植物组织培养绪论

植物组织培养

PlantTissueCultureMissLihongyuShenyangUniversity1绪论第一节、植物组织培养的基本概念第二节、植物组织培养的发展简史第三节、植物组织培养的应用以及展望2第一节植物组织培养的基本概念一、组织培养的概念WhatisTissueCulture?AsexualPropagationinvitroCultureRecentBiotechnologyaka

Micropropagation3Definition植物组织培养（Tissueculture）是指用无菌和人工控制的环境条件下，利用适当的培养基，对离体的植物器官、组织、细胞以及原生质体进行培养，使其再生细胞或者完整植株的技术，又称植物离体培养（Invitroculture）。Tissuecultureisthecultureofplantcells,tissuesororgans(explants)insterileandenvironmentally(controlled)supportiveconditions(in

vitro).

4组织培养植物栽培养护5组织培养三大技术离体再生技术无菌技术环境调控技术6Explant(外植体):portionofplantremovedandusedforT.C.Plantpartusedtoinitiateatissueculture,e.g,embryo,shootmeristem(茎尖分生组织),microspores（小孢子）,leaf,flowerpetals,etc.7组织培养广义概念是指：对植物的器官、组织、细胞及原生质体进行离体培养的技术；组织培养狭义概念是指：对植物的组织（如分生组织、表皮组织、薄壁组织等）及培养产生的遇上组织进行离体培养的技术。8组织培养的过程

ProcessofTissueCultureCut-outplanttissueandplacein

tissueculturecontainer

9Tissuegrowsandproducessmallplants

10Rapidmultiplicationbytransferofcultures

11Transplanting

12二、组织培养的特点

1.组织培养的整个过程都在无菌的条件下进行；2.培养材料可以异养的生长；3.培养的起始材料，都是处于离体的条件下，通过再生形成完整的植株。4.

培养在密闭的容器内进行，相对湿度大，往往达到100％，叶片表明没有角质层或蜡质层，气孔、保卫细胞功能缺失，气孔始终处于张开的状态。13三、组织培养的研究类型和任务

