生物：12《植物組織培養(yǎng)技術(shù)》蘇教版選修

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1、生物：生物：12植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物組織培養(yǎng)技術(shù)蘇教版蘇教版選修選修第1頁/共28頁1.組織培養(yǎng)定義組織培養(yǎng)定義 組織培養(yǎng)是指用無菌方法使植物體的離體器官、組織和細(xì)胞在人為提供的條件下生長和發(fā)育的所有培養(yǎng)技術(shù)的總稱，也稱之為離體培養(yǎng)。離體培養(yǎng)。第2頁/共28頁2.組織培養(yǎng)的發(fā)展組織培養(yǎng)的發(fā)展植物組織培養(yǎng)是二十世紀(jì)發(fā)展起來的新技術(shù)。 它的發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段：（一）萌芽階段（一）萌芽階段（從20世紀(jì)初到30年代中）： 1902年德國植物生理學(xué)家Haberlandt提出細(xì)胞全能性概念，并首次進(jìn)行離體細(xì)胞培養(yǎng)，但沒有成功。 1904年，Hanning 最先成功地培養(yǎng)了蘿卜和辣根菜的胚。1922年，

2、Knudson 采用胚培養(yǎng)法獲得大量蘭花幼苗。第3頁/共28頁（二）奠基階段（從20世紀(jì)30年代末到50年代中）： 1934年，White 用番茄根尖建立起第一個(gè)活躍生長的無性繁殖系，從而使非胚器官的培養(yǎng)首先獲得成功。 1939年，Gautherete培養(yǎng)胡蘿卜根小外植體成功。 1943年，White提出了植物細(xì)胞“全能性”學(xué)說，標(biāo)志組織培養(yǎng)成為一門新興學(xué)科。第4頁/共28頁1952-1953年：美國科學(xué)家Steward F.C. 用胡蘿卜根的細(xì)胞懸浮培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)單個(gè)細(xì)胞能象受精卵發(fā)育成胚一樣的途徑，發(fā)育成完整植抹。證實(shí)了植物細(xì)胞“全能性”學(xué)說。第5頁/共28頁（三）快速發(fā)展和應(yīng)用階段（三）快速

3、發(fā)展和應(yīng)用階段（從20世紀(jì)50年代末到現(xiàn)在） 1960年以來組織培養(yǎng)理論、實(shí)踐、技術(shù)和方法不斷完善和發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于生物學(xué)的許多分支學(xué)科。 1960年，Cocking酶解法分離原生質(zhì)體獲得成功，使植物細(xì)胞可以象動(dòng)物細(xì)胞一樣進(jìn)行細(xì)胞融合。 第6頁/共28頁1960年，Morel等人通過對蘭花莖尖進(jìn)行培養(yǎng)，獲得了快速繁殖的脫毒蘭花，隨后在國內(nèi)外進(jìn)行了“蘭花試管苗產(chǎn)業(yè)化”。 1964年，印度學(xué)者Guha和Maheshwari成功地培養(yǎng)曼陀羅花藥獲得單倍體再生植株，從而促進(jìn)了植物花藥培養(yǎng)單倍體育種技術(shù)的發(fā)展。第7頁/共28頁3.植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)理論植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)理論植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全

4、能性定義定義：植物細(xì)胞具有該植物體全部遺傳的可能性，在一定條件下具有發(fā)育成完整植物體的潛在能力。原理原理：生物體的每一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個(gè)活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性。差異差異：（1） 受精卵的全能性最高； （2） 受精卵分化后的細(xì)胞中，體細(xì)胞 的全能性比生殖細(xì)胞的低。第8頁/共28頁植物全能性植物全能性的表達(dá)的表達(dá)離體的植物器官、離體的植物器官、組織、細(xì)胞組織、細(xì)胞 游離單細(xì)胞游離單細(xì)胞或原生質(zhì)體或原生質(zhì)體胚狀體胚狀體根、芽根、芽 愈傷組織愈傷組織 人工種子人工種子再生植株再生植株 脫脫分分化化 第9頁/共28頁

