植物组织培养基础理论与基本知识

1、第一章植物组织培养的基础理论与基本知识第一节植物组织培养的基本概 念及类型一、教学目标：通过对植物组织培养的概念和植物组织培养的类型的学习 ,使同学们对植物 组织培养技术有大概的了解和认识 ,让同学们建立起对该学科学习兴趣。资料个人收集整理，勿做商业用途二、教学效果目标：1、理解、掌握植物组织培养的概念；2、掌握植物组织培养的类型。三、教学重点：1、理解、掌握植物组织培养的概念；2、掌握植物组织培养的类型。四、教学难点：1、理解、掌握植物组织培养的概念；2、掌握植物组织培养的类型。五、教学效果评价：1、为了激发学生的学习积极性和主动性，不宜采用百分制的方法进行评 价，而是采用 A、B、C、D

2、四个评价等级进行评价。资料个人收集整理，勿做商业用途 2、评价标准：A、能用自己的语言对植物组织培养的概念和类型等几个基本概念进行正确的描述，能熟练的判断植物组织培养的类型。能按时按量甚至超量完成作业，并且无误。资料个人收集整理，勿做商业用途B、能基本用自己的语言植物组织培养的概念和类型等几个基本概念进行正 确的描述，能基本会判断植物组织培养的类型。能按时按量完成作业，基本无 误。资料个人收集整理，勿做商业用途C、在老师的指引下或参照课本基本用自己的语言对植物组织培养的概念和 类型等几个基本概念进行正确的描述，能基本判断植物组织培养的类型。能按时按量完成作业，但错误较多。资料个人收集整理，勿做

3、商业用途D、基本不认真听课，课堂很随意，基本不听老师教导，对所学内容基本不 懂，很少作作业。六、采用理论教学。七、教学时数：2 学时教学过程一、新课导入：约（ 10 分钟）以同学们感兴趣的动物克隆技术人手，向同学讲述克隆技术基础技术，然 后转到植物组织培养技术上来。二、新课：（约 80 分钟）板书：第一章植物组织培养的基础理论与基本知识第一节植物组织培养的基本概念及类型一、植物组织培养的概念：植物组织培养（Plant tissue Culture）是指在无菌条件下，将植物的离体器 官、组织、细胞以及原生质体，应用人工培养基，创造适宜的培养条件，使其 长成完整小植株的过程。资料个人收集整理，勿做

4、商业用途二、植物组织培养的类型：1植物培养（种子培养）： 植物培养是指幼小植株的培养2. 器官培养：将植物的根、茎、芽、叶、花、果等离体器官（外植体），经诱导形成器 官的再生体，而培养成完整小植株，植物离体器官也称器官培养。资料个人收集整理，勿做商业用途3离体胚培养4细胞培养5原生质体培养6基因转化作业布置：1. 什么是植物组织培养的概念？2. 植物组织培养的类型有哪些？上课记录：班年月日第节授课地点应到人数人；实到人数人教学后记：第二节植物组织培养的基础理论一、教学目标：通过对植物组织培养的基础理论的学习 ,使同学们对植物组织培养技术的基 础理论了解和认识 ,让同学们建立起该学科学习基础。资

5、料个人收集整理，勿做商业用途二、教学效果目标：理解、掌握植物组织培养的基本理论；三、教学重点：理解、掌握植物组织培养的基本理论；四、教学难点：理解、掌握植物组织培养的基本理论；五、教学效果评价：1、为了激发学生的学习积极性和主动性，不宜采用百分制的方法进行评 价，而是采用 A、B、C、D 四个评价等级进行评价。资料个人收集整理，勿做商业用途 2、评价标准：A、能用自己的语言对植物组织培养的几个基本理论进行正确的描述。能按时按量甚至超量完成作业，并且无误。B、能基本用自己的语言对植物组织培养的几个基本理论进行正确的描述。 能按时按量完成作业，基本无误。C、在老师的指引下或参照课本基本用自己的语言

