植物组织培养技术(一)

应用领域
• 1、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。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。 2、种苗脱毒 针对病毒对农作物造成的严重危害，通过组织 培养可以有效地培育出大量的无病毒种苗。已经取得成功的有马 铃薯、草莓、香蕉、葡萄等等。 3、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。比如辽宁果树研究所利用这 种方法获得苹果与梨的杂交种。 4、突变育种 采用组织培养可以直接诱变和筛选出具抗百度文库、 抗盐、高赖氨酸、高蛋白等优良性状的品种。象中国林科院用逐 步加大培养基中盐的浓度，直接获得耐盐的杨树株系。 5、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。 6、生物制品 有些极其昂贵的生物制品，如抗癌首选药物--紫 杉醇等，可以用大规模培养植物细胞来直接生产。近年国内在红 豆杉组织培养中获得生长量高达0.49gFW/（gFW·d）的细胞系，
植物细胞全能性的表达
• 脱分化（dedifferentiation)：将来自已分 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（redifferentiation):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。
植物组织培养过程
• 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。
• 潜在全能性的原因：基因表达的选择性
• 科学研究表明，处于离体状态的植物活细胞，在一定 的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，就可能 表现出全能性，发育成完整的植株。人工条件下实现 的这一过程，就是植物组织培养。
• ③管理方便，利于工厂化生产和自动化控制 植物组织培养是在一定的场所和环境下，人为提供一定的温度、光照、湿度、 营养、激素等条件，既利于高度集约化和高密度工厂化生产，也利于自动 化控制生产。它是未来农业工厂化育苗的发展方向。它与盆栽、田间栽培 等相比省去了中耕除草、浇水施肥、防治病虫害等一系列繁杂劳动，可以
离体的植物 脱分化 器官、组织、
细胞
愈 再分化 根 伤
组
织
芽
植 物 体
植物组织培养条件：
含有全部营养成分的培养基、一定的温度、 空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。
植物组织培养特点
• ①培养条件可以人为控制 组织培养采用的植物材料完全是在人为提供的培养基质和小气候环境条件下 进行生长，摆脱了大自然中四季、昼夜的变化以及灾害性气候的不利影响， 且条件均一，对植物生长极为有利，便于稳定地进行周年培养生产。
• 愈伤组织（callus）在人工培养基上由外植体上 形成的一团无序生长状态的薄壁细胞。
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植物组织培养的理论基础——
植物细胞的全能性
• 植物细胞的全能性（totipotent)：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。
植物组织培养技术 Plant tissue culture
植物组织培养简介
定义：离体（in vitro)条件下利用人 工培养条件在无菌情况下培养、生长、 发育再生出完整植株的过程。
• 植物组织培养是二十世纪发展起来的 新技术，近三十年来由于组织培养基础 理论研究的深入，发展极为迅速，发表 的文献浩如烟海，几乎以植物为研究对 象的各个分支学科都在广泛进行组织培 养。
每升细胞培养物中紫杉醇的产量可达0.25mg。
植物组织培养的分类
• 外植体（explant)：由活体（in vivo)植物体上 提取下来的，接种在培养基上的无菌细胞、组 织、器官等。
• 广义的组织培养依外植体不同，可分为：器官 培养（organ culture）、茎尖分生组织培养 (shoot tip culture,shoot apex culture,apical meristem culture)、愈伤组织培养(calluse cultrue)、细胞培养(cell culture)、原生质体培养 (protoplast culture)
• ②生长周期短，繁殖率高 植物组织培养是由于人为控制培养条件，根据不同植物不同部位的不同要求 而提供不同的培养条件，因此生长较快。另外，植株也比较小，往往20— 30d为一个周期。所以，虽然植物组织培养需要一定设备及能源消耗，但由 于植物材料能按几何级数繁殖生产，故总体来说成本低廉，且能及时提供
规格一致的优质种苗或脱病毒种苗。
发展简史
• 1838-1839年，德国科学家Schleide 和Schwann发表了细胞学 说，奠定了组织培养的理论基础。 1902年，德国植物学家Haberlandt 根据细胞学说，提出单个 细胞的植物细胞全能性（totipotency）理论。 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。 1934年，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。 1958年，英国科学家Steward 等用胡萝卜根的愈伤组织细胞 进行悬浮培养，成功诱导出胚状体并分化为完整的小植株，不但 使细胞全能性理论得到证实，而且为组织培养的技术程序奠定了 基础。 1962年，Murashinge 和Skoog 在烟草培养中筛选出至今仍 被广泛使用的MS培养基。 1964-1966年，印度科学家Guha 和Maheswari 在曼陀罗花 药培养中首次由花粉诱导得到了单倍体植株。 1972年，Carlson 通过两个种的烟草原生质体融合培养，获 得了第一个体细胞杂交的杂种植株。……
大大节省人力、物力及田间种植所需要的土地。
第二章 组织培养实验技术
第一节 实 验 室