植物细胞组织培养

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三、植物组织培养的生理依据
植物生长调节物质对于植物细胞组织的分化和决定具 有关键性作用。它包括：生长素类、细胞分裂素类、 赤霉素、脱落酸、乙烯等
生长素类主要用于愈伤组织的形成，体细胞胚的产生及试管 苗的生根。常用的有2,4-D、NAA、IBA、IAA等。其作用强 弱为2,4-D>NAA>IBA>IAA。
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第二节 植物组织培养发展简史
1957年，Skoog和Miller提出植物激素控制
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第二节 植物组织培养发展简史
1953-1954年缪尔（Muir）把单细胞放在一张铺在愈伤组 织上面的滤纸上培养，使细胞发生了分裂，即实施了看护接种 技术，使单细胞培养获得初步成功。
1955年米勒（Miller）等人发现了激动素（kinetin）。不 久即知道激动素可以代替腺嘌呤促进发芽，并且效果可增加3 万倍。
（狭义）组织培养：指用植物各部分组织，
如形成层、薄壁组织、叶肉组织、胚乳等进 行培养获得再生植株，也指在培养过程中从
各器官上产生愈伤组织的培养，愈伤组织再
经过再分化形成再生植物。
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愈伤组织（callus）
原指植物在受伤之后于伤 口表面形成的一团薄壁细胞， 在组培中则指在离体培养过程 中形成的具有分生能力的一团 不规则细胞，多在植物体切面 上产生。
即细胞分裂素与生长素比例高时，产生芽；这一比例低时， 则形成根；相等则不分化，形成愈伤组织。
——器官分化的植物激素控制理论
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第二节 植物组织培养发展简史
50年代开始以后，组织培养研究日趋繁荣， 10年当中引人注目的进展主要有7项：
1952年，莫雷尔（Morel）和马丁（Martin） 通过茎尖分生组织的离体培养，从已受病毒侵染的 大丽花中首次获得无病毒植株；
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因此，Gautheret，White和Nobecourt一起被誉为组织培 养学科的奠基人。我们现在所用的培养方法和培养基，基 本上都是由这三位科学家建立的。他们三人的贡献在于： 一是认识了B族维生素对植物生长的重要意义；二是发现 了生长素是一种天然的生长调节物质。
壁的原生质体的培养。
原生质体培养
非融合培养
融合培养
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三、植物组织培养的生理依据
细胞全能性(cell totipotency)：植物体的每一个 细胞都携带有一套完整的基因组，并具有发育 成为完整植株的潜在能力。
植物细胞的再生性——是指在植物中很多是靠 种子生长来产生完整的植株，但也有不少可通 过根、茎、叶等器官再生而成为完整的植株的 特性。
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5.初代培养：
芽、茎段、叶片、花、器官等 外植体在离体培养条件下诱导愈伤 组织、侧芽或不定芽、胚状体过程
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6.继代培养： 更换新鲜培养基来
繁殖同种类型的材料（愈伤组织、 芽）。
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7.生根培养：将芽苗转接到生 根培养基上培养成为完整植株 的过程。
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第二节 植物组织培养发展简史
植物组织培养发展简史可划分为三个阶段： 一、探索阶段 二、奠基阶段 三、迅速发展阶段
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第二节 植物组织培养发展简史
一、探索阶段（上世纪初至上世纪30年代中） 1902年德国著名的植物生理学家和植物学家
哈伯兰特（Haberlandt） 在Schleiden和Schwann 的细胞学说的推动下，提出了高等植物细胞全能 性理论。它是植物组织培养的理论依据，对植物 组织培养的发展起了先导作用。
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二、植物组织培养的分类
1. 培养基
固体培养 液体培养
固体培养
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液体培养
二、植物组织培养的分类
2、组织培养按培养对象可分为 （外植体）
植株培养 器官培养 组织培养 细胞培养 原生质体培养
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1. 植株培养(plant culture)：对完整植 株材料的培养。
种子培养
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3. 组织或愈伤组织培养(tissue， callus culture) ：是对植物体的各部分
组织进行培养，如茎尖分生组织、形成层、 木质部、韧皮部、表皮组织、胚乳组织和薄 壁组织等等；或对由植物器官培养产生的愈 伤组织进行培养，二者均通过再分化诱导形 成植株.
