植物组织离体培养.doc

植物组织离体培养-概念和基础理论⑴ 摘要：植物组织培养技术是现代生物技术的重要部分，已经广泛地应用于农林业、工业、医 药业等，对社会的经济发展作出了贡献，更应认识到其深入发展的潜能。就当前而言，植物 组织培养技术的应用至少包括；植物组织离体快繁、通过原生质体融合和体细胞变异等方法 创造新品种、次生代谢物的生产、种质资源保存以及用于研究揭示植物的生理生化规律等等, 植物组织离体快繁则是被利用最广泛最有成效的方面，可以认为是现代农业、工厂化农业中 最具进步性显示其价值的方面，因此系统地理解其基本理论和疏理当前的研究成果和发展很 有必要。植物组织离体培养将分几个部分陆续发表，供同行参考评论。 关键词：植物组织培养、发展简史、植物组织培养的类型、植物组织培养的特点、植物组 培养体系的建立、植物细胞的全能性与植物的再生性、愈伤组织、根芽激素理论、遗传稳定 性。 植物组织培养（Plant Tissue Culture; In Vitro Culture）是现代生物技术的重要 部分，是利用植物体离体的器官（如根、茎、叶、花、果实等）组织（如分生组织、表皮组 织、薄壁组织等）或细胞（如大胞子、小胞子、体细胞等）以及原生质体，在无菌和适宜的 人工培养基及适宜的光照、温度、气体等人工条件下，能诱导出愈伤组织、不定芽、不定根, 最后形成完整的植株的新兴学科和技术，同时，组织培养的组培苗是一项能获得大量同源母 本基因幼苗的生物技术，又称植物克隆育苗技术。植物组织培养是生物技术在农业上应用 较成熟、较广泛，产业化程度也较高。我国植物组织培养产业化始于20世纪70年代，从马 铃薯去病毒、建立马铃薯无病毒薯基地开始，80年代的葡萄、草莓、苹果、甘蔗、香蕉、 大蒜等的成功应用和产业化，90年代后期的芦荟和洋兰使我国的试管苗产业得到了极大的 发展，已形成了规模生产能力的新兴产业——植物组培业亦称植物微繁业。 1■植物组织培养的概念.类型与特点 4/1 ■植物组织培养的概念 植物组织培养（plant Tissue culture ）是指用无菌方法使植物体的离体器官、 组织和细胞在人为提供的条件下生长和发育的所有培养技术的总称。一般而言就是利 用植物体的器官、组织或细胞，通过无菌操作接种于人工配制的培养基上，在一定的 光照、温度和通气等条件下进行培养，使之生长发育的技术称为植物组织培养，狭义 而言就是对植物的组织（如分生组织、表皮组织、薄壁组织等）及培养产生的愈伤组 织（callus ）实行离体培养的技术体系，因培养的植物材料已离开母体，也称之为离 体培养（In vitro culture ）。它的理论基础就是植物细胞全能性的理论（c?II Totipotency）,指植物有核细胞能够发展成为一棵完整植株的潜能，就是说正常生 物体的每一个细胞，都含有该物种的全部遗传信息，在一定的条件下都具有发育成一 株完整个体的潜在能力。组织培养的理论、实践、技术和方法不断完善和发展，已形 成独具特色的专业技术；在实验技术上建立了较完整的实验程序，已成为一种重要和 精细的实验技术；组织培养已广泛应用于生物学的许多分支学科，并取得丰硕的成果; 在农业领域乃至其它领域的应用并达到商业化水平，更显示岀这项技术的先导性、实 用性和经济价值。 1.2.植物组织培养发展简史 组织培养技术的蓬勃发展是应用科学理论到技术开发实践的成功范例，它的发展一般认 为可以分为五个阶段： 探索阶段( 1902-1 929年)：20世纪初，在德国植物学家T.schleiden和动物学家T. Schwann 提出细胞学说，该学说基本内容是：一切生物都是细胞构成的，细胞是生物体的基本功能单位，细胞 只能由细胞分裂而来。1902年德国植物学家Haberlandt提出了高等植物的器官和组织为许多细胞 组成的观点，以及植物细胞全能性的理论，即植物的体细胞，在适当的条件下，具有不断分裂和繁 殖，发育成完整植株的潜在能力。他首次发表了植物离体细胞培养实验的报告。1912年， Haberlandt的学生Kotte和美国的Robins在根尖培养中获得了组织培养的成功。Kotte采用 了无机盐、葡萄糖、蛋白豚、天冬酰胺，及添加各种氨基酸的培养基。Robins用含无机盐、加葡萄 糖或果糖的琼脂培养基，培养了长度为1.45-3.75厘米的豌豆、玉米和棉花的茎尖，形成了一些缺绿 的茎和根。 组培方法和定义的建立阶段(1930-1939年)：自Haberlandt的实验之后，直到1 934年美 国学者White由番茄根建立了第一个活跃生长的无性繁殖系，并反复转移到新鲜培养基中继代培 养，使根的离体培养实验获得了真正的成功，并在以后28年间培养了 1 600代。这之后，White又以 小麦根尖为材料，研究了光、温度、通气、pH、培养基组成