绪论(园艺).ppt
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1、园艺植物赖钟雄赖钟雄 研究员研究员刘生财刘生财 博士博士组织培养福建农林大学园艺植物生物工程研究所2第一节第一节 植物组织培养的基本概念植物组织培养的基本概念 植物组织培养植物组织培养(plant tissue cultureplant tissue culture)是指)是指无无菌菌和和人工控制人工控制的环境条件下,利用适当的培的环境条件下,利用适当的培养基,对养基,对离体的植物离体的植物器官、组织、细胞及原器官、组织、细胞及原生质体进行培养,使其再生细胞或完整植株生质体进行培养,使其再生细胞或完整植株的技术与方法,通常又称为的技术与方法,通常又称为植物离体培养植物离体培养(plant pl
2、ant in vitroin vitro culture culture)。一、植物组织培养的概念一、植物组织培养的概念器官(器官(organ):根、茎、叶、花、果根、茎、叶、花、果实实、种子、种子组织组织(tissue):花花药药、胚珠、胚、胚乳、形成、胚珠、胚、胚乳、形成层层等等3 二、植物组织培养的特点二、植物组织培养的特点 在多数情况下是利用成分完全确定的在多数情况下是利用成分完全确定的人工培养基人工培养基进行的进行的 在在封闭的容器封闭的容器中进行培养,容器内气体和环中进行培养,容器内气体和环境气体可通过瓶塞或其他封口材料进行交换;境气体可通过瓶塞或其他封口材料进行交换;组织培养的组
3、织培养的环境温度、光照强度和时间环境温度、光照强度和时间等等都是都是人为设定人为设定的的 组织培养的其实材料处于组织培养的其实材料处于离体状态离体状态 通过继代培养可以通过继代培养可以不断增殖不断增殖 123456整个过程都是整个过程都是无菌条件无菌条件下进行的下进行的 4细胞培养细胞培养原生质原生质体培养体培养器官培养器官培养组织培养组织培养对植物体的各部分组织进行离体培养的方法。对植物体的各部分组织进行离体培养的方法。包括分生组包括分生组织、形成层组织、薄壁组织、韧皮部组织、愈伤组织等。织、形成层组织、薄壁组织、韧皮部组织、愈伤组织等。对植物体各种器官及器官原基进行离体培养的方法。对植物体
4、各种器官及器官原基进行离体培养的方法。包括根、茎、叶、花、果实、种子等的培养。包括根、茎、叶、花、果实、种子等的培养。胚胎培养胚胎培养对植物成熟和未成熟胚以及具胚器官进行离体培养的方对植物成熟和未成熟胚以及具胚器官进行离体培养的方法。法。包括幼胚、成熟胚、胚乳、胚珠、子房等的培养。包括幼胚、成熟胚、胚乳、胚珠、子房等的培养。对单个细胞或较小细胞团进行离体培养的方法。对单个细胞或较小细胞团进行离体培养的方法。常用的细常用的细胞有性细胞、叶肉细胞、根尖细胞、韧皮部细胞等。胞有性细胞、叶肉细胞、根尖细胞、韧皮部细胞等。对植物的原生质体进行培养的方法。对植物的原生质体进行培养的方法。包括原生质体、原包
5、括原生质体、原生质体融合体和原生质体的遗传转化体的培养等。生质体融合体和原生质体的遗传转化体的培养等。三、植物组织培养的研究类型和任务三、植物组织培养的研究类型和任务(一)研究类型(一)研究类型5荔枝愈伤组织培养荔枝愈伤组织培养6苋菜茎段离体培养苋菜茎段离体培养7 柿子成熟胚的离体培养与快速繁殖柿子成熟胚的离体培养与快速繁殖8花烛叶片离体快速繁殖花烛叶片离体快速繁殖9大蒜根尖培养及植株再生大蒜根尖培养及植株再生10大蒜试管鳞茎诱导大蒜试管鳞茎诱导11人参细胞人参细胞悬浮培养悬浮培养12非洲紫罗兰原生质体分离、培养及植株再生非洲紫罗兰原生质体分离、培养及植株再生13(二)研究任务(二)研究任务
