植物組織培養(yǎng)總結(jié)

1、1緒論緒論1.1植物組織培養(yǎng)的一般概念植物組織培養(yǎng)的一般概念?廣義的組織培養(yǎng)，廣義的組織培養(yǎng)，不僅包括在無(wú)菌條件下利用人工培養(yǎng)基對(duì)植物組織的培養(yǎng)，而且包括對(duì)原生質(zhì)體、懸浮細(xì)胞和植物器官的培養(yǎng)。?Gambg曾根據(jù)所培養(yǎng)的植物材料的不同，把組織培養(yǎng)分為5種類(lèi)型種類(lèi)型，即愈傷組織培養(yǎng)，懸浮細(xì)胞培養(yǎng)、器官培養(yǎng)(胚、花藥、子房、根和莖的培養(yǎng)等)、莖尖分生組織培養(yǎng)和原生質(zhì)體培養(yǎng)。其中愈傷組織培養(yǎng)是一種最常見(jiàn)的培養(yǎng)形式。?所謂愈傷組織所謂愈傷組織，原

2、是指植物在受傷之后于傷口表面形成的一團(tuán)薄壁細(xì)胞，在組織培養(yǎng)中，則指在人工培養(yǎng)基上由外植體長(zhǎng)出來(lái)的一團(tuán)無(wú)序生長(zhǎng)的薄壁細(xì)胞。?愈傷組織培養(yǎng)所以是一種最常見(jiàn)的培養(yǎng)形式，是因?yàn)槌o尖分生組織培養(yǎng)和一部分器官培養(yǎng)以外，其他幾種培養(yǎng)形式最終也都要經(jīng)歷愈傷組織才能產(chǎn)生再生植株，此外，愈傷組織還常常是懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞和原生質(zhì)體的來(lái)源。?在組織培養(yǎng)中，當(dāng)我們把分化組織中的不分裂的靜止細(xì)胞，放在一種能促進(jìn)細(xì)胞增殖的培養(yǎng)基上以后，細(xì)胞內(nèi)就會(huì)發(fā)生某些變化，從而使

3、細(xì)胞進(jìn)入分裂狀態(tài)。一個(gè)成熟細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚鸂顟B(tài)的過(guò)程叫做脫分化。脫分化。?在組織培養(yǎng)中，我們把由活植物體上切取下來(lái)以進(jìn)行培養(yǎng)的那部分組織或器官叫做外植體。植體。?一個(gè)成熟的植物細(xì)胞經(jīng)歷了脫分化后之所以還能再分化而形成完整的植株，是因?yàn)檫@些細(xì)胞具有全能性。所謂全能性全能性，就是說(shuō)，任何具有完整的細(xì)胞核的植物細(xì)胞，都擁有形成一個(gè)完整植株所必需的全部遺傳信息。對(duì)已分化的細(xì)胞的全能性的實(shí)驗(yàn)研究表明，至少在某些情況下，發(fā)育和分化過(guò)程并不導(dǎo)致細(xì)胞中遺

4、傳信息的丟失或不可逆的鈍化，所涉及的只是這些遺傳信息表達(dá)調(diào)控機(jī)制的改變。?有關(guān)全能性的肯定實(shí)驗(yàn)證據(jù)是Steward等人(1958)在以胡蘿卜根組織為外植體的組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中得到的。當(dāng)他們把栽培胡蘿卜次生韌皮部薄片培養(yǎng)在一種含有椰子汁的固體培養(yǎng)基上時(shí)，產(chǎn)生了由簡(jiǎn)單的薄壁細(xì)胞組成的愈傷組織。把這些愈傷組織轉(zhuǎn)入到成分相同的液體培養(yǎng)基中并不斷振蕩，又產(chǎn)生了由單個(gè)細(xì)胞和小細(xì)胞團(tuán)組成的懸浮液。?經(jīng)過(guò)對(duì)這些細(xì)胞和大小不同的細(xì)胞團(tuán)的顯微鏡檢確定，細(xì)胞團(tuán)是

5、那些從愈傷組織上散落下來(lái)的單個(gè)細(xì)胞發(fā)生分裂后但子細(xì)胞沒(méi)有分離的產(chǎn)物。若不繼代，由于這些細(xì)胞團(tuán)在培養(yǎng)基中繼續(xù)生長(zhǎng)，結(jié)果就會(huì)在上面出現(xiàn)根原基。當(dāng)把長(zhǎng)了根的細(xì)胞團(tuán)轉(zhuǎn)到固體培養(yǎng)基表面上以后，隨著莖芽的出現(xiàn)形成了一個(gè)完整的小植株，從而證實(shí)了細(xì)胞的全能性。?全能性全能性只是一種可能性，由以上的介紹我們可以看到，要把這種可能性變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)性必須滿(mǎn)足兩個(gè)條件滿(mǎn)足兩個(gè)條件：一是要把這些細(xì)胞從植物體其余部分的抑制性影響下解脫出來(lái)，也就是說(shuō)必須使這部分細(xì)胞處于離

