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1、植物组织培养技术,组织培养概述,1.组织培养定义,组织培养是指用无菌方法使植物体的离体器官、组织和细胞在人为提供的条件下生长和发育的所有培养技术的总称，也称之为离体培养。,2.组织培养的发展 植物组织培养是二十世纪发展起来的新技术。 它的发展经历了四个发展阶段： （一）萌芽阶段（从20世纪初到30年代中）： 1902年德国植物生理学家Haberlandt提出细胞全能性概念，并首次进行离体细胞培养，但没有成功。 1904年，Hanning 最先成功地培养了萝卜和辣根菜的胚。1922年，Knudson 采用胚培养法获得大量兰花幼苗。,（二）奠基阶段（从20世纪30年代末到50年代中）： 1934年
2、，White 用番茄根尖建立起第一个活跃生长的无性繁殖系，从而使非胚器官的培养首先获得成功。 1939年，Gautherete培养胡萝卜根小外植体成功。 1943年，White提出了植物细胞“全能性”学说，标志组织培养成为一门新兴学科。,1952-1953年：美国科学家Steward F.C. 用胡萝卜根的细胞悬浮培养，发现单个细胞能象受精卵发育成胚一样的途径，发育成完整植抹。证实了植物细胞“全能性”学说。,（三）快速发展和应用阶段（从20世纪50年代末到现在）,1960年以来组织培养理论、实践、技术和方法不断完善和发展，并广泛应用于生物学的许多分支学科。 1960年，Cocking酶解法分离
3、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。,1960年，Morel等人通过对兰花茎尖进行培养，获得了快速繁殖的脱毒兰花，随后在国内外进行了“兰花试管苗产业化”。,1964年，印度学者Guha和Maheshwari成功地培养曼陀罗花药获得单倍体再生植株，从而促进了植物花药培养单倍体育种技术的发展。,3.植物组织培养的基础理论 植物细胞的全能性 定义：植物细胞具有该植物体全部遗传的可能性，在一定条件下具有发育成完整植物体的潜在能力。 原理：生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。
4、 差异：（1） 受精卵的全能性最高； （2） 受精卵分化后的细胞中，体细胞 的全能性比生殖细胞的低。,植物全能性 的表达,离体的植物器官、组织、细胞,游离单细胞或原生质体,胚状体,根、芽,愈伤组织,人工种子,再生植株,培养条件：基本培养基和适宜的植物生长调节物质，适宜的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。,脱分化：将分化组织的已停止分裂的细胞从植物体部分的抑制性影响下解脱出来，恢复细胞的分裂活性。 再分化：经脱分化的组织或细胞在一定的培养条件下可有转变为各种不同细胞类型的能力。,4.植物组织培养分类,愈伤组织培养 细 胞 培 养 器 官 培 养 原生质体培养,最为常见的组织培养,悬浮
5、细胞培养 单细胞培养,胚、胚乳、珠心、子房、根、茎、叶、花和幼果的部分组织的培养,按材料的类别分,愈伤组织培养 将外植体接种在人工培养基上，由于植物生长调节剂的存在，而其细胞脱分化形成愈伤组织，然后通过再分化形成再生植株。它是最为常见的。,器官培养： 将植物的器官如胚、胚乳、珠心、子房、根、茎、叶、花和幼果的部分组织接种在无菌培养基上进行培养。,细胞和原生质体培养： 细胞培养是将植物的单个细胞分离出来，并进行培养，而原生质体培养是指将植物细胞的细胞壁通过机械、物理或化学的方法去除，然后再进行培养。,原球茎-主要是兰科植物在诱导时，分化出的原初植物形态，具有完整植株的器官雏形，成苗容易。 胚状体
6、-由愈伤组织或表面形成的许多类似胚的突起，是初步分化的幼小生命体，芽根有共同的维管束，是双极性结构，起源于单细胞，无嵌合现象，结构完整，可直接形成小植株，成苗率高，去分化难，再分化也很难。,胚状体与不定芽的区别,胚状体在组织学上具备以下和不定芽不同的三个特征： 最根本的特征是具有两极性。 胚状体的维管组织与外植体的维管组织无解剖结构上的联系，而不定芽或不定根往往总是与愈伤组织的维管组织相联系。 胚状体的维管组织的分布是独立的“v”字形，而不定芽的维管组织无此现象。,按培养方法分为 固体培养 液体培养 看护培养 微室培养,初代培养,继代培养,按培养过程分为 初代培养 继代培养,5.植物组织培养应
7、用 快速繁殖： 运用组织培养的途径，一个单株一年可以繁殖几万到几百万个植株，而且均来自一单一的个体，遗传性状一致。例如一株葡萄一年繁殖到3万多株，一株兰花一年繁殖到400万株。,种苗脱毒：由于病毒的感染严重影响作物的产量和品质，而利用组织培养技术可以有效地除去植物体内的病毒，得到大量的无病毒种苗。主要的方法是培养植物茎尖分生组织，也可以采用热处理或加入化学试剂的方法达到脱毒的效果。已经取得成功的有马铃薯、草莓、香蕉、葡萄等等。,远缘杂交： 利用组织培养可以使难度很大的远缘杂交取得成功，从而育成一些罕见的新物种。,potato,tomato,突变育种：采用组织培养可以直接诱变和筛选出具抗病、抗盐、高赖氨酸、高蛋白等优良性状的品种 基因工程：基因工程主要研究DNA的转导，而基因转导后必须通过组织培养途径才能实现植株再生 生物制品：有些极其昂贵的生物制品，可以用大规模培养植物细胞来直接生产 种质保存：繁殖量大，省空间，保存时间长,