6、研究离体培养条件下,细胞、组织或器官所需研究离体培养条件下,细胞、组织或器官所需营营养条件和环境条件养条件和环境条件,细胞、组织或器官的,细胞、组织或器官的形态发生和代形态发生和代谢规律谢规律,植物脱毒方法和机理植物脱毒方法和机理,植物特别是一些难繁殖,植物特别是一些难繁殖植物的植物的大量快繁方法大量快繁方法,细胞融合方法和机理细胞融合方法和机理,再生个体再生个体的遗传和变异的遗传和变异,种质资源的离体保存机理和方法种质资源的离体保存机理和方法等。等。14第二节第二节 植物组织培养的形成与发展植物组织培养的形成与发展 1516细胞学说细胞学说 1902年,德国植物学家年,德国植物学家Haber
7、landt提提 出了出了植物细胞全能性学说。植物细胞全能性学说。植物的器官和组织可以不断分割,直植物的器官和组织可以不断分割,直至分到单个细胞而不影响细胞增殖的观点。并设想离体至分到单个细胞而不影响细胞增殖的观点。并设想离体细胞具有再生完整植株的潜力。细胞具有再生完整植株的潜力。18 组织培养作为一门技术,必须具有组织培养作为一门技术,必须具有一定的程序性(一定的程序性(技术模式技术模式)。在这一阶)。在这一阶段植物组织培养建立了段植物组织培养建立了2个与培养技术有个与培养技术有关的重要模式关的重要模式 培养基模式培养基模式 激素调控模式。激素调控模式。19 1934年美国的年美国的White
8、,利用番茄根利用番茄根建立了第一个活跃生长的无性繁殖系,建立了第一个活跃生长的无性繁殖系,发现发现B族维生素对培养的离体根生长具族维生素对培养的离体根生长具有重要作用。有重要作用。创立了创立了White培养基。培养基。1943年年White发表了植物组织培养手册的专著,发表了植物组织培养手册的专著,使植物组织培养开始成为一门新兴的学科。使植物组织培养开始成为一门新兴的学科。P.R.White20 1948 年,年,Skoog和崔徵通过对和崔徵通过对烟草茎切段和髓培养组织的研究,烟草茎切段和髓培养组织的研究,确定了腺嘌呤生长素的比例是确定了腺嘌呤生长素的比例是控制芽和根形成的主要条件之一。控制芽
9、和根形成的主要条件之一。1956年年Miller等发现了激动素。控制等发现了激动素。控制器官分化器官分化的激素模式变为激动素生长素的比例关系的激素模式变为激动素生长素的比例关系。促。促进组培发展。进组培发展。F.Skoog211958年,年,Reinert和和Steward对胡萝卜悬浮培养细对胡萝卜悬浮培养细胞和愈伤组织形成体细胞胚作了报道,用实验科胞和愈伤组织形成体细胞胚作了报道,用实验科学地论证了植物细胞全能性,标志着植物生物技学地论证了植物细胞全能性,标志着植物生物技术快速发展的开始。术快速发展的开始。22Edward C.Cocking 1960年,年,Cocking 等用真菌纤维素酶
10、分离植物原等用真菌纤维素酶分离植物原生质体获得成功。这是植物组织培养的第二次突破生质体获得成功。这是植物组织培养的第二次突破。23 1960年年G.Morel采用兰花的茎采用兰花的茎尖培养,实现了去病毒和快速繁殖尖培养,实现了去病毒和快速繁殖两个目的。这是经过茎尖两个目的。这是经过茎尖原球茎原球茎小植株的方式而再生的。小植株的方式而再生的。G.Morel Morel提出的这种离体无性繁殖方法,其繁殖系提出的这种离体无性繁殖方法,其繁殖系数极高,很快被兰花生产者所采用,迅速建立起兰花数极高,很快被兰花生产者所采用,迅速建立起兰花工业。工业。24 1962年年Marshing和和Skoog在烟草培
11、养中筛选出在烟草培养中筛选出至今仍被广泛使用的至今仍被广泛使用的MS培养基。培养基。1964年,印度科学家年,印度科学家Guha 和和Maheswari 在曼在曼陀罗花药培养中陀罗花药培养中首次由花粉诱导得到了单倍体植株首次由花粉诱导得到了单倍体植株。1971年,年,Takebe 等从烟草原生质体得到再生植等从烟草原生质体得到再生植株,株,首次获得原生质体植株再生成功首次获得原生质体植株再生成功。1972年,年,Carlson 等通过两个烟草物种之间原生等通过两个烟草物种之间原生质体的融合,质体的融合,获得了第一个体细胞杂种植株获得了第一个体细胞杂种植株。25 在在植植物物组组织织培培养养发发
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