分生组织培养
半叶，当时植物细胞全能性的概念还没有完全
确定，但基于对自然状态下某些植物可以通过
无性繁殖产生后代的观察，人们便产生了这样
一种想法即能否将植物体的一部分在适当的条
件下培养成一个完整的植物体，为此许多植物
科学工作者开始了培养植物组织的尝试。
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19世纪30年代，德国植物学家施莱登(M.J.Schleiden， 1804—1881) 和 德 国 动 物 学 家 施 旺 (T.Schwann,1810— 1882)创立了细胞学说：
★植物细胞全能性（Cellular totipotency）： 任何具有完整细胞核的植物细胞，都拥有形成
一个完整植珠所必须的全部遗传信息和发育成完 整植株的能力。
（Haberlandt, 1902）
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细胞全能性证实？
1958年，Steward和Shantz
胡萝卜根韧皮部细胞
悬浮培养
后来，White于1943年发表了《植物组织培养手册》专著， 使植物组织培养开始成为一门新兴的学科。
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40年代斯库克（Skoog）和崔澂在烟草茎切段 和髓培养以及器官形成的研究中发现，腺嘌呤或 腺苷可以解除培养基中生长素(IAA)对芽形成的抑 制作用，而能诱导形成芽，从而明确了腺嘌呤与 生长素的比例是控制芽和根形成的主要条件之一。
主要有:
➢ 原生质体（Protoplast）培养 ➢ 悬浮细胞培养 ➢ 组织（愈伤组织Callus、茎尖分生组织）培
养 ➢ 器官（胚，花药，子房，根和茎）培养
其中最常见的是愈伤组织培养。
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植物细胞组织培养范畴：
（广义）又叫离体培养：指从植物体分离出 符合需要的组织、器官或细胞、原生质体等， 通过无菌操作，在人工控制条件下进行培养 以获得再生的完整植株或生产具有经济价值 的其他产品的技术。
在离体（in vitro）条件下利用人工培养基（medium）对 植物器官、组织、细胞、原生质体等进行培养，使其 长成完整的植株。
通过无菌操作分离植物体的一部分（外植体 explant），接种到培养基上，在人工控制的条件下（包 括营养、激素、温度、光照、湿度）进行培养，使其 产生完整植株的过程。
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第一章 绪 论
讲授内容
第一节 植物组织培养的一般概念 第二节 植物组织培养的发展 第三节 植物组织培养的应用
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第一节 植物组织培养的一般概念
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一、植物细胞组织培养的概念（P1）
★ 植物细胞组织培养（Plant Cell and Tissue Culture）：是指
组织培养
薄壁组织培养 输导组织培养
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4. 细胞培养(cell culture)：是对由愈伤
组织等进行液体振荡培养所得到的能保持较 好分散性的离体单细胞或花粉单细胞或很小 的细胞团的培养.