6、对植物组织培养的几个基本理论进行正确的描述。能按时按量完成作业，但错误较多。资料个人收集整理，勿做商业用途D、基本不认真听课，课堂很随意，基本不听老师教导，对所学内容基本不懂，很少作作业。六、采用理论教学。七、教学时数：2 学时教学过程一、新课导入：约（ 10 分钟）复习植物组织培养的概念和类型，提问是什么是植物组织培养技术的基本 理论？二、新课：（约 80 分钟）板书：第二节植物组织培养的基础理论一、植物细胞全能性：细胞全能性 （cell totipotency） ：植物体的每一个细胞都携带有一套完整的基 因组，并具有发育成为完整植株的潜在能力。资料个人收集整理，勿做商业用途植物生长调节物质

7、对于植物细胞组织的 分化和决定具有关键性作用。它包括：生长素类、细胞分裂素类、赤霉素、脱 落酸、乙烯等资料个人收集整理，勿做商业用途生长素类主要用于愈伤组织的形成，体 细胞胚的产生及试管苗的生根。常用的有 2,4-D、NAA、IBA、IAA 等。其作用强 弱为 2,4-DNAAIBAIAA。资料个人收集整理，勿做商业用途细胞分裂素类则有促进细胞的分裂与分化，延迟组织的衰老，促进芽的产生等作用。常用的有 Zip、KT 6-BA、ZT等作用强弱顺序为。ZipKT6-BAZT 资料个人收集整理，勿做商业用途 赤霉素则有促进已分化的芽伸长生长，打破种子休眠的作用。常用的为 GA3。二、植物细胞分化和脱

8、分化：三、细胞的再分化和形态（器官、胚）建成： 作业布置：1植物组织培养的基础理论是什么？ 2什么是细胞全能性？ 上课记录：班年月日第节授课地点应到人数教学后记：人；实到人数人第三节植物组织培养的意义及应用 一、教学目标：通过对植物组织培养的意义及应用的学习 ,使同学们了解植物组织培养的意 义和植物组织培养的特点，清楚植物组织培养在农业中的应用。资料个人收集整理，勿做商业用途二、教学效果目标：1、了解植物组织培养的意义；2、掌握植物组织培养的特点；3、掌握植物组织培养在农业中的应用。三、教学重点：1、掌握植物组织培养的特点；2、掌握植物组织培养在农业中的应用四、教学难点：1、掌握植物组织培养的

9、特点；2、掌握植物组织培养在农业中的应用。五、教学效果评价：1、为了激发学生的学习积极性和主动性，不宜采用百分制的方法进行评 价，而是采用 A、B、C、D 四个评价等级进行评价。资料个人收集整理，勿做商业用途 2、评价标准：A、能用自己的语言对植物组织培养的意义、特点以及其在农业生产中的应用进行正确的描述。能按时按量甚至超量完成作业，并且无误。资料个人收集整理，勿做商业用途B、能基本用自己的语言对植物组织培养的意义、特点以及其在农业生产中 的应用进行正确的描述。能按时按量完成作业，基本无误。资料个人收集整理，勿做商业用途C、在老师的指引下或参照课本基本用自己的语言的意义、特点以及其在农业生产中

10、的应用进行正确的描述。能按时按量完成作业，但错误较多。资料个人收集整理，勿做商业用途D、基本不认真听课，课堂很随意，基本不听老师教导，对所学内容基本不 懂，很少作作业。六、采用理论教学。七、教学时数：2 学时教学过程一、新课导入：约（ 10 分钟）复习植物组织培养的概念和类型，提问是什么是植物组织培养技术的基本 理论？二、新课：（约 80 分钟）板书：第三节植物组织培养的意义及应用一、植物组织培养的意义：二、植物组织培养的特点：1、研究材料单一，无性系遗传信息相同2、经济方便，效率高3、培养条件可控，可周年实验或者生产组织培养采用的植物材料完全是在人为提供的培养基质和小气候环境条件 下进行生长

