植物組織培養(yǎng)基礎(chǔ)理論與基本知識

1、第一章 植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)理論與基本知識第一節(jié) 植物組織培養(yǎng)的基本概念及類型一、教學(xué)目標：通過對植物組織培養(yǎng)的概念和植物組織培養(yǎng)的類型的學(xué)習(xí) , 使同學(xué) 們對植物組織培養(yǎng)技術(shù)有大概的了解和認識 , 讓同學(xué)們建立起對該學(xué)科 學(xué)習(xí)興趣。二、教學(xué)效果目標： 1、理解、掌握植物組織培養(yǎng)的概念； 2、掌握植物組織培養(yǎng)的類型。三、教學(xué)重點： 1、理解、掌握植物組織培養(yǎng)的概念； 2、掌握植物組織培養(yǎng)的類型。四、教學(xué)難點： 1、理解、掌握植物組織培養(yǎng)的概念； 2、掌握植物組織培養(yǎng)的類型。五、教學(xué)效果評價： 1、為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，不宜采用百分制的方法進行 評價，而是采用A、B C、D四個評價等級

2、進行評價。2、評價標準：A、能用自己的語言對植物組織培養(yǎng)的概念和類型等幾個基本概念進行 正確的描述，能熟練的判斷植物組織培養(yǎng)的類型。能按時按量甚至超量完成作業(yè)，并且無誤。B、能基本用自己的語言植物組織培養(yǎng)的概念和類型等幾個基本概念進 行正確的描述，能基本會判斷植物組織培養(yǎng)的類型。能按時按量完成作業(yè)， 基本無誤。C、在老師的指引下或參照課本基本用自己的語言對植物組織培養(yǎng)的概 念和類型等幾個基本概念進行正確的描述，能基本判斷植物組織培養(yǎng)的類型。 能按時按量完成作業(yè)，但錯誤較多。D基本不認真聽課，課堂很隨意，基本不聽老師教導(dǎo)，對所學(xué)內(nèi)容基 本不懂，很少作作業(yè)。六、采用理論教學(xué)。七、教學(xué)時數(shù)：2學(xué)時教

3、學(xué)過程一、新課導(dǎo)入：約（ 10 分鐘）以同學(xué)們感興趣的動物克隆技術(shù)人手，向同學(xué)講述克隆技術(shù)基礎(chǔ)技術(shù)， 然后轉(zhuǎn)到植物組織培養(yǎng)技術(shù)上來。二、新課：（約 80 分鐘）板 書：第一章 植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)理論與基本知識第一節(jié) 植物組織培養(yǎng)的基本概念及類型一、植物組織培養(yǎng)的概念：植物組織培養(yǎng)（Plant tissue Culture是指在無菌條件下，將植物的離體器 官、組織、細胞以及原生質(zhì)體，應(yīng)用人工培養(yǎng)基，創(chuàng)造適宜的培養(yǎng)條件，使 其長成完整小植株的過程。二、植物組織培養(yǎng)的類型：1 植物培養(yǎng)（種子培養(yǎng)） ：植物培養(yǎng)是指幼小植株的培養(yǎng)2. 器官培養(yǎng)：將植物的根、莖、芽、葉、花、果等離體器官（外植體），經(jīng)誘導(dǎo)

4、 形成器官的再生體，而培養(yǎng)成完整小植株，植物離體器官也稱器官培養(yǎng)。3離體胚培養(yǎng)4細胞培養(yǎng)5原生質(zhì)體培養(yǎng)6基因轉(zhuǎn)化作業(yè)布置：1. 什么是植物組織培養(yǎng)的概念？2. 植物組織培養(yǎng)的類型有哪些？上課記錄：班 年 月 日第 節(jié) 授課地點 應(yīng)到人數(shù) 人；實到人數(shù) 人教學(xué)后記：第二節(jié) 植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)理論一、教學(xué)目標：通過對植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí) , 使同學(xué)們對植物組織培養(yǎng) 技術(shù)的基礎(chǔ)理論了解和認識 , 讓同學(xué)們建立起該學(xué)科學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。二、教學(xué)效果目標：理解、掌握植物組織培養(yǎng)的基本理論；三、教學(xué)重點：理解、掌握植物組織培養(yǎng)的基本理論；四、教學(xué)難點：理解、掌握植物組織培養(yǎng)的基本理論；五、教學(xué)效果評價：1

