植物組織培養(yǎng)幻燈片

植物組織培養(yǎng)幻燈片第一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六第一章

緒論

植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)理論和基本知識TissueCulture第二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六一、植物組織培養(yǎng)的基本概念和分類（一）植物組織培養(yǎng)的概念＆1、植物組織培養(yǎng)又稱為植物無菌培養(yǎng)（離體培養(yǎng)、試管培養(yǎng)），指在無菌條件下，將植物的離體器官（根、莖、葉、花、果實、種子等）、組織（花藥、胚珠、形成層、皮層、胚乳等）、細(xì)胞（體細(xì)胞、生殖細(xì)胞等）以及原生質(zhì)體，放在離體無菌條件下，在人工控制的環(huán)境條件下，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上對其進(jìn)行克隆，使其生長、分化并長成完整小植株的過程。第三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六AGlimpseofPlantTissueCulture第四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六2、植物組織培養(yǎng)的分類：＆根據(jù)培養(yǎng)的器官不同，分為花藥培養(yǎng)、胚珠培養(yǎng)、根培養(yǎng)、莖尖培養(yǎng)、葉培養(yǎng)等；＆根據(jù)培養(yǎng)基的形態(tài)（培養(yǎng)方式），分為固體培養(yǎng)（在培養(yǎng)基內(nèi)加入瓊脂）和液體培養(yǎng)（也叫液體震蕩培養(yǎng)或懸浮培養(yǎng)）兩種；第五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六＆根據(jù)培養(yǎng)物量的多少，分為大量培養(yǎng)、微量培養(yǎng)；＆根據(jù)培養(yǎng)過程是否需要光照，分為光培養(yǎng)、暗培養(yǎng)；＆根據(jù)培養(yǎng)方法不同，分為平板培養(yǎng)、微室培養(yǎng)、懸浮培養(yǎng)、單細(xì)胞培養(yǎng)等。第六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六補(bǔ)充：懸浮培養(yǎng)又分為振蕩培養(yǎng)、旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)和紙橋培養(yǎng)＆振蕩培養(yǎng)：在培養(yǎng)過程中，將培養(yǎng)基和被培養(yǎng)器官、組織、細(xì)胞放入振蕩器中振蕩而完成的培養(yǎng)過程。主要應(yīng)用于組織培養(yǎng)和細(xì)胞培養(yǎng)。第七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六＆旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)：在培養(yǎng)過程中，將培養(yǎng)基和被培養(yǎng)器官、組織、細(xì)胞放入搖床旋轉(zhuǎn)而完成的培養(yǎng)過程。主要應(yīng)用于器官脫分化培養(yǎng)。＆紙橋培養(yǎng)：在培養(yǎng)過程中，將培養(yǎng)基中放入濾紙，再將材料置于濾紙上而進(jìn)行的培養(yǎng)過程。主要應(yīng)用于植物脫毒莖尖培養(yǎng)。第八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六（二）植物組織培養(yǎng)的生理依據(jù)1、植物細(xì)胞的全能性指植物體的每一個細(xì)胞都攜帶有一套完整的基因組，并具有發(fā)育成為完整植株的潛在能力，細(xì)胞的這種特性叫細(xì)胞全能性。2、細(xì)胞具有這種潛能是因為每個細(xì)胞都包含了這個物種的所特有的全套遺傳物質(zhì)，具有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因。第九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六第十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六3、植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)是植物組織培養(yǎng)中的關(guān)鍵性物質(zhì)：IAA（誘導(dǎo)愈傷組織形成、誘導(dǎo)生根）、CTK（誘導(dǎo)生芽）、GA（促進(jìn)已分化芽的伸長生長）、ABA、ETH等，用量極少。