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1、植物組織培養(yǎng)原理與技術(shù)2006.3第一章緒論第一節(jié)植物組織培養(yǎng)的一般概念一．植物組織培養(yǎng)的概念：植物組織培養(yǎng)：指植物的離體組織小塊，在適宜的人工培養(yǎng)基和環(huán)境條件下進(jìn)行無菌培養(yǎng)，使培養(yǎng)體逐步分化出器官（芽和根）和形成小植株。廣義：植物組織培養(yǎng)是指通過無菌操作，把植物體的一個(gè)器官、一種組織或單個(gè)細(xì)胞（甚至原生質(zhì)體）接種到培養(yǎng)基中，在人工控制的條件下（包括營(yíng)養(yǎng)、激素、溫度、光照等）進(jìn)行培養(yǎng)，使其產(chǎn)生完整植株的過程。外植體：用于組織培養(yǎng)的離體材料稱為外植體（explant）。初代培養(yǎng)：外植體的第一次培養(yǎng)繼代培養(yǎng)：初代培養(yǎng)后的培養(yǎng)
2、體轉(zhuǎn)移到新鮮的培養(yǎng)基中，并反復(fù)的多次移植、培養(yǎng)，統(tǒng)稱為繼代培養(yǎng)。愈傷組織：原指植物在受傷以后于傷口表面長(zhǎng)出來的一團(tuán)無特定結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)胞團(tuán)，組織培養(yǎng)中則指在人工培養(yǎng)基上由外植體長(zhǎng)出來的一團(tuán)無序生長(zhǎng)的薄壁細(xì)胞。脫分化：外植體在人工培養(yǎng)下，通過細(xì)胞分裂喪失其原有的分化結(jié)構(gòu)和功能，形成愈傷組織，這一過程稱為脫分化。再分化：在一定培養(yǎng)條件下，經(jīng)過脫分化的組織和細(xì)胞，經(jīng)重新分化而產(chǎn)生出新的具有特定結(jié)構(gòu)和功能的組織或器官（如由愈傷組織形成芽、根等）稱為再分化。二、植物組織培養(yǎng)的內(nèi)容：根據(jù)培養(yǎng)基及培養(yǎng)方式：固體培養(yǎng)和液體培養(yǎng)（包振蕩培
3、養(yǎng)、旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)和靜止培養(yǎng)）。根據(jù)培養(yǎng)材料的來源及特性：1.器官培養(yǎng)：包括根、莖、葉、花、果實(shí)等的植物器官的離體培養(yǎng)；2.胚胎培養(yǎng)：成熟或未成熟胚胎的離體培養(yǎng)，包括合子胚、珠心胚、子房、胚乳等；3.愈傷組織培養(yǎng)：外植體通過培養(yǎng)增殖而形成愈傷組織的培養(yǎng)；4.細(xì)胞培養(yǎng)：包括懸浮細(xì)胞培養(yǎng)和單細(xì)胞無性系培養(yǎng)。懸浮細(xì)胞培養(yǎng)指植物細(xì)胞和小的細(xì)胞聚集體懸浮在液體培養(yǎng)基中進(jìn)行振蕩培養(yǎng)使其在培養(yǎng)過程中保持較好的分散狀態(tài)。單細(xì)胞培養(yǎng)采用平板培養(yǎng)、看護(hù)培養(yǎng)、微室培養(yǎng)等。5.原生質(zhì)體培養(yǎng)：將植物細(xì)胞壁去除后所獲得的裸露細(xì)胞原生質(zhì)體的培養(yǎng)。第二節(jié)植物
4、組織培養(yǎng)的發(fā)展簡(jiǎn)史大約分為三個(gè)階段：1．探索階段（２０世紀(jì)初至30年代）：這一階段主要對(duì)植物組織培養(yǎng)進(jìn)行理論和實(shí)踐的探索工作在Ｓchleiden和Schwann創(chuàng)立的細(xì)胞學(xué)說的基礎(chǔ)上，１９02年德國(guó)的生理學(xué)家Habetlandt提出高等植物的器官可以不斷分割直至分到單個(gè)細(xì)胞，并且人們可以培養(yǎng)植物的體細(xì)胞成為人工胚。為了論證這一觀點(diǎn)，他培養(yǎng)了小野芝麻、鳳眼蘭、萬年青屬植物的表皮細(xì)胞等，但限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)和條件未能成功。但它對(duì)組織培養(yǎng)發(fā)展起了先導(dǎo)作用，在技術(shù)上也是一個(gè)良好的開端1904年Hanning進(jìn)行了蘿卜和辣根菜的胚培養(yǎng)