5、培養(yǎng)條件：培養(yǎng)條件：基本培養(yǎng)基和適宜的植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，適宜的溫度、空氣、無菌環(huán)境、適合的PH、適時(shí)光照等。第10頁/共28頁 脫分化：將分化組織的已停止分裂的細(xì)胞從植物體部分的抑制性影響下解脫出來，恢復(fù)細(xì)胞的分裂活性。 再分化：經(jīng)脫分化的組織或細(xì)胞在一定的培養(yǎng)條件下可有轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N不同細(xì)胞類型的能力。第11頁/共28頁4.植物組織培養(yǎng)分類愈傷組織培養(yǎng)愈傷組織培養(yǎng)細(xì)細(xì) 胞胞 培培 養(yǎng)養(yǎng)器器 官官 培培 養(yǎng)養(yǎng)原生質(zhì)體培養(yǎng)原生質(zhì)體培養(yǎng)最為常見的組織培養(yǎng)最為常見的組織培養(yǎng)懸浮細(xì)胞培養(yǎng)懸浮細(xì)胞培養(yǎng)單細(xì)胞培養(yǎng)單細(xì)胞培養(yǎng)胚、胚乳、珠心、子房、根、莖、胚、胚乳、珠心、子房、根、莖、葉、花和幼果的部分組織的培養(yǎng)

6、葉、花和幼果的部分組織的培養(yǎng)按材料的類別分按材料的類別分第12頁/共28頁愈傷組織培養(yǎng)愈傷組織培養(yǎng) 將外植體接種在人工培養(yǎng)基上，由于植物生長調(diào)節(jié)劑的存在，而其細(xì)胞脫分化形成愈傷組織，然后通過再分化形成再生植株。它是最為常見的。 第13頁/共28頁器官培養(yǎng)： 將植物的器官如胚、胚乳、珠心、子房、根、莖、葉、花和幼果的部分組織接種在無菌培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)。第14頁/共28頁細(xì)胞和原生質(zhì)體培養(yǎng)： 細(xì)胞培養(yǎng)是將植物的單個(gè)細(xì)胞分離出來，并進(jìn)行培養(yǎng)，而原生質(zhì)體培養(yǎng)是指將植物細(xì)胞的細(xì)胞壁通過機(jī)械、物理或化學(xué)的方法去除，然后再進(jìn)行培養(yǎng)。第15頁/共28頁原球莖原球莖-主要是蘭科植物在誘導(dǎo)時(shí)，分化出的原初植物形態(tài)

7、，具有完整植株的器官雛形，成苗容易。 胚狀體胚狀體-由愈傷組織或表面形成的許多類似胚的突起，是初步分化的幼小生命體，芽根有共同的維管束，是雙極性結(jié)構(gòu)，起源于單細(xì)胞，無嵌合現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)完整，可直接形成小植株，成苗率高，去分化難，再分化也很難。 第16頁/共28頁胚狀體與不定芽的區(qū)別胚狀體與不定芽的區(qū)別 胚狀體在組織學(xué)上具備以下和不定芽不同的三個(gè)特征： 最根本的特征是具有兩極性。 胚狀體的維管組織與外植體的維管組織無解剖結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系，而不定芽或不定根往往總是與愈傷組織的維管組織相聯(lián)系。 胚狀體的維管組織的分布是獨(dú)立的“v”字形，而不定芽的維管組織無此現(xiàn)象。第17頁/共28頁按培養(yǎng)方法分為按培養(yǎng)方法分