5、、為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，不宜采用百分制的方法進行評價，而是采用A、B C、D四個評價等級進行評價。2、評價標準：A、能用自己的語言對植物組織培養(yǎng)的幾個基本理論進行正確的描述。能按時按量甚至超量完成作業(yè)，并且無誤。B、能基本用自己的語言對植物組織培養(yǎng)的幾個基本理論進行正確的描述。能按時按量完成作業(yè)，基本無誤。C、在老師的指引下或參照課本基本用自己的語言對植物組織培養(yǎng)的幾個基本理論進行正確的描述。能按時按量完成作業(yè)，但錯誤較多。D基本不認真聽課，課堂很隨意，基本不聽老師教導(dǎo)，對所學(xué)內(nèi)容基本不懂，很少作作業(yè)。六、采用理論教學(xué) 七、教學(xué)時數(shù)：2 學(xué)時教學(xué)過程一、新課導(dǎo)入：約（ 10 分鐘）

6、復(fù)習(xí)植物組織培養(yǎng)的概念和類型， 提問是什么是植物組織培養(yǎng)技術(shù)的基 本理論？二、新課：（約 80 分鐘）板 書：第二節(jié) 植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)理論一、 植物細胞全能性：細胞全能性 （cell totipotency） ：植物體的每一個細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。植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)對于植物細胞組織的分化和決定具有關(guān)鍵性作用。它包 括：生長素類、細胞分裂素類、赤霉素、脫落酸、乙烯等生長素類主要用于愈傷組織的形成，體細胞胚的產(chǎn)生及試管苗的生根。常 用的有 2,4-D 、 NAA、IBA、IAA 等。其作用強弱為 2,4-D>NAA>IBA>IAA。細胞

7、分裂素類則有促進細胞的分裂與分化，延遲組織的衰老，促進芽的產(chǎn)生等作用。常用的有Zip、KT 6-BA、ZT等作用強弱順序為。Zip>KT>6-BA>Zt赤霉素則有促進已分化的芽伸長生長， 打破種子休眠的作用。 常用的為 GA3。二、植物細胞分化和脫分化：三、細胞的再分化和形態(tài)（器官、胚）建成：作業(yè)布置：1植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)理論是什么？2什么是細胞全能性？上課記錄：班 年 月 日第 節(jié) 授課地點 應(yīng)到人數(shù) 人；實到人數(shù) 人教學(xué)后記：16 / 19第三節(jié) 植物組織培養(yǎng)的意義及應(yīng)用一、教學(xué)目標：通過對植物組織培養(yǎng)的意義及應(yīng)用的學(xué)習(xí) , 使同學(xué)們了解植物組織 培養(yǎng)的意義和植物組織培養(yǎng)

8、的特點，清楚植物組織培養(yǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng) 用。二、教學(xué)效果目標：1、了解植物組織培養(yǎng)的意義；2、掌握植物組織培養(yǎng)的特點；3、掌握植物組織培養(yǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。三、教學(xué)重點：1、掌握植物組織培養(yǎng)的特點；2、掌握植物組織培養(yǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。四、教學(xué)難點： 1、掌握植物組織培養(yǎng)的特點； 2、掌握植物組織培養(yǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。五、教學(xué)效果評價： 1、為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，不宜采用百分制的方法進行 評價，而是采用A、B C、D四個評價等級進行評價。2、評價標準：A、能用自己的語言對植物組織培養(yǎng)的意義、特點以及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中 的應(yīng)用進行正確的描述。能按時按量甚至超量完成作業(yè)，并且無誤。B、能基本用自己

