植物细胞组织培养绪论演示文稿

植物细胞组织培养绪论演示文稿本文档共65页；当前第1页；编辑于星期一\16点25分1（优选）第一讲植物细胞组织培养绪论本文档共65页；当前第2页；编辑于星期一\16点25分2植物组织培养中的几个概念外植体（Explant）：由活植物体上切取下来以进行培养的那部分组织或器官叫做外植体脱分化（Dedifferentiation）：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化愈伤组织（Callus）：外植体脱分化后，形成的具有分生能力的薄壁细胞团再分化（Redifferentiation）：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养又可以重新分化成根或芽等器官，这一过程称为植物细胞的再分化本文档共65页；当前第3页；编辑于星期一\16点25分3（二）植物组织培养类型：根据不同分类的依据可以分为不同类型。

1、根据培养材料不同分为：（1）完整植株培养（PlantCulture）：对幼苗和较大植株等的培养。（2）胚胎培养（EmbryoCulture）：包括成熟胚、幼胚、子房、胚珠等的培养。（3）器官培养（OrganCulture）：包括离体根、茎、叶、果实、种子、花器官的培养。（4）组织培养（TissueCulture）：如分生组织、薄壁组织、输导组织培养。（5）细胞培养（CellCulture）：指对单细胞或较小的细胞团进行培养。（6）原生质体培养（ProtoplastCulture）：指对去掉细胞壁后所获得的原生质体进行培养。

本文档共65页；当前第4页；编辑于星期一\16点25分4矮牵牛茎尖离体培养本文档共65页；当前第5页；编辑于星期一\16点25分5

牡丹成熟胚的离体培养与快速繁殖本文档共65页；当前第6页；编辑于星期一\16点25分6微型月季茎段离体培养本文档共65页；当前第7页；编辑于星期一\16点25分7花烛叶片离体快速繁殖本文档共65页；当前第8页；编辑于星期一\16点25分8大蒜根尖培养及植株再生本文档共65页；当前第9页；编辑于星期一\16点25分92、根据再生途径分为：（1）器官发生途径（Organogenesis）：直接器官发生途径：植物器官可以直接由外植体上诱导。如茎尖培养。间接器官发生途径：成熟细胞经过脱分化（dedifferentiation）及再分化（redifferentiation）过程而形成新的组织和器官的过程。如叶片培养。（2）体细胞胚胎发生（Somaticembryogenesis）：体胚发生途径是指二倍体或单倍体的体细胞在特定条件下未经性细胞融合而通过与合子胚发生类似的途径发育出新个体的形态发生过程。经体胚发生形成类似合子胚的结构称为胚状体（embryoid）或体细胞胚(somaticembryo).

本文档共65页；当前第10页；编辑于星期一\16点25分10直接器官发生间接器官发生体细胞胚胎发生本文档共65页；当前第11页；编辑于星期一\16点25分11贯叶金丝桃不定芽直接再生过程本文档共65页；当前第12页；编辑于星期一\16点25分12优化培养基无蔗糖1%蔗糖5%蔗糖

无BAPBAP0.1mg/lBAP5.0mg/l无NAA非洲紫罗兰叶片直接培养本文档共65页；当前第13页；编辑于星期一\16点25分13台湾百合离体培养本文档共65页；当前第14页；编辑于星期一\16点25分14大花蕙兰原球茎增殖与植株再生器官发生途径（原球茎的形成）：本文档共65页；当前第15页；编辑于星期一\16点25分15大蒜愈伤组织培养本文档共65页；当前第16页；编辑于星期一\16点25分16禾本科牧草的体胚发生过程本文档共65页；当前第17页；编辑于星期一\16点25分17菊花体细胞胚胎发生及植株再生本文档共65页；当前第18页；编辑于星期一\16点25分18大蒜体细胞胚胎发生过程目前，已在200多种被子植物中观察到体细胞胚发生过程本文档共65页；当前第19页；编辑于星期一\16点25分19人工种子（Artificialseed，SyntheticSeed）：是指植物离体培养产生的胚状体或不定芽被包裹在含有营养和保护功能的人工胚乳和人工种皮中，从而形成能发芽出苗的颗粒体作为繁殖材料。本文档共65页；当前第20页；编辑于星期一\16点25分20本文档共65页；当前第21页；编辑于星期一\16点25分213、根据培养基的类型分为:

（1）固体培养（Solidculture）:琼脂、卡拉胶等固化。（2）半液半固体培养(SemisolidCulture)：固液双层。（3）液体培养(LiquidCulture)：震荡、旋转或静置培养。本文档共65页；当前第22页；编辑于星期一\16点25分22固体培养：液体培养本文档共65页；当前第23页；编辑于星期一\16点25分23细胞悬浮培养(PlantCellCulture)

指对植物器官或愈伤组织上分离出来的单细胞(或小细胞团)进行培养，形成单细胞无性系或再生植物的技术本文档共65页；当前第24页；编辑于星期一\16点25分243基本原理：细胞学说及细胞全能性本文档共65页；当前第25页；编辑于星期一\16点25分25a,细胞学说（celltheory）最初由德国植物学家施莱登（M.Schleiden）和德国动物学家施万(T.Schwann)提出的学说。一切生物都由细胞组成细胞是生命的结构单位细胞只能由细胞分裂而来本文档共65页；当前第26页；编辑于星期一\16点25分26b,细胞全能性（totipotency）指多细胞生物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息，具备在合适条件下发育成完整生物体的潜在遗传能力细胞全能性高低与细胞分化程度有关。分化程度越高，细胞全能性越低植物细胞全能性高于动物细胞，而生殖细胞全能性高于体细胞，在所有细胞中受精卵的全能性最高本文档共65页；当前第27页；编辑于星期一\16点25分27二、植物细胞组织培养的过程简介离体的植物器官、组织、细胞（外植体）愈伤组织丛芽不定根植物体脱分化再分化本文档共65页；当前第28页；编辑于星期一\16点25分28结果及目的含有全部营养成分的培养基、无菌环境、一定的温度、空气、适合的PH、适时光照等离体的植物器官、组织、细胞获得稳定细胞培养系或再生完整植株培养条件培养对象本文档共65页；当前第29页；编辑于星期一\16点25分29三、植物细胞培养的发展简史本文档共65页；当前第30页；编辑于星期一\16点25分30

探索阶段

Haberlandt1902发表了以紫鸭跖草(Tradescantia)部分叶片栅栏组织的组织培养现象。仅观察到细胞的生长及细胞壁的加厚，未见细胞分裂直到1920–1930年左右，由于动物细胞培养技术的突破产生的推动，植物细胞培养技术才重新开始起步本文档共65页；当前第31页；编辑于星期一\16点25分31Robbins与Kotter于1922年分别报道离体培养根尖获得成功Rehwald1927以胡萝卜及其它植物为材料，使植外体免受病原物感染，并形成愈伤组织Laibach（1929），将亚麻种间杂交幼胚体外培养成熟，证明了胚培养在植物远缘杂交的可能性本文档共65页；当前第32页；编辑于星期一\16点25分321933年，李继侗和沈同研究银杏的胚培养，将银杏胚乳提取物加入培养基1934年，White用番茄根建立了第一个活跃生长的无性系，使根的离体培养首次获得了真正成功；1937年，他将3种B族维生素（吡哆醇、硫胺素及烟酸）代替酵母提取物并获成功1934年，Gautheret发现了在挪威槭（Acerpseudoplatanus

）形成层细胞体外的细胞分裂及生长，但这些愈伤组织在18个月后停止生长该时期，吲哚乙酸（indoleaceticacid；IAA）的作用被发现。其作为植物激素，在植物细胞的分裂及愈伤组织的生长中起作用奠基阶段

