植物組織培養(yǎng)講稿

1、1第一章第一章緒論目的要求：目的要求：1掌握組織培養(yǎng)的概念和培養(yǎng)的類型2掌握組織培養(yǎng)的特點3一般掌握組織培養(yǎng)發(fā)展歷史4初步掌握組織培養(yǎng)在農(nóng)業(yè)實踐上的應(yīng)用第一節(jié)第一節(jié)組織培養(yǎng)的意義組織培養(yǎng)的意義高等植物的組織培養(yǎng)(tissueculture)技術(shù)是指分離一個或數(shù)個體細(xì)胞或植物體的一部分在無菌條件下培養(yǎng)的技術(shù)。通常我們所說的廣義的組織培養(yǎng)，是指通過無菌操作分離植物體的一部分(即外植體explant)，接種到培養(yǎng)基上，在人工控制的條件進行培養(yǎng)

2、，使其生成完整的植株。組織培養(yǎng)按培養(yǎng)對象可分為植株培養(yǎng)、器官培養(yǎng)、組織培養(yǎng)、細(xì)胞培養(yǎng)和原生質(zhì)體培養(yǎng)等。１植株培養(yǎng)(plantculture)是對完整植株材料的培養(yǎng)，如幼苗及較大植株的培養(yǎng)。2器官培養(yǎng)(ganculture)即離體器官的培養(yǎng)，根據(jù)作物和需要的不同可以分離莖尖、莖段、根尖、葉片、葉原基、子葉、花瓣、雄蕊、雌蕊、胚珠、胚、子房、果實等外植體的培養(yǎng)。3.組織或愈傷組織培養(yǎng)(tissuecallusculture)為狹義的組織培養(yǎng)

3、，是對植物體的各部分組織進行培養(yǎng)，如莖尖分生組織、形成層、木質(zhì)部、韌皮部、表皮組織、胚乳組織和薄壁組織等等；或?qū)τ芍参锲鞴倥囵B(yǎng)產(chǎn)生的愈傷組織進行培養(yǎng)，二者均通過再分化誘導(dǎo)形成植株。4.細(xì)胞培養(yǎng)(cellculture)是對由愈傷組織等進行液體振蕩培養(yǎng)所得到的能保持較好分散性的離體單細(xì)胞或花粉單細(xì)胞或很小的細(xì)胞團的培養(yǎng)。5.原生質(zhì)體培養(yǎng)(proplastculture)是用酶及物理方法除去細(xì)胞壁的原生質(zhì)體的培養(yǎng)。組織培養(yǎng)是本世紀(jì)發(fā)展起來的

4、一門技術(shù)，由于科學(xué)技術(shù)的進步，尤其是外源激素的應(yīng)用，使組織培養(yǎng)不僅從理論上為相關(guān)學(xué)科提出了可靠的實驗證據(jù)，而且一躍成為一種大規(guī)模、批量工廠化生產(chǎn)種苗的新方法，并在生產(chǎn)上越來越得到廣泛的應(yīng)用。植物組織培養(yǎng)之所以發(fā)展如此快，應(yīng)用的范圍如此廣泛，是由于其具備以下幾個特點：１培養(yǎng)條件可以人為控制組織培養(yǎng)采用的植物材料完全是在人為提供的培養(yǎng)基質(zhì)和小氣候環(huán)境條件下進行生長，擺脫了大自然中四季、晝夜的變化、以及災(zāi)害性氣候的不利影響，且條件均一，對植物

5、生長極為有利，便于穩(wěn)定地進行周年培養(yǎng)生產(chǎn)。２生長周期短，繁殖率高植物組織培養(yǎng)由于可人為控制培養(yǎng)條件，根據(jù)不同植物不同部位的不同要求而提供不同的培養(yǎng)條件，因此生長快，往往１個月左右為一個周期。所以，雖然植物組織培養(yǎng)需一定設(shè)備及能源消耗，但由于植物材料能按幾何級數(shù)繁殖生產(chǎn)，故總體來說成本低廉，且能及時提供規(guī)格一致的優(yōu)質(zhì)種苗或脫病毒種苗。３管理方便，利于工廠化生產(chǎn)和自動化控制植物組織培養(yǎng)是在一定的場所和環(huán)境下，人為提供一定的溫度、光照、濕度、

6、營養(yǎng)、激素等條件，極利于高度集約化的高密度工廠化生產(chǎn)，也利于自動化控制生產(chǎn)。與盆栽、田間栽培等相比省去了中耕除草、澆水施肥、防治病蟲等一系列繁雜勞動，可以大大節(jié)省人力、物力及田間種植所需要的土地。第二節(jié)第二節(jié)植物組織培養(yǎng)的發(fā)展植物組織培養(yǎng)的發(fā)展組織培養(yǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展只是近50年的事，但它的整個歷史可以追溯至19世紀(jì)末和上世紀(jì)初。20世紀(jì)初，在schleiden和schwann所發(fā)展起來的細(xì)胞學(xué)說的推動下，1902年德國植物學(xué)家3體胚培養(yǎng)