9、的語言對植物組織培養(yǎng)的意義、特點以及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用進行正確的描述。能按時按量完成作業(yè)，基本無誤。C、在老師的指引下或參照課本基本用自己的語言的意義、特點以及其 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用進行正確的描述。能按時按量完成作業(yè)，但錯誤較多。D基本不認真聽課，課堂很隨意，基本不聽老師教導(dǎo)，對所學(xué)內(nèi)容基 本不懂，很少作作業(yè)。六、采用理論教學(xué)。七、教學(xué)時數(shù)：2學(xué)時教學(xué)過程一、新課導(dǎo)入：約（ 10 分鐘）復(fù)習(xí)植物組織培養(yǎng)的概念和類型， 提問是什么是植物組織培養(yǎng)技術(shù)的基本理論？二、新課：（約 80 分鐘）板 書：第三節(jié) 植物組織培養(yǎng)的意義及應(yīng)用、植物組織培養(yǎng)的意義：、植物組織培養(yǎng)的特點：1、研究材料單一，無性系

10、遺傳信息相同2、經(jīng)濟方便，效率高3、培養(yǎng)條件可控，可周年實驗或者生產(chǎn)組織培養(yǎng)采用的植物材料完全是在人為提供的培養(yǎng)基質(zhì)和小氣候環(huán)境條件下進行生長，擺脫了大自然中四季、晝夜的變化以及災(zāi)害性氣候的不利影響，且條件均一，對植物生長極為有利，便于穩(wěn)定地進行周年培養(yǎng)生產(chǎn)。4、生長快，周期短，重復(fù)性強植物組織培養(yǎng)是由于人為控制培養(yǎng)條件，根據(jù)不同植物不同部位的不同要 求而提供不同的培養(yǎng)條件， 因此生長較快。 另外，植株也比較小， 往往 20-30d 為一個周期。所以，雖然植物組織培養(yǎng)需要一定設(shè)備及能源消耗，但由于植 物材料能按幾何級數(shù)繁殖生產(chǎn)，故總體來說成本低廉，且能及時提供規(guī)格一 致的優(yōu)質(zhì)種苗或脫病毒種苗。

11、5、管理方便，利于自動化控制植物組織培養(yǎng)是在一定的場所和環(huán)境下，人為提供一定的溫度、光照、濕度、營養(yǎng)、激素等條件，極利于高度集約化和高密度工廠化生產(chǎn)，也利于自動化控制生產(chǎn)。它是未來農(nóng)業(yè)工廠化育苗的發(fā)展方向。它與盆栽、田間栽培等相比省去了中耕除草、澆水施肥、防治病蟲害等一系列繁雜勞動，可以大 大節(jié)省人力、物力及田間種植所需要的土地。三、植物組織培養(yǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用：（一）優(yōu)良植物品種的快速繁殖（二）植物莖尖脫毒及脫毒苗的再繁育（三）植物組織培養(yǎng)培育新品種1、誘導(dǎo)和篩選突變體2、細胞原生質(zhì)離體培養(yǎng)3、體細胞雜交四）基因工程應(yīng)用五）植物資源離體保存四、植物組織培養(yǎng)在化工業(yè)、醫(yī)藥業(yè)中的應(yīng)用：植物組織培養(yǎng)

12、成為生物科學(xué)的一個廣闊領(lǐng)域，除了在基礎(chǔ)理論的研究上占 有重要地位以外，還在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也得到越來越廣泛的應(yīng)用。（一）植物組織培養(yǎng)的快速繁殖用植物組織培養(yǎng)的方法進行快速繁殖（rapidpropagati on是生產(chǎn)上最有潛 力的應(yīng)用，包括花卉觀賞植物、蔬菜、果樹、大田作物及其他經(jīng)濟作物。快 繁技術(shù)不受季節(jié)等條件的限制，生長周期短，而且能使不能或很難繁殖的植 物進行增殖?？焖俜敝晨捎孟铝惺侄芜M行：通過莖尖、莖段、鱗莖盤等產(chǎn)生大量腋芽； 通過根、葉等器官直接誘導(dǎo)產(chǎn)生不定芽；通過愈傷組織培養(yǎng)誘導(dǎo)產(chǎn)生不定芽。 試管快速繁殖應(yīng)用在下列生產(chǎn)或研究中： （1）繁殖雜交育種中得到的少量雜交 種，以及保存自交系、不

