生物：12《植物組織培養(yǎng)技術》蘇教版選修

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1、生物：生物：12植物組織培養(yǎng)技術植物組織培養(yǎng)技術蘇教版蘇教版選修選修第1頁/共28頁1.組織培養(yǎng)定義組織培養(yǎng)定義 組織培養(yǎng)是指用無菌方法使植物體的離體器官、組織和細胞在人為提供的條件下生長和發(fā)育的所有培養(yǎng)技術的總稱，也稱之為離體培養(yǎng)。離體培養(yǎng)。第2頁/共28頁2.組織培養(yǎng)的發(fā)展組織培養(yǎng)的發(fā)展植物組織培養(yǎng)是二十世紀發(fā)展起來的新技術。 它的發(fā)展經歷了四個發(fā)展階段：（一）萌芽階段（一）萌芽階段（從20世紀初到30年代中）： 1902年德國植物生理學家Haberlandt提出細胞全能性概念，并首次進行離體細胞培養(yǎng)，但沒有成功。 1904年，Hanning 最先成功地培養(yǎng)了蘿卜和辣根菜的胚。1922年，

2、Knudson 采用胚培養(yǎng)法獲得大量蘭花幼苗。第3頁/共28頁（二）奠基階段（從20世紀30年代末到50年代中）： 1934年，White 用番茄根尖建立起第一個活躍生長的無性繁殖系，從而使非胚器官的培養(yǎng)首先獲得成功。 1939年，Gautherete培養(yǎng)胡蘿卜根小外植體成功。 1943年，White提出了植物細胞“全能性”學說，標志組織培養(yǎng)成為一門新興學科。第4頁/共28頁1952-1953年：美國科學家Steward F.C. 用胡蘿卜根的細胞懸浮培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)單個細胞能象受精卵發(fā)育成胚一樣的途徑，發(fā)育成完整植抹。證實了植物細胞“全能性”學說。第5頁/共28頁（三）快速發(fā)展和應用階段（三）快速

3、發(fā)展和應用階段（從20世紀50年代末到現(xiàn)在） 1960年以來組織培養(yǎng)理論、實踐、技術和方法不斷完善和發(fā)展，并廣泛應用于生物學的許多分支學科。 1960年，Cocking酶解法分離原生質體獲得成功，使植物細胞可以象動物細胞一樣進行細胞融合。 第6頁/共28頁1960年，Morel等人通過對蘭花莖尖進行培養(yǎng)，獲得了快速繁殖的脫毒蘭花，隨后在國內外進行了“蘭花試管苗產業(yè)化”。 1964年，印度學者Guha和Maheshwari成功地培養(yǎng)曼陀羅花藥獲得單倍體再生植株，從而促進了植物花藥培養(yǎng)單倍體育種技術的發(fā)展。第7頁/共28頁3.植物組織培養(yǎng)的基礎理論植物組織培養(yǎng)的基礎理論植物細胞的全能性植物細胞的全

4、能性定義定義：植物細胞具有該植物體全部遺傳的可能性，在一定條件下具有發(fā)育成完整植物體的潛在能力。原理原理：生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質，都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個活細胞都應該具有全能性。差異差異：（1） 受精卵的全能性最高； （2） 受精卵分化后的細胞中，體細胞 的全能性比生殖細胞的低。第8頁/共28頁植物全能性植物全能性的表達的表達離體的植物器官、離體的植物器官、組織、細胞組織、細胞 游離單細胞游離單細胞或原生質體或原生質體胚狀體胚狀體根、芽根、芽 愈傷組織愈傷組織 人工種子人工種子再生植株再生植株 脫脫分分化化 第9頁/共28頁

5、培養(yǎng)條件：培養(yǎng)條件：基本培養(yǎng)基和適宜的植物生長調節(jié)物質，適宜的溫度、空氣、無菌環(huán)境、適合的PH、適時光照等。第10頁/共28頁 脫分化：將分化組織的已停止分裂的細胞從植物體部分的抑制性影響下解脫出來，恢復細胞的分裂活性。 再分化：經脫分化的組織或細胞在一定的培養(yǎng)條件下可有轉變?yōu)楦鞣N不同細胞類型的能力。第11頁/共28頁4.植物組織培養(yǎng)分類愈傷組織培養(yǎng)愈傷組織培養(yǎng)細細 胞胞 培培 養(yǎng)養(yǎng)器器 官官 培培 養(yǎng)養(yǎng)原生質體培養(yǎng)原生質體培養(yǎng)最為常見的組織培養(yǎng)最為常見的組織培養(yǎng)懸浮細胞培養(yǎng)懸浮細胞培養(yǎng)單細胞培養(yǎng)單細胞培養(yǎng)胚、胚乳、珠心、子房、根、莖、胚、胚乳、珠心、子房、根、莖、葉、花和幼果的部分組織的培養(yǎng)

6、葉、花和幼果的部分組織的培養(yǎng)按材料的類別分按材料的類別分第12頁/共28頁愈傷組織培養(yǎng)愈傷組織培養(yǎng) 將外植體接種在人工培養(yǎng)基上，由于植物生長調節(jié)劑的存在，而其細胞脫分化形成愈傷組織，然后通過再分化形成再生植株。它是最為常見的。 第13頁/共28頁器官培養(yǎng)： 將植物的器官如胚、胚乳、珠心、子房、根、莖、葉、花和幼果的部分組織接種在無菌培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)。第14頁/共28頁細胞和原生質體培養(yǎng)： 細胞培養(yǎng)是將植物的單個細胞分離出來，并進行培養(yǎng)，而原生質體培養(yǎng)是指將植物細胞的細胞壁通過機械、物理或化學的方法去除，然后再進行培養(yǎng)。第15頁/共28頁原球莖原球莖-主要是蘭科植物在誘導時，分化出的原初植物形態(tài)

