植物組織培養(yǎng)基礎(chǔ)知識(shí)課件

AGlimpseofPlantTissueCulture第一章緒論第二章基本技術(shù)與設(shè)施第三章培養(yǎng)基第四章愈傷組織第五章器官培養(yǎng)第六章植物脫毒技術(shù)第七章細(xì)胞培養(yǎng)與原生質(zhì)體培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)概念類型形成與發(fā)展應(yīng)用原理

第一章植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)植物組織培養(yǎng)（Planttissueculture）：指在無菌和在人工控制下，將離體植物的器官、組織、細(xì)胞以及原生質(zhì)體培養(yǎng)在人工配制的無菌培養(yǎng)基上，在適宜的培養(yǎng)條件（營養(yǎng)、光照、溫度）下，使其繼續(xù)分裂、分化和發(fā)育的技術(shù)。植物離體培養(yǎng)（Plantinvitroculture）試管培養(yǎng)（Intest-tubeculture）一、植物組織培養(yǎng)的概念2.激素（植物生長調(diào)節(jié)劑）調(diào)控（1）生長素用于誘導(dǎo)愈傷組織的形成，體細(xì)胞胚的產(chǎn)生以及試管苗的生根，更重要的是配合一定比例的細(xì)胞分裂素誘導(dǎo)腋芽和不定芽的產(chǎn)生。常用的生長素:2,4—二氯苯氧乙酸（2，4-D）、萘乙酸（NAA）、吲哚乙酸（IAA）和吲哚丁酸（IBA）等。作用強(qiáng)弱順序:2，4-D＞NAA＞IBA＞IAA。(2)細(xì)胞分裂素促進(jìn)細(xì)胞分裂與分化，延遲組織衰老，增強(qiáng)蛋白質(zhì)合成，促進(jìn)側(cè)芽生長及顯著改變其他激素作用的特點(diǎn)。常見的細(xì)胞分裂素有：2—異戊烯腺嘌呤（2-iP）、玉米素（ZT）、6—芐基氨基腺嘌呤（6-BA）、激動(dòng)素（KT）、苯基噻二唑基脲（TDZ）。作用強(qiáng)弱順序:TDZ＞2—ip＞ZT＞6—BA＞KT。(3)赤霉素在植物組織培養(yǎng)中應(yīng)用的僅有GA3一種，它是一種天然產(chǎn)物，能促進(jìn)已分化芽的伸長生長。其他植物生長調(diào)節(jié)劑:如脫落酸（ABA）、乙烯利（CEDP）等在植物組織培養(yǎng)中也有一定的應(yīng)用。注：生長素/細(xì)胞分裂素的比值:大時(shí)有利于根的形成，這時(shí)生長素起主導(dǎo)作用；比值小時(shí)，則促進(jìn)芽的形成，這時(shí)細(xì)胞分裂素起主導(dǎo)作用。

外植體愈傷組織器官或胚胎完整植株脫分化再分化脫分化再分化圖式三、組織培養(yǎng)的類型植物培養(yǎng)胚胎培養(yǎng)器官培養(yǎng)愈傷組織培養(yǎng)組織培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)原生質(zhì)體培養(yǎng)培養(yǎng)材料培養(yǎng)方式固體培養(yǎng)液體培養(yǎng)震蕩培養(yǎng)旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)靜置培養(yǎng)紙橋培養(yǎng)將外植體接種在培養(yǎng)基上，由于植物生長調(diào)節(jié)劑的存在，其細(xì)胞脫分化形成愈傷組織，然后通過再分化形成再生植株。愈傷組織是一種最常見的培養(yǎng)形式，因?yàn)槌o尖分生組織和一部分器官以外，其他的幾種培養(yǎng)形式最終也都要經(jīng)過愈傷組織才能再生植株。愈傷組織的形態(tài)發(fā)生途徑:①胚胎發(fā)生途徑②器官發(fā)生途徑

(1)愈傷組織培養(yǎng)

器官培養(yǎng)是通過培養(yǎng)器官的類別來分類的。培養(yǎng)的是什么器官，就稱為什么培養(yǎng)。如根、莖、葉、花、果實(shí)、種子的培養(yǎng)。