13、育系 等。（2）繁殖脫毒培養(yǎng)得到的少量無病毒苗。 （3） 繁殖生產(chǎn)上急需的或種源較少的種苗。由于組織培養(yǎng)周期短，增殖率高及能 全年生產(chǎn)等特點，加上培養(yǎng)材料和試管苗的小型化，這就可使有限的空間培 養(yǎng)出大量的植物， 在短期內(nèi)培養(yǎng)出大量的幼苗。 組織培養(yǎng)突出的優(yōu)點是 “快”， 通過這一方法在較短時期內(nèi)迅速擴大植物的數(shù)量，以一個莖尖或一小塊葉片 為基數(shù)，經(jīng)組織培養(yǎng)一年內(nèi)可增殖到10 000100 000株。（二）脫毒植物在生長過程中幾乎都要遭受到病毒病不同程度的危害，有的種類甚至 同時受到數(shù)種病毒病的危害，尤其是很多園藝植物靠無性方法來增殖，若蒙 受病毒病，代代相傳，越染越重，甚至?xí)斐蓸O嚴重的后果。

14、自從 Morell952 年發(fā)現(xiàn)米用微莖尖培養(yǎng)方法可得到無病毒苗(virus free)后，微莖尖培養(yǎng)就成為 解決病毒病危害的重要途徑之一。若再與熱處理相結(jié)合，則可提高脫毒培養(yǎng) 的效果。對于木本植物，莖尖培養(yǎng)得到的植株難以發(fā)根生長，則可米用莖尖 微體嫁接的方法來培育無病毒苗。組織培養(yǎng)無病毒苗的方法已在很多作物的常規(guī)生產(chǎn)上得到應(yīng)用，如馬鈴 薯，甘薯，草莓，蘋果，香石竹，菊花等。而且已有不少地區(qū)建立了無病毒 苗的生產(chǎn)中心，這對于無病毒苗的培養(yǎng)、鑒定、繁殖、保存、利用和研究， 形成了一個規(guī)范的系統(tǒng)程序，從而達到了保持園藝植物的優(yōu)良種性和經(jīng)濟性 狀的目的。(三)體細胞無性系變異和新品種培育 (bree

15、ding) 植物組織培養(yǎng)過程中往往存在大量的變異，這種變異稱為體細胞無性系變 異。具有如下特點：1變異的無方向性：既有有利的變異，也有有害的變異既有形態(tài)變異， 也有生理變異。2變異的普遍性：變異在組織培養(yǎng)中經(jīng)常發(fā)生，出現(xiàn)在組織培養(yǎng)的各個 時期。既有數(shù)量性狀變異，又有質(zhì)量性狀變異。既有農(nóng)藝性狀變異，又有經(jīng) 濟性狀變異；既有表型變異，又有生理變異。與自然變異與輻身誘變相比， 體細胞無性系變異廣泛而普遍。且易于獲得純合個體。3植物體細胞無性系變異的類型：一類為可遺傳變異，主要是由于遺傳 物質(zhì)的變化引起的(尤以基因突變?yōu)橹?。另一類是不可遺傳的變異，為生 理型變異。往往是由于培養(yǎng)過程中外加的激素及其它

16、化學(xué)物質(zhì)的刺激引起。 如葉形、育性等。4引起植物體細胞無性系變異的原因：激素的刺激為主要原因。高濃度的GA和IAA,會造成畸形胚的高頻發(fā)生，TDZ可使植株產(chǎn)生白化苗或玻璃化 植株。2, 4-D則使培養(yǎng)細胞發(fā)生染色體數(shù)量變化。隨培養(yǎng)時間的延長，染色 體變異頻率升高，變異的性狀和范圍手擴大。5植物體細胞無性系變異的利用價值及途徑：它是一種重要的遺傳變異 來源，是一種重要的遺傳資源。對于育種有重要的應(yīng)用價值。（四）單倍體育種花藥、花粉的培養(yǎng)在蘋果、柑橘、葡萄、草莓、石刁柏、甜椒、甘藍、天 竺葵等約 20 種園藝植物得到了單倍體植株。在常規(guī)育種中為得到純系材料要 經(jīng)過多代自交，而單倍體育種，經(jīng)染色體加