细胞培养
看平 护板 培培 养养
悬微 浮室 培培 养养
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5. 原生质体培养(proplast culture)：是用酶及物理方法除去细胞
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• 外植体（explant）：在植物细胞组织培养中，由活体
（in vivo）植物体上取下来的，接种在培养基上无菌细胞、 组织器官等用于离体培养的材料。
分生组织
组织
成熟组织
花梗
种子胚胚乳子叶
胚珠
胚轴
原生质体
花粉
子房 花器 花托
花药 苞片
果实
根茎
芽
叶柄 叶 幼苗
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之后，White又以小麦根尖为材料，研究了光、温度、通气、pH值、 培养基组成等各种培养条件对生长的影响，并于1937年建立了第一个组 织培养的综合培养基，其成分均为已知化合物，包括3种B族维生素，即 吡哆醇、硫胺素和烟酸，该培养基后来被定名为White培养基。
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第二节 植物组织培养发展简史
细胞分裂素类则有促进细胞的分裂与分化，延迟组织的衰老， 促进芽的产生等作用。常用的有Zip(异戊烯腺嘌呤)、KT、6BA、ZT等作用强弱顺序为。Zip>KT>6-BA>ZT。
赤霉素则有促进已分化的芽伸长生长，打破种子休眠的作用。 常用的为GA3。
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四、植物组织培养的原理
植株培养
扦插苗培养 种子苗培养
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2. 器官培养(organ culture): 即离体器 官的培养。
根据作用和需要的不同，可以包括分离茎尖、茎 段、根尖、叶片、叶原基、子叶、花瓣、雄蕊、雌蕊、 胚珠、胚、子房、果实等外植体的培养。
器官培养
根系培养
茎段培养
叶片培养
花器培养
果实培养
① 细胞是有机体， 一切动植物都是由单细胞发育而来， 即生物是由细胞和细 胞的产物所组成； ② 所有细胞在结构和组成上基本相似； ③ 新细胞是由已存在的细胞分裂而来； ④ 生物的疾病是因为其细胞机能失常。
根据这一学说，如果给细胞提供和生物体内一样的条 件，每个细胞都应该能够独立生活。
对组织培养技术的诞生起到了极大的推动作用。
与此同时，高特里特（Gautheret） (1934)在研究山毛柳 和黑杨等形成层的组织培养实验中，提出了B族维生素和生 长素对组织培养的重要意义，并于1939年连续培养胡萝卜根 形成层获得首次成功。
同 年 ， White 由 烟 草 种 间 杂 种 的 瘤 组 织 ， 诺 比 考 特 （Nobecourt）由胡萝卜均建立了与上述类似的连续生长的 组织培养物。
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8.驯化移栽：组培苗经人工炼苗后移 栽到驯化苗床上使之适应露地或保护 地条件的过程。
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绪论
第二节 植物细胞组织培养发展简史
组织培养技术的蓬勃发展只是近 50年的事，但它的整个历史可以追溯 至19世纪末和上世纪初。
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第二节 植物组织培养发展简史

植物组织培养与细胞培养开始于19世纪后
Laibach（1925,1929）亚麻种间杂种胚培养成功，证 明胚培养在植物远缘杂交上可利用；
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第二节 植物组织培养发展简史
二、奠基阶段（30年代中至50年代末）
1934年美国的怀特（White）由番茄根建立了第一个活跃生长的无性 繁殖系，并反复转移到新鲜培养基中继代培养，使根的离体培养实验获 得了真正的成功，并在以后28年间培养了1600代。
体细胞胚
诱导
证实
完整小植株
全能性
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1.分化（differentiation）:
细胞在分裂过程中发生结 构和功能上的改变，从而在个 体发育中形成各类组织和器官 完成整个生活周期。
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2.脱分化(dedifferentiation): 在细胞组织培养中，一个成熟细胞或
植物细胞全能性的理论：即植物的体细胞，在适当的条件 下，具有不断分裂和繁殖，发育成完整植株的潜在能力。
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第二节 植物组织培养发展简史
1904年，Hanning培养萝卜和辣根菜的胚成功；
1912年，Haberlandt的学生科特（Kotte）和美国的 罗布林（Robins）在根尖培养中获得了组织培养的成功。 Kotte采用了无机盐、葡萄糖、蛋白胨、天冬酰胺，及添加 各种氨基酸的培养基。Robins用含无机盐、葡萄糖或果糖 的琼脂培养基，培养了长度为1.45-3.75cm的豌豆、玉米和 棉花的茎尖，形成了一些缺绿的茎和根。
分化细胞转变恢复分生能力成为分生 状态的过程，即形成愈伤组织的过程。
3.再分化(redifferentiation): 植物的成熟细胞经历了脱分化后，即
形成愈伤组织能再形成完整的植株， 这一过程叫做脱分化。
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4.植物组织培养一般过程
初
继
生
驯
代
代
根
化
培
培
培
移
养
养
养
栽
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