大學課程植物組織培養(yǎng)1緒論組培課件

1、第一章 緒論（1）生物技術(shù)及細胞工程概論（2）植物組織培養(yǎng)的一般概念（3）植物組織培養(yǎng)的發(fā)展簡史（4）組織培養(yǎng)在工農(nóng)醫(yī)方面的應(yīng)用（5）學習注意事項（實踐性強，植物學、細胞學、發(fā)育生物學的綜合應(yīng)用） 一 細胞工程在現(xiàn)代生物技術(shù)中的地位 1 關(guān)于現(xiàn)代生物技術(shù)的含義： 生物技術(shù)是在細胞生物學和分子生物學基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)代工程學的方法和原理而發(fā)展起來的一門綜合性科學技術(shù)。 生物技術(shù)以生物科學為基礎(chǔ)，利用生物體的特性和功能，設(shè)計或構(gòu)建具有預期性狀的新物種或新品系，以及與工程原理相結(jié)合進行加工生產(chǎn)，為社會提供商品和服務(wù)的一個綜合性技術(shù)體系。 2現(xiàn)代生物技術(shù)的內(nèi)容：現(xiàn)階段的生物技術(shù)大致可分為兩大體系：A 生物控

2、制和改造技術(shù)：基因工程細胞工程發(fā)酵工程酶工程蛋白質(zhì)工程B 生物模擬技術(shù)：生物機體和功能模擬技術(shù)人工生物系統(tǒng)技術(shù) 圖解 細胞工程在生物技術(shù)中的地位 工程菌 發(fā)酵工程 基因工程 微生物 蛋白質(zhì)或酶 蛋白質(zhì)或酶工程 產(chǎn)品動植物 細胞工程 優(yōu)良動、植物品系 3 細胞工程的實踐意義改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)動植物品種改良工業(yè)，天然產(chǎn)物提取等醫(yī)藥 生物醫(yī)藥開發(fā)基因工程藥物生產(chǎn) 二 植物組織培養(yǎng)的一般概念和分類1 相關(guān)概念 1）細胞全能性（Totipotent） ： 任何具有完整的細胞核的植物細胞（也包括動物細胞），都具有一個完整植株所必須的全部遺傳信息，都具有發(fā)育成為完整植株的潛在能力。2 ）分化 （Differe

3、ntiation） 簡單地說，分化是指分生細胞特化的過程。在組織培養(yǎng)過程中 分化是指將已經(jīng)脫分化的細胞再次誘導使其轉(zhuǎn)化為分化狀態(tài)的過程。有時也稱為再分化，通常愈傷組織再芽、莖、根的過程就是分化。3） 脫分化（Dedifferentiation） 一個成熟細胞（非胚性）轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚鸂顟B(tài)（胚性）的過程叫脫分化。 4） 植物組織培養(yǎng)(Plant cell ,tissue and organ culture): 利用植物離體器官、組織或細胞（包括原生質(zhì)體），在適宜的人工培養(yǎng)基上和無菌條件下進行培養(yǎng)，使其生長、增殖、進而發(fā)育成小植株的方法，也叫植物細胞工程（Plant cell engineering）。

4、狹義的植物組織培養(yǎng)往往僅指愈傷組織培養(yǎng)，而廣義的組織培養(yǎng)則是指各種類型的植物無菌培養(yǎng)技術(shù)?，F(xiàn)在，一般指其廣義技術(shù)，它包括胚胎培養(yǎng)、莖尖培養(yǎng)、愈傷組織培養(yǎng)、細胞培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)、花藥培養(yǎng)、轉(zhuǎn)基因等。5 ）外植體（Explant） 取自植物用于組織培養(yǎng)的活的植物細胞或組織切段。 6） 繼代培養(yǎng)（subculture）： 對來自于外植體所誘導的培養(yǎng)物（包括細胞、組織等）通過更換新鮮培養(yǎng)基及不斷、切割或分離，進行連續(xù)多代的培養(yǎng)，稱為繼代培養(yǎng)。7）愈傷組織(callus,calli)： 愈傷組織原是指植物受傷以后于傷口表面形成的一團薄壁細胞，在組織培養(yǎng)技術(shù)中，是指外植體在人工培養(yǎng)基上誘導產(chǎn)生的無序生長

5、的薄壁細胞團。 2 幾種培養(yǎng)類型及相關(guān)關(guān)系圖解 外植體（莖、葉、根、胚、花藥等等） 叢生芽、莖（莖及莖尖）植物 快繁、脫毒 遺傳轉(zhuǎn)化愈傷組織無性系篩選原生質(zhì)體培養(yǎng)體細胞融合 懸浮細胞培養(yǎng)次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn) 單倍體 （花藥培養(yǎng) ） 單倍體育種 三倍體（胚乳培養(yǎng)）多倍體育種 胚培養(yǎng)胚挽救、遠源雜交 快繁快繁的桃樹茶花的室內(nèi)快繁藍漿果的快繁愈傷組織的誘導和植株再生從草坪草愈傷組織再生出新的植株。 莖尖培養(yǎng)原生質(zhì)體培養(yǎng)及體細胞雜交Plant protoplasts 三 植物組織培養(yǎng)的發(fā)展簡史 A 探索階段（從20世紀初到20世紀30年代） 古代人們樸素地運用無性繁殖技術(shù) 1756年。Moncean首先發(fā)