17、倍后可以迅速獲得純合的二倍體， 大大縮短了育種的世代和年限。（ 五 ） 種質(zhì)保存用植物組織培養(yǎng)技術(shù)保存種質(zhì)具有以下優(yōu)點：（1）在較小的空間內(nèi)可以保存大量的種質(zhì)資源。（ 2）具有較高的繁殖系數(shù)。（3）避免外界不利氣候及其他栽培因素的影響，可常年進行保存。（4）不愛昆蟲、病毒和其他病原體的影響。（5）有利于國際間的種質(zhì)交換與交流。（六）遺傳轉(zhuǎn)化大多數(shù)植物遺傳轉(zhuǎn)化方法需要通過植物組織培養(yǎng)來進行。作業(yè)布置：1植物組織培養(yǎng)的意義何在？2植物組織培養(yǎng)有哪些特點？上課記錄：班 年 月 日第 節(jié) 授課地點 應(yīng)到人數(shù) 人；實到人數(shù)教學(xué)后記：第四節(jié) 植物組織培養(yǎng)的發(fā)展概況及展望一、教學(xué)目標：通過對植物組織培養(yǎng)發(fā)展

18、概況和展望的學(xué)習(xí) , 使同學(xué)們了解植物組 織培養(yǎng)已取得哪些成就，清楚植物組織培養(yǎng)的前景如何。二、教學(xué)效果目標：1、了解植物組織培養(yǎng)的成就；2、清楚組織培養(yǎng)的前景。三、教學(xué)重點：1、了解植物組織培養(yǎng)的成就；2、清楚組織培養(yǎng)的前景。四、教學(xué)難點：1、了解植物組織培養(yǎng)的成就；2、清楚組織培養(yǎng)的前景。五、教學(xué)效果評價：1、為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，不宜采用百分制的方法進行評價，而是采用A、B C、D四個評價等級進行評價。2、評價標準：A、能用自己的語言對植物組織培養(yǎng)的成就進行正確的描述并且對其未來進行展望。能按時按量甚至超量完成作業(yè)，并且無誤。B、能基本用自己的語言對植物組織培養(yǎng)的成就進行正確

19、的描述并且對其未來進行展望。能按時按量完成作業(yè)，基本無誤。C、在老師的指引下或參照課本基本用自己的語言對植物組織培養(yǎng)的成就進行正確的描述并且對其未來進行展望。能按時按量完成作業(yè)，但錯誤較 多。D基本不認真聽課，課堂很隨意，基本不聽老師教導(dǎo)，對所學(xué)內(nèi)容基 本不懂，很少作作業(yè)。六、采用理論教學(xué)。七、教學(xué)時數(shù)：2學(xué)時教學(xué)過程一、新課導(dǎo)入：約（ 10 分鐘）復(fù)習(xí)植物組織培養(yǎng)的技術(shù)理論，提問植物組織培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)取得的成 就？并一起來展望該技術(shù)的未來。二、新課：（約 80 分鐘）板 書：第四節(jié) 植物組織培養(yǎng)的發(fā)展概況及展望一、植物組織培養(yǎng)發(fā)展概況：植物組織培養(yǎng)的研究可以追溯到 20 世紀初期，根據(jù)其發(fā)展情

20、況，大體可 以分為三個時期。1萌芽階段 組織培養(yǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展只是近 50 年的事，但它的整個歷史可以追溯至19世紀末和上世紀初。20世紀初，在Schleiden和Schwann所發(fā)展起來的細胞學(xué)說的推動下， 1902年德國植物學(xué)家 Haberlandt 提出了高等植物的器官和 組織為許多細胞組成的觀點，以及植物細胞全能性的理論，即植物的體細胞， 在適當?shù)臈l件下，具有不斷分裂和繁殖，發(fā)育成完整植株的潛在能力。他首 次發(fā)表了植物離體細胞培養(yǎng)實驗的報告。1912年，Habefiandt的學(xué)生Kotte 和美國的 Robins 在根尖培養(yǎng)中獲得了組織培養(yǎng)的成功。 Kotte 采用了無機鹽、 葡萄糖、