第十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六補(bǔ)充：脫分化：指植物的根、莖、葉、花、果實、種子等器官在人工條件下失去原有的狀態(tài)和功能，恢復(fù)到能分裂和增殖細(xì)胞的狀態(tài)（愈傷組織或細(xì)胞團(tuán)）的過程。再分化：指細(xì)胞狀態(tài)（愈傷組織）再次分化產(chǎn)生分生組織，形成器官狀態(tài)（叢生芽或胚狀體）的過程。第十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六外植體：在植物組織培養(yǎng)過程中，由植物體上切取的根、莖、葉、花、果、種子等器官以及各種組織和細(xì)胞統(tǒng)稱為外植體。（大多為多細(xì)胞體，均具有分化器官或其他組織的能力）。愈傷組織：離體的植物器官、組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時間以后，通過細(xì)胞分裂，形成一種高度液泡化、無定形狀態(tài)、由薄壁細(xì)胞組成的排列疏松的組織。第十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六愈傷組織（Callus）第十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六

植物組織培養(yǎng)過程再分化脫分化愈傷組織外植體試管苗新植株CTK、IAA培養(yǎng)基無菌環(huán)境下操作第十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六（三）植物組織培養(yǎng)的類型1、愈傷組織培養(yǎng)：愈傷組織（外植體）體細(xì)胞胚胎發(fā)生（體細(xì)胞胚）再生植株愈傷組織（外植體）器官發(fā)生途徑（不定根/芽）再生植株第十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六愈傷組織分化的方向不定芽胚狀體根、芽第十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六2、器官培養(yǎng)：根、莖、葉、花、果實、種子等均可。3、胚培養(yǎng)：拯救胚：避免受精后胚乳發(fā)育不良或因種胚與胚乳間不親和而致使雜種胚夭折，及時分離幼胚接種在無激素培養(yǎng)基上使之直接成苗。第十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六4、細(xì)胞和原生質(zhì)體培養(yǎng)：在組織培養(yǎng)過程中，對單個分離出來的細(xì)胞或去掉細(xì)胞壁而裸露的原生質(zhì)體進(jìn)行培養(yǎng)。原生質(zhì)體：指去掉細(xì)胞壁的由質(zhì)膜包裹著的具有生活力的裸露細(xì)胞（細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核）。第十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六二、植物組織培養(yǎng)的發(fā)展＆探索階段（1902-1929年）＆組培方法和定義的建立階段（1930-1939年）＆細(xì)胞全能性的證實階段（1940-1959）＆組培技術(shù)和理論迅速發(fā)展階段（1960-1979）＆組培技術(shù)在生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用階段（1980-至今）第二十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六1.探索階段（1902-1929年）Haberlandt（德國植物生理學(xué)家）：觀點(diǎn)：貢獻(xiàn)：提出細(xì)胞全能性小野芝麻和鳳眼蘭的柵欄細(xì)胞和萬年青屬表皮細(xì)胞無分裂細(xì)胞高度分化+培養(yǎng)基中無生長激素首次進(jìn)行離體細(xì)胞培養(yǎng)高等植物的組織和器官可以分割成單個細(xì)胞Knop+蔗糖第二十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六1904年：Hanning胚培養(yǎng)：培養(yǎng)蘿卜和辣根菜的胚，得到植株；1922年：Kotte和Robbins根培養(yǎng)；1925年：Laibach亞麻種間雜交幼胚培養(yǎng)得到雜種。其它研究1922年：Knudson采用胚培養(yǎng)法獲得蘭花幼苗，克服其種子發(fā)芽困難的問題；第二十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六2.組培方法和定義的建立階段（1930-1939年）1934年：White用番茄根建立第一個植物無性系。 當(dāng)根2cm長切成0.5-1cm切斷，無菌液體培養(yǎng)完全相同的離體根根離體培養(yǎng)真正成功。 