电纺丝纤维上生长的细胞表现出更圆的三维形态，这在体内组织中更为常见。

将植物组织培养成完整的植物的实践被称为植物组织培养。植物组织培养的过程涉及在富含必需营养素的人工培养基中培养植物细胞或组织，该过程在有效的无性繁殖（同型或相似繁殖）方面有多种用途，而这通过传统的育种技术可能难以实现。

组织培养用于制造转基因植物，通过使用农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）或基因枪将 DNA 改变引入植物组织。然后，可以将这些转化细胞用于从这些改变的细胞中长出完整的植物。由于植物细胞的全能性，当将生长激素添加到培养基中时，愈伤组织细胞可以发育成完整的植物。

动物组织培养

动物细胞可以通过三种方法进行培养。第一种是器官培养，这是在体外使用胚胎的完整器官或仅成年器官的一部分来启动的。 在器官培养中，这些细胞保持其独特的特性和功能活性。第二种技术称为原代外植体培养，其中动物组织片段连接到使用细胞外基质成分（ECM）的表面，例如胶原蛋白或血块。 细胞的迁移被称为外长，这种培养被称为原代外植体。

这已用于比较癌细胞与其健康对应物的生长特性。细胞培养是第三种技术，有三种类型：三种类型的细胞培养存在：（1）前体细胞培养，涉及需要分化的未分化细胞；（2）特化细胞培养，涉及不再能分化的完全分化细胞；以及（3）干细胞培养，涉及具有分化成任何类型细胞潜力的未分化细胞。

应用

组织培养的培养用于研究和工业，包括以下方面

• 疫苗生产
• 单克隆抗体合成
• 酶和激素的合成
• 体外皮肤、其他组织和器官的干细胞培养
• 病毒培养

细胞系的建立

已建立的细胞培养可以无限期地自我繁殖，称为细胞系。大多数时候，研究人员从其他研究人员或细胞库（如美国典型培养物保藏中心 ATCC）获取细胞系，因为这样做比建立新的细胞系更简单。然而，在某些情况下，研究人员需要建立细胞系，例如肿瘤组织转化的细胞系，或体外正常细胞转化。

干细胞技术

干细胞是组织培养科学中最先进的研究领域，它们可用于组织替代或器官的开发。干细胞是一种原始细胞，可以分化成 220 种人类身体细胞中的任何一种。尽管干细胞可以从肌肉、血液或脑组织中提取，但早期胚胎干细胞——它们有能力分化成任何其他细胞——是最重要的。

亚洲组织培养技术应用

• 为适应东南亚地区品种和杂交种的需求，组织培养技术得到了改进。根据泰国、新加坡和马来西亚的经验，观赏花卉和切花贸易是重要的外汇来源，为小农户带来额外收入。
• 在泰国，生长缓慢且对环境敏感的兰花通过组织培养进行繁殖。泰国每年生产 5000 万株种苗，使其成为东南亚组织培养领域的领先者。其中大部分是兰花，这有助于该国成为全球盆栽和切花兰花的最大出口国。
• 为了实现香蕉的大规模繁殖，已开发出芽培养技术。这在菲律宾被用作一种预防措施，以防止影响香蕉的病毒感染，例如通过传播媒介传播的香蕉束顶病毒（BBTV）和香蕉苞叶花叶病毒（BBrMV）。

组织培养技术在肯尼亚小规模香蕉种植户中的应用

与许多其他热带和亚热带发展中国家一样，香蕉在肯尼亚是一种重要的粮食作物。然而，在过去 20 年里，由于土壤退化加剧以及香蕉种植园遭受病虫害侵袭，香蕉产量迅速下降。

从患病的吸芽中大范围种植新的香蕉植株加剧了这些问题。香蕉产区的粮食安全、就业机会和工资都受到了威胁。人们认为，组织培养技术将是一种在数量和质量上提供这些要素的有效途径。

组织培养技术对西非水稻种植者的优势

科学家们长期以来一直希望将非洲稻（Oryza glaberrima）的抗逆性与亚洲稻（Oryza sativa）的产量相结合。然而，两者差异很大。由于后代都无法生育，结合它们的尝试均告失败。

西非水稻开发协会（WARDA）的育种家在 20 世纪 90 年代转向生物技术，试图解决不育问题。含有 1500 个不同非洲稻品种种子的基因库在该项工作中至关重要，因为这些品种面临灭绝的危险，因为农民已经转向产量更高的亚洲品种。