植物组织培养技术.ppt

植物组织培养技术植物组织培养 planttissueculture 是指在无菌条件下 将离体的植物器官 如根 茎 叶 茎尖 花 果实等 组织 如形成层 表皮 皮层 髓部细胞 胚乳等 细胞 如大孢子 小孢子 体细胞等 以及原生质体 在人工控制的环境里培养成完整植株的一门生物学技术 植物组织培养的理论依据 植物细胞全能性 植物细胞全能性 totipotency 指植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息 从而具备发育成完整植株的遗传能力 在适宜条件下 任何一个细胞都可以发育成一个新个体 一植物组织培养一些的概念外植体 explant 在植物组织培养过程中 从植物体上被分离下来的 接种在培养基上 供培养用的原生质体 细胞 组织 器官等成为外植体 愈伤组织 callus 植物受伤后的伤口处或在植物组织培养中外植体切口处不断增殖产生的一团不定形的薄壁组织 愈伤组织可使伤口愈合 使表面细胞呈木栓化而起到保护作用 植物扦插时 愈伤组织可形成不定根 植物嫁接时 愈伤组织可使接穗和砧木愈合 在植物组织培养中 愈伤组织常可形成不定芽 脱分化 dedifferentiation 指已分化的组织又恢复到无分化的状态 在组织培养过程中 将已经分化的茎 叶 花等外植体进行培养 令其形成愈伤组织 回到没有分化的状态 称为脱分化 再分化 redifferentiation 指在植物组织培养中 对处于脱分化状态的愈伤组织进行培养 诱导其形成新的植物体的过程 植株再生 plantregeneration 指通过组织培养技术将植物的细胞 组织 器官培养成完整植株的过程 试管苗 test tubeplantlet 指在无菌条件下的人工培养基上 对植物细胞 组织或器官进行培养所获得的再生植株 初代培养 primaryculture 指在组织培养过程中 最初建立的外植体无菌培养阶段 由于首批外植体来源复杂 携带较多细菌 要对培养条件进行适应 因此 初代培养一般比较困难 继代培养 subculture 在组织培养过程中 当外植体被接种一段时间后 将已经形成愈伤组织或已经分化根 茎 叶 花等的培养物重新切割 转接到其它培养基上以进一步扩大培养的过程称为继代培养 运用组织培养方法可以在比较简单易观察的条件下研究细胞 组织或器官的繁殖 生长和分化 以及各种外界因素对它们的影响 从而为解决农业生产和药物生产中的某些问题开辟了广阔的前景 目前已有若干重要成果应用于生产实践中 一为营养繁殖系的快速繁殖 如以甘蔗为例 原来每亩要用蔗种0 5 1吨 用组织培养快速繁殖的幼苗进行栽培可节省大量蔗种 又如贝母繁殖率非常低 而用组织培养分化出的三个月左右的鳞茎 其大小就相当于用种子繁殖二年生的鳞茎 另一为药物和生物制品的工业生产 探索天然药物生产工业化的途径是当前药物生产的一个新方向 有可能用组织培养法来代替全植物提取有效成分 组织培养应用在药学方面的工作虽然历史不长 但发展很迅速 它具有如下一些优点 1 利用组织培养代替原植物的栽培以获得所需的有效成分 达到产量高 成本低的目的 还可节约土地 2 除了应用于产生次生物质外 还可应用于生物转化 例如烟草组织培养中蒂巴因去甲基后可能生成吗啡 目前中国已成功地将麦角菌 灵芝 猴头菇等真菌进行工业化生产 高等植物组织培养在工业化中的应用也正在研究 总之 植物组织培养这一新技术在中草药方面应用的前途是无限广阔的 它不仅有利于探讨和阐明药用植物生理 遗传和成分生物合成等一系列理论问题 而且一旦工业化生产问题得到解决 将可以为防病治病做出很大的贡献 一 培养基的组成和配制法1培养基的成分 1 无机营养物 2 有机物质 3 植物生长刺激物质 4 其它附加物 5 其它对生长有益的未知复合成分 如椰子汁 酵母提取液 麦芽浸出液等 培养基中如加入0 5 1 的琼脂即为静止培养的固体培养基 否则为悬浮培养的液体培养基 不同植物材料常需要改变配方 如维持生长和诱导细胞分裂和分化的培养基配方就不同 因此配方的种类很多 目前以Ms MurashigeandSkoog 培养基配方为最常用的一种基本培养基 它利于一般植物组织和细胞的快速生长 2培养基的种类MS培养基 B5培养基 White培养基 N6培养基等等 3培养基的配制 1 混和培养基中的各成分 2 融化琼脂 3 调整pH为5 8 4 分装 5 灭菌 6 放置备用 二组织培养操作的一般流程1器皿的洗涤2培养基的配制和灭菌3接种室及用具消毒4材料灭菌 70 酒精 氯化汞5接种6无菌培养 三 选材和灭菌方法从低等的藻类到苔藓 蕨类 种子植物等高等植物的各类 各部分都可采用作为组织培养的材料 一般裸子植物多采用幼苗 芽 韧皮部细胞 被子植物采用胚 胚乳 子叶 幼苗 茎尖 根 茎 叶 花药 花粉 子房和胚珠等各个部分 由于植物在自然条件下 表面常被霉菌和细菌污染 故材料必须进行灭菌处理 一般用漂白粉溶液 1 10 次氯酸钠溶液 0 5 10 升汞溶液 0 01 乙醇 70 或过氧化氢 3 10 等处理后 再用无菌水反复冲洗至净 然后在无菌室内 将所取的组织迅速培养在固体培养基上 在适宜的条件下 受伤组织切口表面不久即能长出一种脱分化的组织堆块 称为愈伤组织 Callus 四 培养条件 一 温度 对大多数植物组织20 28 即可满足生长所需 其中26 27 最适合 二 光 组织培养通常在散射光线下进行 光的影响可导致不同的结果 有些植物组织在暗处生长较好 而另一些植物组织在光亮处生长较好 但由愈伤组织分化成器官时 则每日必须要有一定时间的光照才能形成芽和根 有些次生物质的形成 光是决定三因素 三 渗透压 渗透压对植物组织的生长和分化很有关系 在培养基中添加食盐 蔗糖 甘露醇和乙二醇等物质可以调整渗透压 通常1 2个大气压可促进植物组织生长 2个大气压以上时 出现生长障碍 6个大气压时植物组织即无法生存 四 酸碱度 一般植物组织生长的最适宜pH为5 6 5 在培养过程中pH可发生变化 加进磷酸氢盐或二氢盐 可起稳定作用 五 通气 悬浮培养中细胞的旺盛生长必须有良好的通气条件 小量悬浮培养时