并提出植物細(xì)胞全能性假設(shè)：1934年：Gautherete培養(yǎng)山毛楊、黑楊形成層組織產(chǎn)生了愈傷組織；第二十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六1937年：White發(fā)現(xiàn)3種B族維生素和IAA對植物生長有用1939年：Gautherete培養(yǎng)胡蘿卜根小外植體成功1939年：White培養(yǎng)煙草種間雜種幼莖切段原形成層成功1939年：Nobecourt培養(yǎng)胡蘿卜根塊莖薄壁組織成功第二十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六組織培養(yǎng)的奠基人第二十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六3.細(xì)胞全能性的證實階段（1940-1959）1943年：White植物組織培養(yǎng)手冊《AHandbookofPlantTissueCulture》，標(biāo)志組織培養(yǎng)成為一門新興學(xué)科；1946年：羅士韋在菟絲子莖尖培養(yǎng)地觀察到花的形成，為試管受精奠定了基礎(chǔ)；第二十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六1948年：Skoog和崔真培養(yǎng)煙草莖段時，發(fā)現(xiàn)腺嘌呤或腺苷可解除生長素對芽生長的抑制作用，腺嘌呤/生長素高，生芽；低，生根；相等，不分化。1952-1953年：美國科學(xué)家StewardF.C.用胡蘿卜根的細(xì)胞懸浮培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)單個細(xì)胞能象受精卵發(fā)育成胚一樣的途徑，發(fā)育成完整植株。證實了植物細(xì)胞全能性學(xué)說。第二十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六1952年：Morel和Martin首次報道莖尖分生組織的離體培養(yǎng)，獲得無病毒大麗花植株。1954年：Muir將煙草愈傷組織置于固體培養(yǎng)基上，在其上放一片濾紙，再在濾紙片上放上一個煙草體細(xì)胞，單細(xì)胞培養(yǎng)成功。1956年：Miller分離出Kinetin，Kinetin/生長素第二十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六4.組培技術(shù)和理論迅速發(fā)展階段（1960-1979）1960年以來組織培養(yǎng)理論、實踐、技術(shù)和方法不斷完善和發(fā)展，形成獨(dú)具特色的專業(yè)技術(shù)在實驗技術(shù)上建立了較完整的實驗程序，已成為一種重要和精細(xì)的實驗技術(shù)組織培養(yǎng)已廣泛應(yīng)用于生物學(xué)的許多分支學(xué)科，并取得豐碩的成果。第二十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六4.1原生質(zhì)體培養(yǎng)1960年：Cocking酶解法分離原生質(zhì)體獲得成功。使植物細(xì)胞可以象動物細(xì)胞一樣進(jìn)行細(xì)胞融合。1971年：日本takebe和Nagata首次利用煙草葉片分離原生質(zhì)體并獲得再生植株。80年代的一個研究熱點(diǎn),日本和中國做出了很大的貢獻(xiàn)。第三十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六＆日本科學(xué)家進(jìn)行了大約70個植物品種的原生質(zhì)體培養(yǎng)。＆中國獲得了30個以上品種的原生質(zhì)體再生植株，其中包括難度較大的重要糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物大豆、水稻、玉米、小麥、谷子、高梁、大麥、棉花、油萊、馬鈴薯等。＆在木本植物、藥用植物、蔬菜和真菌原生質(zhì)體培養(yǎng)方面的進(jìn)展也十分迅速。第三十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六4.2細(xì)胞融合與體細(xì)胞雜交＆1972年，美國Carlson誘導(dǎo)粉藍(lán)煙草和郎氏煙草的原生質(zhì)體融合得到種間體細(xì)胞雜種：第一株體細(xì)胞雜種。＆1978年，有性雜交不親和的番茄/馬鈴薯間的體細(xì)胞雜交獲得了雜種植株（Melchers）。隨后獲得了地上結(jié)番茄，地下生馬鈴薯的雜種植物。第三十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六＆1985年，馬鈴薯的栽培品種與野生種的體細(xì)胞雜交，得到了抗晚疫病和卷葉病的體細(xì)胞雜種（Austin）。