11、，摆脱了大自然中四季、昼夜的变化以及灾害性气候的不利影响， 且条件均一，对植物生长极为有利，便于稳定地进行周年培养生产。资料个人收集整理，勿做商业用途4、生长快，周期短，重复性强植物组织培养是由于人为控制培养条件，根据不同植物不同部位的不同要 求而提供不同的培养条件，因此生长较快。另外，植株也比较小，往往 20-30d 为一个周期。所以，虽然植物组织培养需要一定设备及能源消耗，但由于植物 材料能按几何级数繁殖生产，故总体来说成本低廉，且能及时提供规格一致的 优质种苗或脱病毒种苗。资料个人收集整理，勿做商业用途5、管理方便，利于自动化控制植物组织培养是在一定的场所和环境下，人为提供一定的温度、光

12、照、湿 度、营养、激素等条件，极利于高度集约化和高密度工厂化生产，也利于自动 化控制生产。它是未来农业工厂化育苗的发展方向。它与盆栽、田间栽培等相 比省去了中耕除草、浇水施肥、防治病虫害等一系列繁杂劳动，可以大大节省 人力、物力及田间种植所需要的土地。资料个人收集整理，勿做商业用途三、植物组织培养在农业中的应用：（一）优良植物品种的快速繁殖（二）植物茎尖脱毒及脱毒苗的再繁育（三）植物组织培养培育新品种1、诱导和筛选突变体2、细胞原生质离体培养3、体细胞杂交（四）基因工程应用（五）植物资源离体保存四、植物组织培养在化工业、医药业中的应用：植物组织培养成为生物科学的一个广阔领域，除了在基础理论的研

13、究上占 有重要地位以外，还在农业生产中也得到越来越广泛的应用。资料个人收集整理，勿做商业用途（一）植物组织培养的快速繁殖用植物组织培养的方法进行快速繁殖 （rapidpropagation） 是生产上最有潜力的 应用，包括花卉观赏植物、蔬菜、果树、大田作物及其他经济作物。快繁技术不受季节等条件的限制，生长周期短，而且能使不能或很难繁殖的植物进行增 殖。资料个人收集整理，勿做商业用途快速繁殖可用下列手段进行：通过茎尖、茎段、鳞茎盘等产生大量腋芽； 通过根、叶等器官直接诱导产生不定芽；通过愈伤组织培养诱导产生不定芽。试管快速繁殖应用在下列生产或研究中： (1)繁殖杂交育种中得到的少量杂 交种，以及

14、保存自交系、不育系等。 (2)繁殖脱毒培养得到的少量无病毒苗。 (3) 繁殖生产上急需的或种源较少的种苗。由于组织培养周期短，增殖率高及能全 年生产等特点，加上培养材料和试管苗的小型化，这就可使有限的空间培养出 大量的植物，在短期内培养出大量的幼苗。组织培养突出的优点是 “快”，通过 这一方法在较短时期内迅速扩大植物的数量，以一个茎尖或一小块叶片为基数，经组织培养一年内可增殖到 10 000100 000株。资料个人收集整理，勿做商业用途(二) 脱毒植物在生长过程中几乎都要遭受到病毒病不同程度的危害，有的种类甚至 同时受到数种病毒病的危害，尤其是很多园艺植物靠无性方法来增殖，若蒙受 病毒病，代

15、代相传，越染越重，甚至会造成极严重的后果。自从 Morell952 年发 现米用微茎尖培养方法可得到无病毒苗(virus free)后，微茎尖培养就成为解决病 毒病危害的重要途径之一。若再与热处理相结合，则可提高脱毒培养的效果。 对于木本植物，茎尖培养得到的植株难以发根生长，则可米用茎尖微体嫁接的 方法来培育无病毒苗。资料个人收集整理，勿做商业用途组织培养无病毒苗的方法已在很多作物的常规生产上得到应用，如马铃 薯，甘薯，草莓，苹果，香石竹，菊花等。而且已有不少地区建立了无病毒苗 的生产中心，这对于无病毒苗的培养、鉴定、繁殖、保存、利用和研究，形成 了一个规范的系统程序，从而达到了保持园艺植物的