(2)器官培養(yǎng)胚培養(yǎng)是器官培養(yǎng)的一種。選用的外植體是成熟或未成熟的胚進(jìn)行離體無菌培養(yǎng)。其具體方法是將取出放在液體或固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)，由于胚包含在胚珠和子房里，因而進(jìn)行胚胎培養(yǎng)時(shí)，常常是將胚珠和子房放在培養(yǎng)基上培養(yǎng)。胚培養(yǎng)用途：

1.拯救胚。

2.研究胚的發(fā)育營養(yǎng)研究。

3.一些特殊的領(lǐng)域的研究。

(3)胚培養(yǎng)

細(xì)胞培養(yǎng)：將植物的單個(gè)細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)分離出來，放在培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)。

原生質(zhì)體培養(yǎng)：指將植物細(xì)胞的細(xì)胞壁通過物理或化學(xué)的方法去除，然后再進(jìn)行培養(yǎng)。原生質(zhì)體培養(yǎng)的最大用處是體細(xì)胞雜交。Atropabelladonna（顛茄）(4)細(xì)胞和原生質(zhì)體培養(yǎng)70年代以后有關(guān)植物原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交的研究得到了很訣發(fā)展，如煙草、曼陀羅、顛茄、胡蘿卜、油菜等能從其原生質(zhì)體經(jīng)培養(yǎng)再生分化長成胚或完整的植物，利用原生質(zhì)體融合已經(jīng)能使煙草屬和矮牽牛屬的雜種細(xì)胞增殖分化成雜種植株。Atropabelladonna（顛茄）四、組織培養(yǎng)的發(fā)展簡史組織培養(yǎng)的發(fā)展過程大致可以分為三個(gè)階段：

萌芽階段（從20世紀(jì)初至20世紀(jì)30年代中）

奠基階段（從20世紀(jì)30年代末到20世紀(jì)50年代中）

快速發(fā)展階段和應(yīng)用階段（從20世紀(jì)50年代到現(xiàn)代）Schleiden,MatthiasJakob(1804-1881)TheodorSchwann,Theodor(1810-1882),細(xì)胞學(xué)說奠基階段（從20世紀(jì)30年代中至20世紀(jì)50年代末）30年代中期，植物組織培養(yǎng)領(lǐng)域兩個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)，其一是認(rèn)識(shí)了B族維生素對(duì)植物生長的重要意義；二是發(fā)現(xiàn)了生長素--一種天然的生長調(diào)節(jié)物質(zhì)。1934年，White由番茄根建立了第一個(gè)活躍生長的無性系，使根的離體培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)首次獲得了真正的成功。起初，他在實(shí)驗(yàn)中使用的培養(yǎng)基包含無機(jī)鹽、酵母浸出液和蔗糖。后來（1937），他用3種B族維生素，即吡哆醇、硫胺素和煙酸，取代酵母浸出液獲得成功。此合成培養(yǎng)基后被稱為White培養(yǎng)基。Gautheret（1934）在山毛柳和黑楊等形成層組織的培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)，雖然在含有葡萄糖和鹽酸半胱氨酸的Knop溶液中，這些組織也可以不斷增殖幾個(gè)月，但只有在培養(yǎng)基中加入了B族維生素和IAA以后，山毛柳形成層組織的生長才能顯著增加。這些實(shí)驗(yàn)揭示了B族維生素和生長素的重要意義，又直接導(dǎo)致了1939年Gautheret連續(xù)培養(yǎng)胡蘿卜根形成獲得首次成功。同年，white由煙草種間雜種的瘤組織，Nobecourt由胡蘿卜也建立了類似的連續(xù)生長的組織培養(yǎng)物。Gautheret，White和Nobecourt一起被譽(yù)為植物組織培養(yǎng)的奠基人。