6、現(xiàn)植物在受傷愈合的皮層能產(chǎn)生芽，因而預言這一途 徑可以成為一種繁殖途徑（事實上是一種脫分化愈傷組織的再分化） 1922年， (在細胞學說的推動下) Haberlandt提出了細胞全能學說，進行了植物（小野芝麻、風眼蘭、萬年青等）葉肉細胞、髓細胞、腺毛細胞、氣孔保衛(wèi)細胞、表皮細胞的培養(yǎng)（在加入蔗糖的Knop溶液）實驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了細胞的生長、細胞壁的加厚和淀粉的形成；但沒有發(fā)現(xiàn)細胞的分裂）1904年Hannig（在無機鹽和蔗糖溶液中）進行了植物（蘿卜和辣椒）的離體幼胚培養(yǎng)，獲得了成熟胚；Laibach(1925,1929)把由亞麻種間雜交形成的不能成活的種子的胚，離體培養(yǎng)至成熟；1922年，Hab

7、erlandtde 的學生Robbins和 Kotte分別進行了離體根尖培養(yǎng)（采用無機鹽、葡萄糖和各種氨基酸培養(yǎng)玉米和豌豆的根尖，結(jié)果形成了能進行有限生長的缺綠的葉和根）B 奠基階段（從20世紀30年代到20世紀50年代中）1934年美國植物生理學家White培養(yǎng)番茄的根建立了活躍生長的無性繁殖系，并能進行繼代培養(yǎng)，在以后的28年間轉(zhuǎn)接培養(yǎng)1600代以上，利用這些根系培養(yǎng)物，他們有效的研究了光、溫、pH、培養(yǎng)基組分對根培養(yǎng)物生長的影響，為以后的棉花等植物的組織培養(yǎng)技術(shù)的成熟奠定了基礎(chǔ)，1937年他們首先配制出適合于根生長的綜合培養(yǎng)基（White培養(yǎng)基），并發(fā)現(xiàn)了B族維生素對離體根生長的重要性。

8、法國的Cauthert和Nobeccourt培養(yǎng)樹木形成層和植物塊根形成層，分化和繼代獲得成功White、Cauthert和Nobeccourt確立的植物組織培養(yǎng)的基本方法成為以后各種植物組織培養(yǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)。1943年White出版了“植物組織培養(yǎng)手冊”，從而顯示植物組織培養(yǎng) 成為一門新興學科。40年代-50年代人們對培養(yǎng)條件（包括無機鹽、維生素、植物激素）進行了大量的研究工作，發(fā)現(xiàn)了離體培養(yǎng)中培養(yǎng)條件的一些共性規(guī)律，奠定了植物組織培養(yǎng)學科的基礎(chǔ)。Skoog就嘌呤類物質(zhì)對培養(yǎng)物影響的研究；Overbeek就椰子汁對培養(yǎng)物影響的研究；Miller就激動素類對培養(yǎng)物影響的研究；Skoog和Mill

9、er就生長素和細胞分裂素類物質(zhì)的比例對培養(yǎng)物分化影響的研究；1953年Muir進行單細胞培養(yǎng)獲得成功1958年，Steward等報道了在胡蘿卜愈傷組織中獲得了體細胞胚，首次通過實驗證實了Haberlandt的細胞全能學說 C 發(fā)展和應(yīng)用階段（從20世紀60年代至今） 自從20世紀50年代以來，植物組織培養(yǎng)得以迅速發(fā)展，形成了較為完善的理論和技術(shù)體系。大量的植物物種的脫分化愈傷誘導獲得再生苗。單倍體育種、無菌苗的獲得和快繁、原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細胞雜交、脫毒等技術(shù)都有很大提高。人工種子的研究、遺傳轉(zhuǎn)化、無性系篩選、轉(zhuǎn)基因植物研究、次生物質(zhì)生產(chǎn)等，也得到了廣泛的開展。 1958年，Steward等以胡蘿卜為材料，首次通過試驗征實了haberlandt關(guān)于細胞全能性的設(shè)想，成為了植物組織培養(yǎng)研究歷史上的一個里程碑。1960年原生質(zhì)體培養(yǎng) Cooking 用真菌纖維素酶分離植物原生質(zhì)體獲得成功。 1960年植物脫毒技術(shù)和快繁 利用蘭花莖尖培養(yǎng)進行快繁和脫毒 1964年花藥培養(yǎng)成功獲得單倍體 培養(yǎng)基的不斷改進四 植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用1農(nóng)業(yè) 快繁、脫毒、無性系篩選、體細胞雜交人工種子遠緣雜交遺傳轉(zhuǎn)化種質(zhì)保存和交換2