1-1植物组织培养.ppt

植物组织培养 Plant tissue culture 目 录 植物组织培养是二十世纪发展起来的新技术，近几十年来，由于组培基础理论的研究深入，发展极为迅速，几乎以植物为研究对象的各个分支学科都在广泛进行组培。 定义： 是指植物的任何器官、组织或细胞，在人工控制的条件下，放在含有营养物质和植物生长调节物质等组成的培养基中，使其生长、分化形成完整植株的过成。 一、 植物组织培养的分类及相关概念 1 根据培养的对象不同，可分为： 器官培养（organ culture） 组织培养（meristem culeure） 胚胎培养（embryoid culeure ） 细胞培养（cell culeure ） 原生质体培养（protoplast culeure ） 2 根据培养过程不同，分为 初代培养（primary culture） 继代培养（ subculture） 3 根据培养基物理状态，分为 固体培养（solid culture） 液体培养（liquid culture） 4 相关概念 （1）外植体（explant）：由活体（in vivo） 上提取下来的，接种在培养基上的无菌细胞、组织、器官等。 （2）愈伤组织（callus）：在人工培养基上由外植体形成的一团无序生长状态的薄壁细胞。 （3）分化（differentiation）：指由受精卵或胚状体经细胞分裂，引起极性生长形成根、茎、叶、花等不同组织器官的过程。 （4）脱分化（dedifferentiation）：由高度分化的植物组织或器官产生无分化状态的愈伤组织的过程。 （5）再分化（redifferentiation）：将脱分化形成的愈伤组织转移到适当的培养基上继续培养，这些无定形的愈伤组织又会重新分化出根、茎、叶、花形成完整植株的过程。 二、植物组织培养的理论依据及特点 （一）理论依据 植物细胞的全能性（totipotency）： 是指植物体任何一个细胞都携带着一套发育成完整植株的全部遗传信息，在离体培养条件下，这些信息可以表达，产生出完整植株。 原理：生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必须的全套基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。 差异： （1）受精卵的全能性最高 （2）受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞低。 潜在全能性的原因： 基因表达的选择性 科学研究表明：处于离体状态的植物活细胞，在一定的营养物质，激素和其他外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整植株。人工条件下实现的这一过程，就是植物的组织培养。 要使细胞全能性表达出来，形成完整植株，除了生长以外，还要经过分化、脱分化和再分化等过程。 在正常情况下： 受精卵—分裂、分化—种子—萌发— 完整植株（具有根、茎、叶、花、果实） 在离体条件下： 离体组织、器官 （在培养基上） 细胞分裂（脱分化） 愈伤组织 再分化 完整植株（具有根、茎、叶、花、果实） （二）植物组织培养过程： 植物体 （分离）外植体 （脱分化）愈伤 组织 （再分化）生长点 完整植株（具有 幼根、幼茎） （三）植物组织培养条件： 含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时的光照。 （四）离体器官的分化方式主要有三种： 1 、由分生组织直接分生芽。 2 、由分生组织形成愈伤组织，经过再分化形成完整植株。 3 、 由游离的细胞或原生质体形成胚状体（embryoid），直接重建完整植株，或制成人工种子后重建植株 （五）植物组织培养的特点 1、优越性：可以在不受植物体其他部分干扰的情况下研究被培养部分（外植体）的生长和分化规律。 2、 特点： （1）取材少，培养材料经济； （2）人为控制培养条件，不受自然条件影响； （3）生长周期短，繁殖率高； （4）管理方便，利于自动化控制 。 3、重要性： （1）理论上：是研究细胞学、遗传学、育种学、生物化学和药物学等学科的重要手段。 （2）生产上：在农学、园艺、林业和次生代谢物工程等生产领域得到广泛应用。 三、植物组织培养的发展历史 1902年，德国植物学家Haberlandt提出细胞全能性的概念。 1904年，E. Hanning 培养萝卜和辣根菜属的一种植物的胚，使其发育成熟。 1908年，S. simon 研究培养白杨嫩茎，观察到愈伤组织的发生和根芽的形成。 1958年，美国科学家Steward等和德国Reinert分别用胡萝卜根细胞诱导形成