40年代和50年代初期，活躍在植物組織培養(yǎng)領(lǐng)域里的研究者以Skoog為代表，研究的主要內(nèi)容是利用嘌呤類物質(zhì)處理煙草髓愈傷組織以控制組織的生長和芽的形成Skoog（1944）和崔徵等（1951）發(fā)現(xiàn)，腺嘌呤或腺苷不但可以促進(jìn)愈傷組織的生長，而且還能解除培養(yǎng)基中生長素（IAA）對(duì)芽形成的抑制作用，誘導(dǎo)芽的形成，從而確定了腺嘌呤與生長素的比例控制芽和根形成的主要條件之一。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果導(dǎo)致了激動(dòng)素和以后利用激動(dòng)素和生長素在組織培養(yǎng)中控制器官分化工作開展。

50年代開始以后的10年中，引人注目的植物組織培養(yǎng)的研究進(jìn)展有以下6項(xiàng)：①1952年，Morel和Martin首次證實(shí)，通過莖尖分生組織離體培養(yǎng)，可以由已受病毒侵染的大麗花中獲得無毒植株。

②1953～1954年，Muir進(jìn)行單細(xì)胞培養(yǎng)獲得初步成功。并對(duì)分離的單細(xì)胞進(jìn)行了“看護(hù)培養(yǎng)”。實(shí)現(xiàn)Haberlandt培養(yǎng)單細(xì)胞可能性的這一設(shè)想。③1955年，Miller等由鯡魚精子DNA中分離出細(xì)胞分裂素，并把它定名為激動(dòng)素（kinetin）。具有和激動(dòng)素類似活性的合成的或天然的化合物已有多種，它們總稱為細(xì)胞分裂素（cytokinin）。應(yīng)用這類物質(zhì)，我們就有可能誘導(dǎo)已經(jīng)成熟和高度分化的組織（如葉肉和干種子胚乳）細(xì)胞進(jìn)行分裂。④1957年，Skoog和Miller提出了有關(guān)植物激素控制器官形成的概念。

指出在煙草髓組織培養(yǎng)中，根和莖的分化是生長素對(duì)細(xì)胞分裂素比率的函數(shù)，通過改變培養(yǎng)基中這兩類生長調(diào)節(jié)物質(zhì)的相對(duì)濃度可以控制器官的分化：這一比率高時(shí)促進(jìn)生根，低時(shí)促進(jìn)莖芽的分化。二者濃度相等時(shí)，組織則趨向于以一種無結(jié)構(gòu)的方式生長。后來證明，激素可調(diào)控器官發(fā)生的概念對(duì)于多數(shù)物種都可適用，只是由于在不同組織中這些激素的內(nèi)生水平不同，因而對(duì)于某一具體的形態(tài)發(fā)生過程來說，它們所要求的外源激素的水平也會(huì)有所不同。⑤1958年，Wickson和Thimann指出，應(yīng)用外源細(xì)胞分裂素可促成在頂芽存在的情況下處于休眠狀態(tài)的腋芽的生長。當(dāng)把莖尖接種在含有細(xì)胞分裂素的培養(yǎng)基上以后，將可使側(cè)芽解除休眠狀態(tài)，而且，能夠從頂端優(yōu)勢(shì)下解脫出來的不只是那些既存于原來莖尖上的腋芽，此外，還有由原來的莖尖在培養(yǎng)中長成的側(cè)枝上的腋芽，結(jié)果就會(huì)形成一個(gè)郁郁蔥蔥的結(jié)構(gòu)，里面包含了數(shù)目很多的小枝條，其中每個(gè)小枝條又可取出來重復(fù)上述過程，于是在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)，就可以得到成千上萬的小枝條。當(dāng)把這些小枝條轉(zhuǎn)夠到另外一種培養(yǎng)基上誘導(dǎo)生根以后，即可移植于土壤中。⑥1958～1959年，Reinert和Steward分別報(bào)道，在胡蘿卜愈傷組織培養(yǎng)中形成了體細(xì)胞胚。這是一種不同于通過芽和根的分化而形成植株的再生方式?，F(xiàn)在知道有很多物種都能形成體細(xì)胞胚。在有些植物任何部分都可以得到體細(xì)胞胚，如胡蘿卜和毛茛上。挽救瀕臨滅絕的植物快速繁殖某些稀