＆科間的大豆/粉藍(lán)煙草（Kao，1977）、大豆/煙草（Chien，1982）產(chǎn)生了連續(xù)增殖的雜種細(xì)胞系，更遠(yuǎn)緣的大豆/水稻產(chǎn)生了愈傷組織（Niizeki，1985）。第三十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六4.3胚胎培養(yǎng)和試管受精＆避免受精后胚乳發(fā)育不良或因種胚與胚乳間不親和而致使雜種胚夭折，及時分離幼胚接種在無激素培養(yǎng)基上使之直接成苗，這就是胚挽救。＆大大提高遠(yuǎn)緣雜交的成功率。主要應(yīng)用于一些亞洲國家。大量的幼胚培養(yǎng)成為植株的報道，有40多個雜種胚培養(yǎng)成功。＆印度科學(xué)家在裁培種菜豆、黃麻和花生的遠(yuǎn)緣雜交中獲得了理想的重組體。＆中國農(nóng)科院蔬菜所培養(yǎng)結(jié)球甘藍(lán)和大白菜的雜種胚得到了種間雜種。第三十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六4.4組織及細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)有用物質(zhì)＆Arregnin和bonner在1950年首先進(jìn)行了培養(yǎng)橡膠莖愈傷組織獲取橡膠的嘗試。＆1967年，Kaul和Staba從牙簽草的組織和細(xì)胞培養(yǎng)物中分離出目的次生代謝物呋喃色酮。＆近50年來飛速的發(fā)展。從400多種植物培養(yǎng)細(xì)胞中分離到600多種次級代謝產(chǎn)物，其中60多種在含量上超過或等于其原植物，20種以上干重超過1％。第三十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六＆在日本，人參細(xì)胞培養(yǎng)已達(dá)130600L發(fā)酵罐；德國用1000L發(fā)酵罐培養(yǎng)毛地黃細(xì)胞；在我國，人參細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)也已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。＆利用培養(yǎng)細(xì)胞的生物轉(zhuǎn)化能力生產(chǎn)高值化合物，德國科學(xué)家進(jìn)行了出色的研究。他們在毛地黃細(xì)胞的培養(yǎng)中加入生物合成途徑的中間化合物毛地黃毒素和—甲基毛地黃毒素，培養(yǎng)細(xì)胞以幾乎100％的轉(zhuǎn)化速率使之羥基化，變?yōu)獒t(yī)藥強(qiáng)心劑地高辛。第三十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六4.5單倍體育種亞太地區(qū)一直處于領(lǐng)先的地位。＆1964年，印度的Guba和Meheshiwari培養(yǎng)毛葉曼陀羅花藥獲得了第一棵單倍體植株。＆印度培育的水稻品系比對照提高產(chǎn)量15%－49%；韓國獲得了2個水稻新品種；日本培育了耐寒性和口味較好的水稻品種。第三十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六＆中國于1970年開始這方面的研究，取得了很大的成果。＆40種以上植物獲得單倍體植株，其中小麥、玉米、橡膠樹、楊樹、辣椒、油菜、柑桔、甘蔗、大豆、葡萄和蘋果等的單倍體植株為我國首創(chuàng)。通過單倍體育種獲得了水稻、小麥、煙草、辣椒和甜櫻新品種。中華8號、9號等15個水稻新品種，總種植面積達(dá)1000萬畝。＆通過花粉和花藥培養(yǎng)已獲得了幾百種植物的單倍體植株。第三十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六5.組織培養(yǎng)在生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用階段（1980年-至今）植物快速繁殖技術(shù)60年代，法國的Morel用莖尖培養(yǎng)的方法大量繁殖蘭花獲得成功。植物快速繁殖技術(shù)、試管苗工廠化生產(chǎn)和無病毒種苗生產(chǎn)技術(shù)在70年代得到了快速的發(fā)展。第三十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期六＆通過離體培養(yǎng)獲得小植株并且具有快速繁殖潛力的植物已有100多科、1000種以上。種類由以觀賞植物為主逐漸發(fā)展到果樹、林木、蔬菜和大田作物（糧食經(jīng)濟(jì)作物）。＆美國、法國、意大利、荷蘭等歐美國家試管苗的年產(chǎn)量均在數(shù)千萬株以上，并且以每年7％-8％的速度增加。

＆我國快速繁殖和無病毒種苗生產(chǎn)的研究始于70年代，脫毒馬鈴薯、大蒜、香蕉、甘蔗、花卉等已開始規(guī)