6、體的條件下，二是要給予它們適當(dāng)?shù)拇碳?，即給予它們一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并使它們受到一定的激素的作用。?一個(gè)已分化的細(xì)胞要表現(xiàn)它的全能性，必須經(jīng)歷上面所說(shuō)的兩個(gè)過(guò)程，即首先要經(jīng)歷脫分化過(guò)程，然后再經(jīng)歷再分化過(guò)程。?通過(guò)胚狀體途徑產(chǎn)生再生植株有3個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)，首先，在一個(gè)培養(yǎng)物上所能產(chǎn)生的胚首先，在一個(gè)培養(yǎng)物上所能產(chǎn)生的胚狀體數(shù)目狀體數(shù)目往往比不定芽的數(shù)目多(例如在一個(gè)離體培養(yǎng)的煙草花藥上可以產(chǎn)生200個(gè)以上的胚狀體)其次，胚狀體形成的速度快其次

7、，胚狀體形成的速度快，第三，胚狀體結(jié)構(gòu)完整，第三，胚狀體結(jié)構(gòu)完整，一旦形成，一般都可直接萌發(fā)形成小植株，因此成苗率較高。12植物組織培養(yǎng)的發(fā)展簡(jiǎn)史植物組織培養(yǎng)的發(fā)展簡(jiǎn)史?雖然組織培養(yǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展只是近五十年來(lái)的事，但它的整個(gè)歷史可以追溯到十九世紀(jì)末和二十世紀(jì)初。?從那時(shí)起到現(xiàn)在，組織培養(yǎng)的發(fā)展過(guò)程大致可以分為三個(gè)階段：121探索階段探索階段(二十世紀(jì)初至二十世紀(jì)初至30年代中年代中)?本世紀(jì)初，在Schleiden和Schwann所發(fā)

8、展起來(lái)的細(xì)胞學(xué)說(shuō)的推動(dòng)下，德國(guó)植物生理學(xué)德國(guó)植物生理學(xué)家Haberlt提出了高等植物的器官和組織可以不斷分割，直至分到單個(gè)細(xì)胞的觀提出了高等植物的器官和組織可以不斷分割，直至分到單個(gè)細(xì)胞的觀點(diǎn)。點(diǎn)。為了論證這一觀點(diǎn)，他在加入了蔗糖的Knop溶液中培養(yǎng)單個(gè)離體細(xì)胞，所選用的材料是小野芝麻和鳳眼蘭的柵欄組織和虎眼萬(wàn)年青屬植物的表皮細(xì)胞等。遺憾的是，雖然在柵欄細(xì)胞中他明顯看到了細(xì)胞的生長(zhǎng)、細(xì)胞壁的加厚和淀粉的形成等，但沒(méi)有一個(gè)細(xì)胞在培養(yǎng)中能夠

9、發(fā)生分裂。?Haberlt實(shí)驗(yàn)失敗的原因，實(shí)驗(yàn)失敗的原因，現(xiàn)在看來(lái)主要在于兩點(diǎn)：第一，他所選用的實(shí)驗(yàn)材料都是已經(jīng)高度分化了的細(xì)胞，第二，所用的培養(yǎng)基過(guò)于簡(jiǎn)單，特別是培養(yǎng)基中沒(méi)有包含誘導(dǎo)成熟細(xì)胞分裂所必需的生長(zhǎng)激素，這是因?yàn)樯L(zhǎng)激素在當(dāng)時(shí)還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。然而，做為植物組織培養(yǎng)的先驅(qū)者，Haberlt的貢獻(xiàn)不僅在于首次進(jìn)行了離體細(xì)胞培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)，而且在其1902年發(fā)表的“植物離體細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)”的報(bào)告中，還提出了胚囊液在組織培養(yǎng)中的作用和看護(hù)培養(yǎng)法

10、等科學(xué)的預(yù)見(jiàn)。?自Haberlt的實(shí)驗(yàn)之后，直到1934年White培養(yǎng)番茄離體根尖的成功，在其間的32年時(shí)間里，植物組織培養(yǎng)技術(shù)幾乎沒(méi)有什么進(jìn)展，只是在以下兩個(gè)方面進(jìn)行了一些初步的探索。?Laibach(1925，1929)把由亞麻種間雜交形成的不能成活的種子中的胚剖出，在人工培養(yǎng)基上培養(yǎng)至成熟，從而證明了胚培養(yǎng)在植物遠(yuǎn)緣雜交中利用的可能性；122奠基階段奠基階段(30年代中至年代中至50年代末年代末)?到了30年代中期，植物組織培養(yǎng)

11、領(lǐng)域里出現(xiàn)了兩個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)，其一是，認(rèn)識(shí)了B族維生素對(duì)植物生長(zhǎng)的重要意義，二是發(fā)現(xiàn)了生長(zhǎng)素是一種天然的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)。?導(dǎo)致這兩個(gè)發(fā)現(xiàn)的主要是White和Gautheret的實(shí)驗(yàn)。1934年，White由番茄根建立了第一個(gè)活躍生長(zhǎng)的無(wú)性系，使根的離體培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)首次獲得了真正的成功。起初，他在實(shí)驗(yàn)中使用的培養(yǎng)基包含無(wú)機(jī)鹽、酵母浸出液和蔗糖。后來(lái)(1937)，他用3種B族維生素，即吡哆醇，硫胺素和煙酸，取代酵母浸出液獲得成功。?在這個(gè)以后被稱(chēng)為