大學(xué)課程植物組織培養(yǎng)1緒論組培課件

1、第一章 緒論（1）生物技術(shù)及細(xì)胞工程概論（2）植物組織培養(yǎng)的一般概念（3）植物組織培養(yǎng)的發(fā)展簡(jiǎn)史（4）組織培養(yǎng)在工農(nóng)醫(yī)方面的應(yīng)用（5）學(xué)習(xí)注意事項(xiàng)（實(shí)踐性強(qiáng)，植物學(xué)、細(xì)胞學(xué)、發(fā)育生物學(xué)的綜合應(yīng)用） 一 細(xì)胞工程在現(xiàn)代生物技術(shù)中的地位 1 關(guān)于現(xiàn)代生物技術(shù)的含義： 生物技術(shù)是在細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)代工程學(xué)的方法和原理而發(fā)展起來的一門綜合性科學(xué)技術(shù)。 生物技術(shù)以生物科學(xué)為基礎(chǔ)，利用生物體的特性和功能，設(shè)計(jì)或構(gòu)建具有預(yù)期性狀的新物種或新品系，以及與工程原理相結(jié)合進(jìn)行加工生產(chǎn)，為社會(huì)提供商品和服務(wù)的一個(gè)綜合性技術(shù)體系。 2現(xiàn)代生物技術(shù)的內(nèi)容：現(xiàn)階段的生物技術(shù)大致可分為兩大體系：A 生物控

2、制和改造技術(shù)：基因工程細(xì)胞工程發(fā)酵工程酶工程蛋白質(zhì)工程B 生物模擬技術(shù)：生物機(jī)體和功能模擬技術(shù)人工生物系統(tǒng)技術(shù) 圖解 細(xì)胞工程在生物技術(shù)中的地位 工程菌 發(fā)酵工程 基因工程 微生物 蛋白質(zhì)或酶 蛋白質(zhì)或酶工程 產(chǎn)品動(dòng)植物 細(xì)胞工程 優(yōu)良動(dòng)、植物品系 3 細(xì)胞工程的實(shí)踐意義改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)動(dòng)植物品種改良工業(yè)，天然產(chǎn)物提取等醫(yī)藥 生物醫(yī)藥開發(fā)基因工程藥物生產(chǎn) 二 植物組織培養(yǎng)的一般概念和分類1 相關(guān)概念 1）細(xì)胞全能性（Totipotent） ： 任何具有完整的細(xì)胞核的植物細(xì)胞（也包括動(dòng)物細(xì)胞），都具有一個(gè)完整植株所必須的全部遺傳信息，都具有發(fā)育成為完整植株的潛在能力。2 ）分化 （Differe

3、ntiation） 簡(jiǎn)單地說，分化是指分生細(xì)胞特化的過程。在組織培養(yǎng)過程中 分化是指將已經(jīng)脫分化的細(xì)胞再次誘導(dǎo)使其轉(zhuǎn)化為分化狀態(tài)的過程。有時(shí)也稱為再分化，通常愈傷組織再芽、莖、根的過程就是分化。3） 脫分化（Dedifferentiation） 一個(gè)成熟細(xì)胞（非胚性）轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚鸂顟B(tài)（胚性）的過程叫脫分化。 4） 植物組織培養(yǎng)(Plant cell ,tissue and organ culture): 利用植物離體器官、組織或細(xì)胞（包括原生質(zhì)體），在適宜的人工培養(yǎng)基上和無菌條件下進(jìn)行培養(yǎng)，使其生長、增殖、進(jìn)而發(fā)育成小植株的方法，也叫植物細(xì)胞工程（Plant cell engineering）。

4、狹義的植物組織培養(yǎng)往往僅指愈傷組織培養(yǎng)，而廣義的組織培養(yǎng)則是指各種類型的植物無菌培養(yǎng)技術(shù)?，F(xiàn)在，一般指其廣義技術(shù)，它包括胚胎培養(yǎng)、莖尖培養(yǎng)、愈傷組織培養(yǎng)、細(xì)胞培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)、花藥培養(yǎng)、轉(zhuǎn)基因等。5 ）外植體（Explant） 取自植物用于組織培養(yǎng)的活的植物細(xì)胞或組織切段。 6） 繼代培養(yǎng)（subculture）： 對(duì)來自于外植體所誘導(dǎo)的培養(yǎng)物（包括細(xì)胞、組織等）通過更換新鮮培養(yǎng)基及不斷、切割或分離，進(jìn)行連續(xù)多代的培養(yǎng)，稱為繼代培養(yǎng)。7）愈傷組織(callus,calli)： 愈傷組織原是指植物受傷以后于傷口表面形成的一團(tuán)薄壁細(xì)胞，在組織培養(yǎng)技術(shù)中，是指外植體在人工培養(yǎng)基上誘導(dǎo)產(chǎn)生的無序生長

5、的薄壁細(xì)胞團(tuán)。 2 幾種培養(yǎng)類型及相關(guān)關(guān)系圖解 外植體（莖、葉、根、胚、花藥等等） 叢生芽、莖（莖及莖尖）植物 快繁、脫毒 遺傳轉(zhuǎn)化愈傷組織無性系篩選原生質(zhì)體培養(yǎng)體細(xì)胞融合 懸浮細(xì)胞培養(yǎng)次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn) 單倍體 （花藥培養(yǎng) ） 單倍體育種 三倍體（胚乳培養(yǎng)）多倍體育種 胚培養(yǎng)胚挽救、遠(yuǎn)源雜交 快繁快繁的桃樹茶花的室內(nèi)快繁藍(lán)漿果的快繁愈傷組織的誘導(dǎo)和植株再生從草坪草愈傷組織再生出新的植株。 莖尖培養(yǎng)原生質(zhì)體培養(yǎng)及體細(xì)胞雜交Plant protoplasts 三 植物組織培養(yǎng)的發(fā)展簡(jiǎn)史 A 探索階段（從20世紀(jì)初到20世紀(jì)30年代） 古代人們樸素地運(yùn)用無性繁殖技術(shù) 1756年。Moncean首先發(fā)