16、优良种性和经济性状的目 的。资料个人收集整理，勿做商业用途（三）体细胞无性系变异和新品种培育 （breeding）植物组织培养过程中往往存在大量的变异，这种变异称为体细胞无性系变 异。具有如下特点：1变异的无方向性：既有有利的变异，也有有害的变异既有形态变异，也 有生理变异。2变异的普遍性：变异在组织培养中经常发生，出现在组织培养的各个时 期。既有数量性状变异，又有质量性状变异。既有农艺性状变异，又有经济性状变异；既有表型变异，又有生理变异。与自然变异与辐身诱变相 比，体细胞无性系变异广泛而普遍。且易于获得纯合个体。资料个人收集整理，勿做商业用途 3植物体细胞无性系变异的类型：一类 为可遗传变

17、异，主要是由于遗传物质的变化引起的（尤以基因突变为主）。另 一类是不可遗传的变异，为生理型变异。往往是由于培养过程中外加的激素及 其它化学物质的刺激引起。如叶形、育性等。资料个人收集整理，勿做商业用途4引起植物体细胞无性系变异的原因：激素的刺激为主要原因。高浓度的GA和IAA,会造成畸形胚的高频发生，TDZ可使植株产生白化苗或玻璃化植 株。2，4-D则使培养细胞发生染色体数量变化。随培养时间的延长，染色体变 异频率升高，变异的性状和范围手扩大。资料个人收集整理，勿做商业用途 5植物体细胞无性系变异的利用价值及 途径：它是一种重要的遗传变异来源，是一种重要的遗传资源。对于育种有重 要的应用价值。

18、资料个人收集整理，勿做商业用途四）单倍体育种花药、花粉的培养在苹果、柑橘、葡萄、草莓、石刁柏、甜椒、甘蓝、天 竺葵等约 20 种园艺植物得到了单倍体植株。在常规育种中为得到纯系材料要经 过多代自交，而单倍体育种，经染色体加倍后可以迅速获得纯合的二倍体，大 大缩短了育种的世代和年限。资料个人收集整理，勿做商业用途（五）种质保存用植物组织培养技术保存种质具有以下优点：（1）在较小的空间内可以保存大量的种质资源。（ 2）具有较高的繁殖系数。（ 3）避免外界不利气候及其他栽培因素的影响，可常年进行保存。（4）不爱昆虫、病毒和其他病原体的影响。（ 5）有利于国际间的种质交换与交流。（六）遗传转化大多数植

19、物遗传转化方法需要通过植物组织培养来进行。作业布置：1植物组织培养的意义何在？2植物组织培养有哪些特点？上课记录：班年月日第节授课地点应到人数教学后记：人；实到人数人第四节植物组织培养的发展概况及展望一、教学目标：通过对植物组织培养发展概况和展望的学习 ,使同学们了解植物组织培养已取得哪些成就，清楚植物组织培养的前景如何。资料个人收集整理，勿做商业用途二、教学效果目标：1、了解植物组织培养的成就；2、清楚组织培养的前景。三、教学重点：1、了解植物组织培养的成就；2、清楚组织培养的前景。四、教学难点：1、了解植物组织培养的成就；2、清楚组织培养的前景。五、教学效果评价：1、为了激发学生的学习积极

20、性和主动性，不宜采用百分制的方法进行评价，而是采用 A、B、C、D 四个评价等级进行评价。资料个人收集整理，勿做商业用途 2、评价标准：A、能用自己的语言对植物组织培养的成就进行正确的描述并且对其未来进 行展望。能按时按量甚至超量完成作业，并且无误。资料个人收集整理，勿做商业用途 B、能基本用自己的语言对植物组织培养的成就进行正确的描述并且对其未来进行展望。能按时按量完成作业，基本无资料个人收集整理，勿做商业用途 C、在老师的指引下或参照课本基本用自己的语言对植物组织培养的成就进行正确的描述并且对其未来进行展望。能按 时按量完成作业，但错误较多。资料个人收集整理，勿做商业用途D、基本不认真听课