5、，并使胚在離體條件下成熟；1922年Kotte和Robins培養(yǎng)豌豆和玉米莖尖能進(jìn)行有限的生長(zhǎng)，是有關(guān)根培養(yǎng)的最早報(bào)道；1925，1929年Laibach報(bào)道了亞麻種間雜交胚人工培養(yǎng)成功，證明了胚培養(yǎng)在植物遠(yuǎn)緣雜交中應(yīng)用的可能性。２．奠基階段（３０年代中至５０年代末）：這一階段植物組織培養(yǎng)得到了迅速的發(fā)展，廣泛運(yùn)用于生物學(xué)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。經(jīng)典的工作有：1934年美國(guó)的植物生理學(xué)家White培養(yǎng)番茄的根建立了活躍的無性系并能繼代培養(yǎng)，在以后的28年間轉(zhuǎn)接了1600代仍能生長(zhǎng)。1939年他們首先發(fā)現(xiàn)了B族維生素對(duì)植物生長(zhǎng)的意義1
6、955年，Miller等首次從鯡魚精子中分離得到細(xì)胞分裂素，定名為激動(dòng)素（Kinetin）1957年Skoog和崔瀓等通過煙草的培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞分裂素/生長(zhǎng)素的比例是控制根和芽形成的條件。Skoog和Miller提出了有關(guān)激素控制器官形成的概念，促進(jìn)了植物組織培養(yǎng)的發(fā)展。1952年Morel和Martin首次證實(shí)，通過莖尖分生組織的離體培養(yǎng)，可以由已受病毒侵染的大麗花中獲得無毒植株。1958年英國(guó)學(xué)者Steward在美國(guó)將胡蘿卜髓細(xì)胞培養(yǎng)成一個(gè)完整的植株。這是人類第一次實(shí)現(xiàn)了人工體細(xì)胞胚。也證明了細(xì)胞的全能性。是植物組織培
7、養(yǎng)領(lǐng)域中的第一次突破?；ㄋ幣囵B(yǎng)取得顯著成績(jī)1964年，Guha等人通過洋金花花藥培養(yǎng)獲得小孢子發(fā)育的胚；1967年，Bourguin等通過花藥培養(yǎng)獲得煙草的完整植株微繁殖技術(shù)廣泛應(yīng)用1960年Morel培養(yǎng)蘭花莖尖，可以脫毒并快速繁殖蘭花，由此迅速發(fā)展了蘭花工業(yè)，實(shí)現(xiàn)了試管苗的工業(yè)化。這一階段，組織培養(yǎng)技術(shù)與常規(guī)育種、良種繁育和遺傳工程技術(shù)相結(jié)合，在植物改良方面中發(fā)揮了重要的作用，同時(shí)植物的快速繁殖技術(shù)的應(yīng)用取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。在整個(gè)組織培養(yǎng)的歷史中，我國(guó)學(xué)者作出了多方面的貢獻(xiàn)，尤其在花藥培養(yǎng)和原生質(zhì)體培養(yǎng)方面，中國(guó)取
8、得了引人注目的成就。第三節(jié)植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用及意義一、應(yīng)用1、植物脫毒和離體快速繁殖2、植物育種：花藥培養(yǎng)和單倍體育種原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交3、次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)4、植物種質(zhì)資源的保護(hù)和交換5、理論研究----植物發(fā)育、遺傳、生理、病理等。二、意義快速繁殖稀有植物或有較大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的植物挽救瀕于滅絕的植物利用組織培養(yǎng)