6、現(xiàn)植物在受傷愈合的皮層能產(chǎn)生芽，因而預(yù)言這一途 徑可以成為一種繁殖途徑（事實(shí)上是一種脫分化愈傷組織的再分化） 1922年， (在細(xì)胞學(xué)說的推動(dòng)下) Haberlandt提出了細(xì)胞全能學(xué)說，進(jìn)行了植物（小野芝麻、風(fēng)眼蘭、萬年青等）葉肉細(xì)胞、髓細(xì)胞、腺毛細(xì)胞、氣孔保衛(wèi)細(xì)胞、表皮細(xì)胞的培養(yǎng)（在加入蔗糖的Knop溶液）實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞的生長、細(xì)胞壁的加厚和淀粉的形成；但沒有發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的分裂）1904年Hannig（在無機(jī)鹽和蔗糖溶液中）進(jìn)行了植物（蘿卜和辣椒）的離體幼胚培養(yǎng)，獲得了成熟胚；Laibach(1925,1929)把由亞麻種間雜交形成的不能成活的種子的胚，離體培養(yǎng)至成熟；1922年，Hab

7、erlandtde 的學(xué)生Robbins和 Kotte分別進(jìn)行了離體根尖培養(yǎng)（采用無機(jī)鹽、葡萄糖和各種氨基酸培養(yǎng)玉米和豌豆的根尖，結(jié)果形成了能進(jìn)行有限生長的缺綠的葉和根）B 奠基階段（從20世紀(jì)30年代到20世紀(jì)50年代中）1934年美國植物生理學(xué)家White培養(yǎng)番茄的根建立了活躍生長的無性繁殖系，并能進(jìn)行繼代培養(yǎng)，在以后的28年間轉(zhuǎn)接培養(yǎng)1600代以上，利用這些根系培養(yǎng)物，他們有效的研究了光、溫、pH、培養(yǎng)基組分對(duì)根培養(yǎng)物生長的影響，為以后的棉花等植物的組織培養(yǎng)技術(shù)的成熟奠定了基礎(chǔ)，1937年他們首先配制出適合于根生長的綜合培養(yǎng)基（White培養(yǎng)基），并發(fā)現(xiàn)了B族維生素對(duì)離體根生長的重要性。

8、法國的Cauthert和Nobeccourt培養(yǎng)樹木形成層和植物塊根形成層，分化和繼代獲得成功White、Cauthert和Nobeccourt確立的植物組織培養(yǎng)的基本方法成為以后各種植物組織培養(yǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)。1943年White出版了“植物組織培養(yǎng)手冊(cè)”，從而顯示植物組織培養(yǎng) 成為一門新興學(xué)科。40年代-50年代人們對(duì)培養(yǎng)條件（包括無機(jī)鹽、維生素、植物激素）進(jìn)行了大量的研究工作，發(fā)現(xiàn)了離體培養(yǎng)中培養(yǎng)條件的一些共性規(guī)律，奠定了植物組織培養(yǎng)學(xué)科的基礎(chǔ)。Skoog就嘌呤類物質(zhì)對(duì)培養(yǎng)物影響的研究；Overbeek就椰子汁對(duì)培養(yǎng)物影響的研究；Miller就激動(dòng)素類對(duì)培養(yǎng)物影響的研究；Skoog和Mill

9、er就生長素和細(xì)胞分裂素類物質(zhì)的比例對(duì)培養(yǎng)物分化影響的研究；1953年Muir進(jìn)行單細(xì)胞培養(yǎng)獲得成功1958年，Steward等報(bào)道了在胡蘿卜愈傷組織中獲得了體細(xì)胞胚，首次通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了Haberlandt的細(xì)胞全能學(xué)說 C 發(fā)展和應(yīng)用階段（從20世紀(jì)60年代至今） 自從20世紀(jì)50年代以來，植物組織培養(yǎng)得以迅速發(fā)展，形成了較為完善的理論和技術(shù)體系。大量的植物物種的脫分化愈傷誘導(dǎo)獲得再生苗。單倍體育種、無菌苗的獲得和快繁、原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交、脫毒等技術(shù)都有很大提高。人工種子的研究、遺傳轉(zhuǎn)化、無性系篩選、轉(zhuǎn)基因植物研究、次生物質(zhì)生產(chǎn)等，也得到了廣泛的開展。 1958年，Steward等以胡蘿卜為材料，首次通過試驗(yàn)征實(shí)了haberlandt關(guān)于細(xì)胞全能性的設(shè)想，成為了植物組織培養(yǎng)研究歷史上的一個(gè)里程碑。1960年原生質(zhì)體培養(yǎng) Cooking 用真菌纖維素酶分離植物原生質(zhì)體獲得成功。 1960年植物脫毒技術(shù)和快繁 利用蘭花莖尖培養(yǎng)進(jìn)行快繁和脫毒 1964年花藥培養(yǎng)成功獲得單倍體 培養(yǎng)基的不斷改進(jìn)四 植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用1農(nóng)業(yè) 快繁、脫毒、無性系篩選、體細(xì)胞雜交人工種子遠(yuǎn)緣雜交遺傳轉(zhuǎn)化種質(zhì)保存和交換2