7、、王伏雄等關(guān)于幼胚培養(yǎng)的工作。第三節(jié)第三節(jié)組織培養(yǎng)與農(nóng)業(yè)的關(guān)系組織培養(yǎng)與農(nóng)業(yè)的關(guān)系植物組織培養(yǎng)成為生物科學(xué)的一個廣闊領(lǐng)域，除了在基礎(chǔ)理論的研究上占有重要地位，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也得到越來越廣泛的應(yīng)用。一、快速繁殖優(yōu)良種苗用組織培養(yǎng)的方法進行快速繁殖是生產(chǎn)上最有潛力的應(yīng)用，包括花卉和觀賞植物，其次是蔬菜、果樹、大田作物及其它經(jīng)濟作物。快繁技術(shù)不受季節(jié)等條件的限制，生長周期短，而且能使不能或很難繁殖的植物進行增殖。快速繁殖可用下列手段進行：通過莖尖

8、、莖段、鱗莖盤等產(chǎn)生大量腋芽；通過根、葉等器官直接誘導(dǎo)產(chǎn)生不定芽；通過愈傷組織培養(yǎng)誘導(dǎo)產(chǎn)生不定芽。試管快速繁殖應(yīng)用在下列研究中：1.繁殖雜交育種中得到的少量雜交種，以及保存自交系、不育系等。2.繁殖脫毒培養(yǎng)得到的少量無病毒苗。3.繁殖生產(chǎn)上急需的或種源較少的種苗。由于組織培養(yǎng)周期短，增殖率高及能全年生產(chǎn)等特點，加上培養(yǎng)材料和試管苗的小型化，這就可使有限的空間培養(yǎng)出大量的植物，在短期內(nèi)培養(yǎng)出大量的幼苗。組織培養(yǎng)突出的優(yōu)點是“快”，通過這一

9、方法在較短時期內(nèi)迅速擴大植物的數(shù)量，以一個莖尖或一小塊葉片為基數(shù)，經(jīng)組織培養(yǎng)一年內(nèi)可增殖到10000～100000株。二、無病毒苗(Virusfree)的培養(yǎng)幾乎所有植物都遭受到病毒病不同程度的危害，有的種類甚至同時受到數(shù)種病毒病的危害，尤其是很多園藝植物靠無性方法來增殖，若蒙受病毒病，代代相傳，越染越重。自從Mel(1952)發(fā)現(xiàn)采用微莖尖培養(yǎng)的方法可得到無病毒苗后，微莖尖培養(yǎng)就成為解決病毒病危害的重要途徑之一。若再與熱處理相結(jié)合，則

10、可提高脫毒培養(yǎng)的效果。對于木本植物，莖尖培養(yǎng)得到的植株難以發(fā)根生長，則可采用莖尖微體嫁接的方法來培育無病毒苗。組織培養(yǎng)無病毒苗的方法已在很多作物的常規(guī)生產(chǎn)上得到應(yīng)用，如馬鈴薯，甘薯，草莓，蘋果，香石竹，菊花等。已有不少地區(qū)建立了無病毒苗的生產(chǎn)中心，這對于無病毒苗的培養(yǎng)、鑒定、繁殖、保存、利用和研究，形成了一個規(guī)范的系統(tǒng)程序，從而達到了保持園藝植物的優(yōu)良種性和經(jīng)濟性狀的目的。三、在育種上的應(yīng)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)為育種提供了許多手段和方法，使

11、育種工作在新的條件下更有效的進行。如用花藥培養(yǎng)單倍體植株；用原生質(zhì)體進行體細(xì)胞雜交和基因轉(zhuǎn)移；用子房、胚和胚珠完成胚的試管發(fā)育和試管受精等；種質(zhì)資源的保存等等。胚培養(yǎng)技術(shù)很早就有利用，在種屬間遠緣雜交的情況下，由于生理代謝等方面的原因，雜種胚常常停止發(fā)育，因此不能得到雜種植物，通過胚培養(yǎng)就可保證遠緣雜交的順利進行。到五十年代在實踐上的應(yīng)用就更多了，在桃、柑橘、菜豆、南瓜、百合、鳶尾等等許多園藝植物遠緣雜交育種上都得到了應(yīng)用。大白菜甘藍的

12、遠緣雜交種“白蘭”，就是通過雜種胚的培養(yǎng)而得到的。對早期發(fā)育幼胚因太小難培養(yǎng)的種類，還可采用胚珠和子房培養(yǎng)來獲得成功，利用胚珠和子房培養(yǎng)也可進行試管受精，以克服柱頭或花柱對受精的障礙，使花粉管直接進入胚珠而受精?；ㄋ?、花粉的培養(yǎng)在蘋果、柑橘、葡萄、草莓、石刁柏、甜椒、甘藍、天竺葵等約20種園藝植物得到了單倍體植株。在常規(guī)育種中為得到純系材料要經(jīng)多代自交，而單倍體育種，經(jīng)染色體加倍后可以迅速獲得純合的二倍體，大大縮短了育種的世代和年限。利