21、，课堂很随意，基本不听老师教导，对所学内容基本不 懂，很少作作业。六、采用理论教学。七、教学时数：2 学时教学过程一、新课导入：约（ 10 分钟）复习植物组织培养的技术理论，提问植物组织培养技术已经取得的成就？ 并一起来展望该技术的未来。二、新课：（约 80 分钟）板书：第四节植物组织培养的发展概况及展望一、植物组织培养发展概况：植物组织培养的研究可以追溯到 20 世纪初期，根据其发展情况，大体可以 分为三个时期。1萌芽阶段19组织培养技术的蓬勃发展只是近 50 年的事，但它的整个历史可以追溯至 世纪末和上世纪初。 20 世纪初，在 Schleiden 和 Schwann 所发展起来的细胞学

22、说的推动下， 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，Habefiandt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、蛋白胨、天冬酰胺，及添加各种氨基酸的培养基。Rob ins用含无机盐、葡萄糖或果糖的琼脂培养基，培养了长度为 1.453.75cm的豌豆、玉米和棉花的茎尖， 形成了一些缺绿的茎和根。资料个人收集整理，勿做商业

23、用途 2奠基阶段自Haberlandt的实验之后，直到1934年美国的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 1600代。这之后， White 又以小麦根尖为材料，研究了光、温度、通气、pH值、培养基组成等各种培养条件对生长的影响，并于 1937年建立了第一个组织培养的综合培养基，其成分 均为已知化合物，包括 3 种 B 族维生素，即吡哆醇、硫胺素和烟酸，该培养基 后来被定名为 White 培养基。与此同时， Gautherer（1934）在研究山毛柳和黑杨等形成层的组织培养实验中，

24、提出了B族维生素和生长素对组织培养的重要意义，并于 1939年连续培养胡萝卜根形成层获得首次成 功。同年，White由烟草种间杂种的瘤组织， Nobecourt由胡萝卜均建立了与 上述类似的连续生长的组织培养物。因此，Gautherer， White 和 Nobecourt 一起被誉为组织培养学科的奠基人。我们现在所用的培养方法和培养基，基本上都 是由这三位科学家建立的。后来， White 于1943年发表了植物组织培养手 册专著，使植物组织培养开始成为一门新兴的学科。资料个人收集整理，勿做商业用途3快速发展和应用阶段40年代Skoog和崔徵在烟草茎切段和髓培养以及器官形成的研究中发现， 腺嘌

25、呤或腺苷可以解除培养基中生长素（IAA）对芽形成的抑制作用，而能诱导 形成芽，从而明确了腺嘌呤与生长素的比例是控制芽和根形成的主要条件之 一。即这一比例高时，产生芽；这一比例低时，则形成根；相等则不分化。在寻找促进细胞分裂的物质过程中， Miller 等人于 1956 年发现了激动素。 不久即知道激动素可以代替腺嘌呤促进发芽，并且效果可增加 3 万倍。结果上 述控制器官分化的激素模式变为激动素与生长素的比例关系。这方面的成功发 现，有力地推动了植物组织培养的发展。资料个人收集整理，勿做商业用途 1952年； Morel 和 Martin 通过茎尖分生 组织的离体培养，从已受病毒侵染的大丽花中首次获得无病毒植株。19351945年 Muir 把单细胞放在一张铺在愈伤组织上面的滤纸上培养，使细胞发生了 分裂，即实施了看护接种技术，使单细胞培养获得初步成功。资料个人收集整理，勿做商业用途1960年，Cocking等人用真菌纤维素酶分离植物原生质体获得成功。1971年，