组织培养：对于构成植物体的各种组织进行的培养。

器官培养：对植物体各种器官的离体培养。通常分为根系培养、茎段培养、叶片培养、花朵培养、果实培养、种子培养等类型。

胚胎培养：对幼胚、子房等的培养来使发育不完全的胚胎部分形成完整的植株的过程。

细胞培养：指对单个离体细胞或者较小细胞团的培养。

原生质体培养：指对去掉细胞壁后获得原生质体的离体培养。

植株培养：对于幼苗、较大植株的培养。

14组织培养研究任务机理研究技术研究遗传育种研究15第二节植物组织培养的形成与发展萌芽阶段（1902-1929年）组培方法和定义的建立阶段（1930-1939年）细胞全能性的证实阶段（1940-1959）组培技术和理论迅速发展阶段（1960-1979）组培技术在生产上广泛应用阶段（1980-今）一、植物组织培养的发展历史五个阶段161.萌芽阶段（1902-1929年）Haberlandt：观点贡献提出细胞全能性小野芝麻和凤眼兰的栅栏细胞和虎眼万年青属表皮细胞无分裂细胞高度分化+培养基中无生长激素首次进行离体细胞培养高等植物的组织和器官可以分割成单个细胞Knop+蔗糖17《关于单离植物细胞培养实验》我愿意指出：在我的培养实验中，虽然经常观察到细胞的明显生长，但从未观察到细胞分裂。发现单细胞培养的条件，将是未来培养试验的难题。在未来，人们可以成功地从营养细胞培养出人工胚。181904年：Hanning胚培养：培养萝卜和辣根菜的胚，得到植株1922年：Kotte和Robbins根培养1925年：Laibach亚麻种间杂交幼胚培养得到杂种其它研究1922年：Knudson采用胚培养法获得兰花幼苗，克服其种子发芽困难的问题。192.组培方法和定义的建立阶段（1930-1939年）1934年：White番茄根尖组织培养，建立活跃生长的无性繁殖系。1937年：White发现3种B族维生素和IAA对植物生长有用。1939年：Gautherete培养胡萝卜根小外植体成功。1939年：White培养烟草种间杂种幼茎切段原形成层成功1939年：Nobecourt培养胡萝卜根块茎薄壁组织成功。20组织培养的奠基人213.细胞全能性的证实阶段（1940-1959）1943年：White出版了植物组织培养手册《AHandbookofPlantTissueCulture》，标志组织培养成为一门新兴学科；1948年：Skoog和崔瀓培养烟草茎段时，发现腺嘌呤或腺苷可解除生长素对芽生长的抑制作用，进而诱导成芽。腺嘌呤/生长素高，生芽；低，生根；相等，不分化；1956年：Miller等由鲱鱼精子DNA中分离出一种首次被人们所知的细胞分裂素，并将起命名为激动素（Kinetin）。224.蓬勃发展阶段（1960-1979）1960年以来组织培养理论、实践、技术和方法不断完善和发展，形成独具特色的专业技术在实验技术上建立了较完整的实验程序，已成为一种重要和精细的实验技术组织培养已广泛应用于生物学的许多分支学科，并取得丰硕的成果。234.1原生质体培养1960年：Cocking酶解法分离原生质体获得成功。使植物细胞可以象动物细胞一样进行细胞融合。1971年，日本takebe和Nagata首次利用烟草叶片分离原生质体并获得再生植株。我国获得了30个以上品种的原生质体再生植株，其中包括难度较大的重要粮食作物和经济作物大豆、水稻、玉米、小麦、谷子、高梁、大麦、棉花、油莱、马铃薯等。244.2细胞融合与体细胞杂交1972年，美国Carlson诱导粉蓝烟草和郎氏烟草的原生质体融合得到种间体细胞杂种，这是第一株体细胞杂种。1978年，有性杂交不亲和的番茄/马铃薯间的体细胞杂交获得了杂种植株(Melchers)。随后获得了地上结番茄，地下生马铃薯的杂种植物。1985年，马铃薯的栽培品种与野生种的体细胞杂交，得到了抗晚疫病和卷叶病的体细胞杂种(Austin)。254.3胚胎培养和试管受精避免受精后胚乳发育不良或因种胚与胚乳间不亲和而致使杂种胚夭折，及时分离幼胚接种在无激素培养基上使之直接成苗，这就是胚挽救。胚胎培养大大提高远缘杂交的成功率。印度科学家在菜豆、黄麻和花生的远缘杂交中获得了理想的重组体。中国农科院蔬菜所培养结球甘蓝和大白菜的杂种胚得到了种间杂种。264.4单倍体育种1964年，印度的Guba和Meheshiwari培养毛叶曼陀罗花药获得了第一棵单倍体植株。我国于1970年开始这方面的研究，取得了很大的成果。40种以上植物获得单倍体植株，其中小麦、玉米、橡胶树、杨树、辣权、油菜、柑桔、甘蔗、大豆、葡萄和苹果等的单倍体植株为我国首创。通过单倍体育种获得了水稻、小麦、烟草、辣椒和甜樱新品种。中花8号、9号等15个水稻新品种，总种植面积达1000万亩。通过花粉和花药培养已获得了几百种植物的单倍体植株。275.组织培养在生产上广泛应用阶段（1980年-今）60年代，法国的Morel用茎尖培养的方法大量繁殖兰花获得成功。植物快速繁殖技术、试管苗工厂化生产和无病毒种苗生产技术在70年代得到了快速的发展。美国、法国、意大利、荷兰等欧美国家试管苗的年产量均在数千万株以上，并且以每年7％-8％的速度增加。28体细胞胚胎发生和人工种子1958年，Reinert在胡萝卜的组织培养中最先发现了体细胞胚胎(胚状体)。水稻、小麦、玉米等100多种植物（43科、92属）能通过离体培养产生胚状体。1977年，Murashige第一次提出人工种子构想。把胚状体包埋在胶囊内形成球状结构，使其具有种子的机能并可直接播种于田间。80年代初，美、日、法等国相继开展了人工种子的研究，并且在胡萝卜、苜蓿、芹菜、花椰菜、莴苣、花旗松等植物上获得了初步的成功。29组织细胞培养物的超低温保存及种质库的建立植物细胞全能性的发现和证实，为植物的种质资源的长期保存开辟了一条新途径。许多植物的组织培养物在液氮中超低温保存以后，仍然能保持很高的存活率，并且能再生出新植株和保持原来的遗传特性。如胡萝卜和烟草的悬浮细胞超低温保存6个月以后仍然能恢复生长并分化出植株。30第三节组织培养的应用及其展望一、园林植物遗传育种中的应用（1）应用胚胎培养技术克服杂交不育和远缘杂交败育，解决早熟和极早熟品种因胚发育不健全而播种不能萌发成苗的问题。（2）花粉粒和花药培养研究进行单倍体育种；（3）利用胚乳培养获得三倍体植株；（4）结合染色体加倍技术，提高多倍体育种效率（5）嵌合体的诱导、选择和利用，将诱变育种与组培技术相结合，可提高诱变存活率。（6）细胞融合克服植物有性杂交和远缘杂交的不亲和性。（7）DNA重组及转基因等方面的育种工作基础。31二、组织培养在园林植物栽培、生产中的应用优点：①培养条件可以人为控制：②生长周期短，繁殖率高③管理方便，利于工厂化生产和自动化控制应用32（1）快速繁殖苗木itisfaster,anditallowsround-the-yearpropagation33（2）培育无病毒苗ensuresfreedomfromdiseases34（3）培养整齐一致的试材producestrue–to-typematerial353、组织培养应用于种质资源保存及交换优点：与田间保存种质相比，可以节约大量土地、人力、物力；保存手段简便，极易长途运输，便于国际交流；可以用来产生和保存无病原的植物种质这样的资源；364.组织培养应用于次生代谢物生产

①有特殊的类似发酵工业反应器的生产系统和回收工艺。②与植物的栽培不同，而与发酵工业相似、是独立于众多的外界环境因素(包括天气、地理、季节、寄生物等)的生产过程。③有较稳定的产品的质量和数量，可节省耕地，也可看作是一个农业（植物）的储存库。375、人工种子

人工种子：在植物组织培养中得到的体细胞胚包埋在含有营养和保护物质的包被中，在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体。

38本课程学习要求掌握基本原理掌握基本概念了解开展组织培养工作的基本设施掌握植物组织培养