21、蛋白胨、天冬酰胺，及添加各種氨基酸的培養(yǎng)基。 Robins 用含無機 鹽、葡萄糖或果糖的瓊脂培養(yǎng)基，培養(yǎng)了長度為1.453.75cm的豌豆、玉米和棉花的莖尖，形成了一些缺綠的莖和根。2奠基階段自 Haberlandt 的實驗之后，直到 1934年美國的 White 由番茄根建立了 第一個活躍生長的無性繁殖系，并反復(fù)轉(zhuǎn)移到新鮮培養(yǎng)基中繼代培養(yǎng)，使根 的離體培養(yǎng)實驗獲得了真正的成功，并在以后 28年間培養(yǎng)了 1600代。這之 后，White又以小麥根尖為材料，研究了光、溫度、通氣、pH值、培養(yǎng)基組成等各種培養(yǎng)條件對生長的影響，并于 1937年建立了第一個組織培養(yǎng)的綜合 培養(yǎng)基，其成分均為已知化合物

22、，包括 3 種 B 族維生素，即吡哆醇、硫胺素 和煙酸， 該培養(yǎng)基后來被定名為 White 培養(yǎng)基。 與此同時， Gautherer（1934） 在研究山毛柳和黑楊等形成層的組織培養(yǎng)實驗中，提出了B族維生素和生長素對組織培養(yǎng)的重要意義，并于 1939年連續(xù)培養(yǎng)胡蘿卜根形成層獲得首次成 功。同年， White 由煙草種間雜種的瘤組織， Nobecourt 由胡蘿卜均建立了 與上述類似的連續(xù)生長的組織培養(yǎng)物。因此，Gautherer , White和Nobecourt一起被譽為組織培養(yǎng)學(xué)科的奠基人。我們現(xiàn)在所用的培養(yǎng)方法和培養(yǎng)基，基 本上都是由這三位科學(xué)家建立的。后來， White 于 1943年

23、發(fā)表了植物組織 培養(yǎng)手冊專著，使植物組織培養(yǎng)開始成為一門新興的學(xué)科。3快速發(fā)展和應(yīng)用階段40年代Skoog和崔徵在煙草莖切段和髓培養(yǎng)以及器官形成的研究中發(fā)現(xiàn)， 腺嘌呤或腺苷可以解除培養(yǎng)基中生長素（IAA）對芽形成的抑制作用，而能誘 導(dǎo)形成芽，從而明確了腺嘌呤與生長素的比例是控制芽和根形成的主要條件 之一。即這一比例高時，產(chǎn)生芽；這一比例低時，則形成根；相等則不分化。 在尋找促進細胞分裂的物質(zhì)過程中， Miller 等人于 1956年發(fā)現(xiàn)了激動素。 不 久即知道激動素可以代替腺嘌呤促進發(fā)芽，并且效果可增加 3 萬倍。結(jié)果上 述控制器官分化的激素模式變?yōu)榧铀嘏c生長素的比例關(guān)系。這方面的成功 發(fā)現(xiàn)，有力地推動了植物組織培養(yǎng)的發(fā)展。1952年；Morel和Martin通過莖尖分生組織的離體培養(yǎng)，從已受病毒侵 染的大麗花中首次獲得無病毒植株。19351945年Muir把單細胞放在一張鋪 在愈傷組織上面的濾紙上培養(yǎng)，使細胞發(fā)生了分裂，即實施了看護接種技術(shù)， 使單細胞培養(yǎng)獲得初步成功。1960年， Cocking 等人用真菌纖維素酶分離植物原生質(zhì)體獲得成功。 1971 年，Takeb