本文档共65页；当前第33页；编辑于星期一\16点25分33Gautheret(1939)

获得长期稳定生长的形成层植外体愈伤组织，但需要IAA存在而White（1939）发现，不施加IAA，粉蓝烟草（Nicotianaglauca）及美花烟草（Nicotianalangsdorffii）的体细胞杂交细胞系也可以长期生长以该杂交细胞诱导成的植株，也可以在生长素不存在的情况下生长本文档共65页；当前第34页；编辑于星期一\16点25分341952年，Morel和Martin通过茎尖分生组织培养获得大丽花的无毒植株1953年，Muir将万寿菊和烟草的愈伤组织转移到液体培养基中，摇床振荡培养，获得单细胞及细胞团悬浮培养物，并继代繁殖1955年，Miller发现激动素（Kinetin），比腺嘌呤活性高3万倍1958年，Steward等报道在以胡萝卜韧皮部细胞培养中，形成了体细胞胚，并发育成完整植株，证实了植物细胞的全能性本文档共65页；当前第35页；编辑于星期一\16点25分35SkoogandMiller(1957）利用烟草的髓组织作为植外体，检验了细胞生长素（Auxin）/细胞分裂素（Cytokinin）的比值变化对愈伤组织器官分化的影响在生长素占优势的情况下，促进不定根的发育；细胞分裂素占优势的情况下，促进地上茎部分的发育本文档共65页；当前第36页；编辑于星期一\16点25分36因此，由于在胡萝卜及烟草中取得的巨大成就，二者长期作为细胞组织培养的模式材料，直到近年才为拟南芥（Arabidopsisthaliana

）所替代但在该阶段的研究中，主要的研究目的是揭示不同植物组织的生理功能，推论其在植物体生命活动中的可能作用。期间，White的基本培养基（White’sbasalmedium）应用广泛，但培养材料多为愈伤组织。本文档共65页；当前第37页；编辑于星期一\16点25分3720世纪60年底初，全合成的营养基质开始替换复杂的、自然的未知组分（如coconutmilkoryeastextracts），形成了以Murashige–Skoogmedium(MurashigeandSkoog1962)为主的培养基质,在适用不同的要求时添加不同的培养成分。这就是著名的MS培养基迅速发展阶段