7、，具有完整植株的器官雛形，成苗容易。 胚狀體胚狀體-由愈傷組織或表面形成的許多類似胚的突起，是初步分化的幼小生命體，芽根有共同的維管束，是雙極性結構，起源于單細胞，無嵌合現(xiàn)象，結構完整，可直接形成小植株，成苗率高，去分化難，再分化也很難。 第16頁/共28頁胚狀體與不定芽的區(qū)別胚狀體與不定芽的區(qū)別 胚狀體在組織學上具備以下和不定芽不同的三個特征： 最根本的特征是具有兩極性。 胚狀體的維管組織與外植體的維管組織無解剖結構上的聯(lián)系，而不定芽或不定根往往總是與愈傷組織的維管組織相聯(lián)系。 胚狀體的維管組織的分布是獨立的“v”字形，而不定芽的維管組織無此現(xiàn)象。第17頁/共28頁按培養(yǎng)方法分為按培養(yǎng)方法分

8、為固體培養(yǎng)固體培養(yǎng) 液體培養(yǎng)液體培養(yǎng)看護培養(yǎng)看護培養(yǎng) 微室培養(yǎng)微室培養(yǎng)第18頁/共28頁初代培養(yǎng)初代培養(yǎng)繼代培養(yǎng)繼代培養(yǎng)按培養(yǎng)過程分為按培養(yǎng)過程分為初代培養(yǎng)初代培養(yǎng)繼代培養(yǎng)繼代培養(yǎng)第19頁/共28頁5.植物組織培養(yǎng)應用植物組織培養(yǎng)應用快速繁殖：快速繁殖： 運用組織培養(yǎng)的途徑，一個單株一年可以繁殖幾萬到幾百萬個植株，而且均來自一單一的個體，遺傳性狀一致。例如一株葡萄一年繁殖到3萬多株，一株蘭花一年繁殖到400萬株。第20頁/共28頁種苗脫毒種苗脫毒：由于病毒的感染嚴重影響作物的產量和品質，而利用組織培養(yǎng)技術可以有效地除去植物體內的病毒，得到大量的無病毒種苗。主要的方法是培養(yǎng)植物莖尖分生組織，也可

9、以采用熱處理或加入化學試劑的方法達到脫毒的效果。已經取得成功的有馬鈴薯、草莓、香蕉、葡萄等等。Vi rus el i m i nat i onw hy does t he m eri st em have l ow / no vi rus t i t re? vi rus spreads pri m ari l y t hrough vascul ar syst em -t hi s i s not devel oped i n t he m eri st em m i t osi s and chrom osom e repl i cat i on com pet e w i t h vi

10、rus repl i cat i on hi gh auxi n i n m eri st em i nhi bi t s vi rus repl i cat i on a vi rus “ i nact i vat i ng” syst em has great est act i vi t y i n m eri st emTobacco m eri st emvi rus-f reet i ssuevi rus part i cl esf ound 第21頁/共28頁遠緣雜交：利用組織培養(yǎng)可以使難度很大的遠緣雜交取得成功，從而育成一些罕見的新物種。第22頁/共28頁突變育種：采用組織培養(yǎng)

11、可以直接誘變和篩選出具抗病、抗鹽、高賴氨酸、高蛋白等優(yōu)良性狀的品種基因工程：基因工程：基因工程主要研究DNA的轉導，而基因轉導后必須通過組織培養(yǎng)途徑才能實現(xiàn)植株再生 生物制品：生物制品：有些極其昂貴的生物制品，可以用大規(guī)模培養(yǎng)植物細胞來直接生產 種質保存：種質保存：繁殖量大，省空間，保存時間長第23頁/共28頁1.組織培養(yǎng)定義組織培養(yǎng)定義 組織培養(yǎng)是指用無菌方法使植物體的離體器官、組織和細胞在人為提供的條件下生長和發(fā)育的所有培養(yǎng)技術的總稱，也稱之為離體培養(yǎng)。離體培養(yǎng)。第24頁/共28頁1952-1953年：美國科學家Steward F.C. 用胡蘿卜根的細胞懸浮培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)單個細胞能象受精卵發(fā)育

12、成胚一樣的途徑，發(fā)育成完整植抹。證實了植物細胞“全能性”學說。第25頁/共28頁（三）快速發(fā)展和應用階段（三）快速發(fā)展和應用階段（從20世紀50年代末到現(xiàn)在） 1960年以來組織培養(yǎng)理論、實踐、技術和方法不斷完善和發(fā)展，并廣泛應用于生物學的許多分支學科。 1960年，Cocking酶解法分離原生質體獲得成功，使植物細胞可以象動物細胞一樣進行細胞融合。 第26頁/共28頁 脫分化：將分化組織的已停止分裂的細胞從植物體部分的抑制性影響下解脫出來，恢復細胞的分裂活性。 再分化：經脫分化的組織或細胞在一定的培養(yǎng)條件下可有轉變?yōu)楦鞣N不同細胞類型的能力。第27頁/共28頁細胞和原生質體培養(yǎng)： 細胞培養(yǎng)是將植物的單個細胞分離出來，并進行培養(yǎng)，而原生質體培養(yǎng)是指將植物細胞的細胞壁通過機械、物理或化學的方法去除，然后再進行培養(yǎng)。第28頁/共28頁