科技探索之路　生态工程的兴起

植物组织培养技术,主要内容,一、植物组织培养发展过程,（1）探索阶段和萌芽阶段（20世纪初至30年代中期）1902年德国植物生理学家Haberlandt提出了细胞全能性的设想。之后人们通过对植物组织培养各方面进行研究，一些植物幼胚培养获得成功，离体器官培养也有了一定的进展。,一、植物组织培养发展过程,（2）奠基阶段（20世纪30年代末至50年代末期）通过对培养基成分和培养条件的研究，特别是细胞生长素和分裂素的研究，实现了对离体细胞生长和分化的控制，促进了植物组织培养的发展。（3）迅速发展阶段（20世纪60年代至今）植物组织培养已经变成了一种常规的实验技术，广泛应用于植物的脱毒、快繁、基因工程、细胞工程、遗传研究、次生代谢物质的生产、工厂化育苗等多个方面，植物组培和细胞培养逐渐走向了工厂化合商品化阶段。,二、植物组织培养的应用,1、快速无性繁殖大量苗木（花卉）运用组织培养的途径，一个单株一年可以繁殖几万到几百万个植株。例如一个兰花球茎一年繁殖到400万个。,二、植物组织培养的应用,2、可获得无病毒植株（茎尖脱毒）针对病毒对农作物造成的严重危害，通过组织培养可以有效地培育出大量的无病毒种苗。,二、植物组织培养的应用,3、植物新品种培育单倍体育种、体细胞杂交、细胞突变体筛选、遗传转化等,二、植物组织培养的应用,二、植物组织培养的应用,4、物质资源的离体保存利用植物组织培养进行离体低温或冷冻保存种质资源，大大节约人力、物力和土地，挽救濒危物种，还可以避免病虫害侵染和外界不利气候及其他栽培因素的影响，可长期保存，并有利于物种资源的远距离交换。,二、植物组织培养的应用,5、生产人工种子（体细胞胚）用人工种皮包被体细胞胚，可以制造人工种子，解决有些植物结子困难、发芽率低、繁殖困难等问题。,三、植物组织培养概念,(1)植物组织培养:在无菌培养的条件下，将离体的植物器官（根，茎，叶，花，果实等）、组织（形成层，花药组织等）、细胞（体细胞，生殖细胞等）以及原生质体等培养在人工配制的培养基上，并给予适当的培养条件，使其长成完整植株的过程。(2)理论依据：植物细胞的全能性，即指植物机体的每个细胞都含有该物种全套的基因组，具有发育成完整个体的潜力。,三、植物组织培养概念,(3)外植体：从活体植株上切下的，用于组织培养的细胞、组织和器官。一般包括茎尖、根、茎、叶、花、种子等器官以及他们形成的体细胞胚等材料。,三、植物组织培养概念,(4)脱分化：已经高度分化的植物器官、组织或细胞，在切割损伤和培养物内外因素的共同作用下，逐渐丧失原来的分化结构和功能，最后形成无组织的细胞团或愈伤组织的过程。,三、植物组织培养概念,(4)脱分化：已经高度分化的植物器官、组织或细胞，在切割损伤和培养物内外因素的共同作用下，逐渐丧失原来的分化结构和功能，最后形成无组织的细胞团或愈伤组织的过程。,(5)愈伤组织：在人工培养基上由外植体脱分化形成的一团无序生长的薄壁细胞。（具有细胞分裂能力）,三、植物组织培养概念,(6)再分化：已经脱分化的细胞在一定条件下，又可经过愈伤组织或胚状体，再分化出根和芽，形成完整植株，这一过程叫作再分化。,三、植物组织培养概念,(7)不定芽：凡从叶、根、或茎节间等通常不形成芽的部位生出的芽，则统称为不定芽(8)胚状体：在离体植物细胞、组织或器官培养过程中，由一个或一些体细胞，经过胚胎发生和发育过程，形成的与合子胚相类似的结构。,四、植物组织培养过程,脱分化,再分化,移栽,组织培养实验过程简图,四、植物组织培养过程,植物组织培养过程,四、植物组织培养过程,MS培养基的配制操作步骤,方法一：传统母液配制法（1）MS培养基母液的配制:MS培养基含有十几种化合物，配制不方便也难称量准确，可将培养基中的各种成分扩大一定倍数分别称量，配成浓缩液，这种浓缩液叫做培养基母液。(母液配制见下表),四、植物组织培养过程,四、植物组织培养过程,（2）MS（1000mL）培养基的配制:按比例分别取适量各种成分的母液，加入烧杯，称取蔗糖30g，琼脂7g，加水并加热使琼脂溶解，按照需要的浓度分别加入激素，用1mol/LNaOH和1mol/LHCl溶液调节pH至5.86.0。将配好的培养基迅速分装至组培瓶中，拧上盖子，放入灭菌锅121，灭菌20min。方法二：培养基干粉配制法称取培养基干粉42g加水加热煮沸溶解后定溶至1L，按照需要的浓度分别加入激素。用1mol/LNaOH和1mol/LHCl调节pH至6.0。将配好的培养基迅速分装至150ml组培瓶中，拧上盖子，放入灭菌锅121，灭菌20min。,四、植物组织培养过程,植物组培具体操作步骤,（1）取材：取菊花生长旺盛的嫩枝(外植体不能太小，否则会影响愈伤组织的形成)。（2）消毒与修剪外植体：流水冲洗后,加少许洗衣粉刷洗,流水冲20分钟;放入75酒精中摇动23次,持续30秒,无菌水冲洗23次，用无菌吸水纸吸干;在210%的次氯酸钠溶液中消毒810分钟,无菌水冲洗23次，无菌吸水纸吸干。（3）接种,四、植物组织培养过程,常用灭菌剂使用浓度及效果比较表,四、植物组织培养过程,植物组织培养消毒与接种示意图,四、植物组织培养过程,无菌苗培养,（1）愈伤组织与不定芽的诱导培养选用合适的培养基分别对植物材料进行愈伤组织和不定芽的诱导。（2）继代培养继代培养是继初代培养之后的连续数代的扩繁培养过程。目的是繁殖出相当数量的无菌苗。,四、植物组织培养过程,（3）生根培养选用生根培养基对无菌苗进行生根培养。（4）材料的移栽及温室培养：炼苗：先在外界环境闭瓶锻炼3天，再开瓶锻炼3天（以培养基上开始长出菌为宜）。移栽：去净培养基，可先在灭过菌的珍珠岩或蛭石上培养使根系发达再转移到土壤中。,五、组织培养影响因素,影响植物组织培养的几个因素植物的材料培养基植物激素PH值外界因素（温度，光照，通气状况，材料处理等）,注意事项,1、实验所使用的器材必须要严格灭菌，注意无菌操作，避免因染菌导致实验失败；2、配制贮存母液时，要算好各种成分逐次加入，等第一种成分完全溶解后再加入第二种成分，切忌“一锅煮”。有机物质和铁盐溶液配好以后要装入棕色瓶放入电冰箱内保存，其它两种种母液可在常温下保存但最多不能超过一个月；,注意事项,3、pH值对培养基的硬度有影响，pH过高培养基变硬，pH过低培养基不能凝固，所以要调整好培养基的pH值；4、材料脱毒时不要在酒精中停留过长时间，以免材料被杀死。5、所有制备好的溶液和试剂瓶上都要有标签，注上名称、浓度、消毒与否和制备日期。,六、组培实验室及设备,（1）实验室设