本文档共65页；当前第38页；编辑于星期一\16点25分381960年，Cocking以纤维素酶处理番茄根细胞，获得原生质体，开创了原生质体培养及体细胞杂交技术同年，Morel利用兰花茎尖培养，实现了脱毒及快速繁殖两个目的，使兰花工业兴起1964年，Guha及Maheshwari成功培养曼陀罗花药获得单倍体植株，促进了利用单倍体培养技术加速常规育种的开展1967年，Bourgin及Nitsch获得烟草花药培养而来的单倍体植株本文档共65页；当前第39页；编辑于星期一\16点25分391970年，Carlson通过离体培养获得生化突变体同年，Power等首次成功实现原生质体融合1971年，Takebe首次利用烟草原生质体培养获得再生植株，促进了体细胞杂交技术的发展，为外源基因注入提供了理想受体材料1972年，Carlson以原生质体融合方法获得两个烟草物种的体细胞杂种1974年，Kao、Michayluk和Wallin等建立了PEG转化法，提高了体细胞杂交技术的成功率1978年，Melchers等获得番茄及马铃薯的体细胞杂交体本文档共65页；当前第40页；编辑于星期一\16点25分401978年，Murashige提出了人工种子（ArtificialSeed）的概念：通过组织培养技术，可把植物组织的细胞培养成在形态及生理上与天然种子胚相似的胚状体，也叫作体细胞胚。这种体细胞胚有于叶、根、茎分生组织的结构。把体细胞胚包埋在胶囊内形成球状结构，即人工种子，使其具备种子机能。1981年，Larkin和Scowcroft提出了体细胞无性系变异（SomaclonalVariation）的概念1982年，Zimmermann开发了原生质体电融合法20世纪80年代中期，大豆、小麦等主要农作物原生质体再生植株相继成功，并与体细胞杂交技术结合，加快育种同时期，土壤农杆菌介导的基因转化法成功应用于植物基因转化，加快了植物基因工程研究进程本文档共65页；当前第41页；编辑于星期一\16点25分411983年，Zambryski等利用农杆菌转化法，获得转基因烟草，是首例转基因植物1985年，Horsch建立了农杆菌介导的叶盘法转化方法1987年，Sanford发明了基因枪法（GeneGun；ParticleBombardemnt），实现了对单子叶植物的转化植物遗传转化是当前植物细胞组织培养的研究热点，并开始了大规模种植及商业应用本文档共65页；当前第42页；编辑于星期一\16点25分42四、本门课程的基本框架及研究意义课程基本内容植物细胞组织培养的应用本文档共65页；当前第43页；编辑于星期一\16点25分43本门课程的主要内容绪论基本技术及设备植物的离体形态发生（InvitroMophogenesis）植物的胚胎培养（EmbryoCulture）植物的茎尖分生组织培养(MeristemCulture)单倍体细胞培养（HaploidCulture）植物细胞培养(PlantCellCulture)原生质体培养(Protoplastculture)体细胞培养（SomaticHybridization）体细胞无性系变异（SomaclonalVariation）植物体细胞杂交（PlantSomaticHybridization）本文档共65页；当前第44页；编辑于星期一\16点25分44课程安排课次授课内容学识教学方式备注1植物细胞组织培养绪论2授课参观组培室2植物组织培养的基本技术2授课3植物离体形态发生2授课4植物胚胎培养2授课5单倍体细胞培养2授课6植物原生质体培养2授课观看英文视频7-8拟南芥、水稻原生质体的制备及转染4实验实验室9互作蛋白在拟南芥原生质体中的共定位3实验实验室10植物细胞培养2授课11体细胞杂交2授课12植物体细胞杂交技术应用及实例讲解2授课13植物体细胞无性系变异2授课14茎尖分生组织培养2授课15植物种质离体保存2授课16课程补遗及课程报告要求

2授课本文档共65页；当前第45页；编辑于星期一\16点25分45植物细胞组织培养的应用植物育种植物脱毒及离体快繁次生代谢产物生产种质资源保存和交换在遗传、生理生化及病理研究上的应用本文档共65页；当前第46页；编辑于星期一\16点25分46在植物育种中的应用技术：单倍体培养、胚培养、体细胞杂交、细胞突变体筛选及遗传转化花粉培养---单倍体植株---秋水仙素处理染色体加倍---纯合基因型个体，加速育种。已获得烟草、水稻、小麦、油菜等优良品种胚培养可以克服远缘杂交不亲和，使自然条件下不能完成发育的幼胚发育成熟，获得杂种后代体细胞杂交，可以打破物种间生殖隔离，创造新物种，获得选育新材料利用细胞水平的突变频率高的特点，处理细胞获得新的突变体用遗传转化法，获得优良品质（抗虫、抗旱等）的作物品系本文档共65页；当前第47页；编辑于星期一\16点25分47花粉、花药培养产生单倍体植株本文档共65页；当前第48页；编辑于星期一\16点25分48体细胞无性系变异筛选本文档共65页；当前第49页；编辑于星期一\16点25分49幼胚拯救克服远缘杂交障碍本文档共65页；当前第50页；编辑于星期一\16点25分50用于基因工程技术创造植物新种质。本文档共65页；当前第51页；编辑于星期一\16点25分51在植物脱毒和离体快繁上的应用是目前植物细胞组织培养应用最多、最有成效的方面之一病毒侵染是植物（特别是无性繁殖植物）品种退化、产量降低、品质下降的重要原因，但生长点附近病毒浓度很低或无病毒茎尖脱毒的应用：马铃薯、甘薯、大蒜、苹果及香蕉等