8、為固體培養(yǎng)固體培養(yǎng) 液體培養(yǎng)液體培養(yǎng)看護(hù)培養(yǎng)看護(hù)培養(yǎng) 微室培養(yǎng)微室培養(yǎng)第18頁/共28頁初代培養(yǎng)初代培養(yǎng)繼代培養(yǎng)繼代培養(yǎng)按培養(yǎng)過程分為按培養(yǎng)過程分為初代培養(yǎng)初代培養(yǎng)繼代培養(yǎng)繼代培養(yǎng)第19頁/共28頁5.植物組織培養(yǎng)應(yīng)用植物組織培養(yǎng)應(yīng)用快速繁殖：快速繁殖： 運(yùn)用組織培養(yǎng)的途徑，一個(gè)單株一年可以繁殖幾萬到幾百萬個(gè)植株，而且均來自一單一的個(gè)體，遺傳性狀一致。例如一株葡萄一年繁殖到3萬多株，一株蘭花一年繁殖到400萬株。第20頁/共28頁種苗脫毒種苗脫毒：由于病毒的感染嚴(yán)重影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，而利用組織培養(yǎng)技術(shù)可以有效地除去植物體內(nèi)的病毒，得到大量的無病毒種苗。主要的方法是培養(yǎng)植物莖尖分生組織，也可

9、以采用熱處理或加入化學(xué)試劑的方法達(dá)到脫毒的效果。已經(jīng)取得成功的有馬鈴薯、草莓、香蕉、葡萄等等。Vi rus el i m i nat i onw hy does t he m eri st em have l ow / no vi rus t i t re? vi rus spreads pri m ari l y t hrough vascul ar syst em -t hi s i s not devel oped i n t he m eri st em m i t osi s and chrom osom e repl i cat i on com pet e w i t h vi

10、rus repl i cat i on hi gh auxi n i n m eri st em i nhi bi t s vi rus repl i cat i on a vi rus “ i nact i vat i ng” syst em has great est act i vi t y i n m eri st emTobacco m eri st emvi rus-f reet i ssuevi rus part i cl esf ound 第21頁/共28頁遠(yuǎn)緣雜交：利用組織培養(yǎng)可以使難度很大的遠(yuǎn)緣雜交取得成功，從而育成一些罕見的新物種。第22頁/共28頁突變育種：采用組織培養(yǎng)

11、可以直接誘變和篩選出具抗病、抗鹽、高賴氨酸、高蛋白等優(yōu)良性狀的品種基因工程：基因工程：基因工程主要研究DNA的轉(zhuǎn)導(dǎo)，而基因轉(zhuǎn)導(dǎo)后必須通過組織培養(yǎng)途徑才能實(shí)現(xiàn)植株再生 生物制品：生物制品：有些極其昂貴的生物制品，可以用大規(guī)模培養(yǎng)植物細(xì)胞來直接生產(chǎn) 種質(zhì)保存：種質(zhì)保存：繁殖量大，省空間，保存時(shí)間長第23頁/共28頁1.組織培養(yǎng)定義組織培養(yǎng)定義 組織培養(yǎng)是指用無菌方法使植物體的離體器官、組織和細(xì)胞在人為提供的條件下生長和發(fā)育的所有培養(yǎng)技術(shù)的總稱，也稱之為離體培養(yǎng)。離體培養(yǎng)。第24頁/共28頁1952-1953年：美國科學(xué)家Steward F.C. 用胡蘿卜根的細(xì)胞懸浮培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)單個(gè)細(xì)胞能象受精卵發(fā)育

12、成胚一樣的途徑，發(fā)育成完整植抹。證實(shí)了植物細(xì)胞“全能性”學(xué)說。第25頁/共28頁（三）快速發(fā)展和應(yīng)用階段（三）快速發(fā)展和應(yīng)用階段（從20世紀(jì)50年代末到現(xiàn)在） 1960年以來組織培養(yǎng)理論、實(shí)踐、技術(shù)和方法不斷完善和發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于生物學(xué)的許多分支學(xué)科。 1960年，Cocking酶解法分離原生質(zhì)體獲得成功，使植物細(xì)胞可以象動(dòng)物細(xì)胞一樣進(jìn)行細(xì)胞融合。 第26頁/共28頁 脫分化：將分化組織的已停止分裂的細(xì)胞從植物體部分的抑制性影響下解脫出來，恢復(fù)細(xì)胞的分裂活性。 再分化：經(jīng)脫分化的組織或細(xì)胞在一定的培養(yǎng)條件下可有轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N不同細(xì)胞類型的能力。第27頁/共28頁細(xì)胞和原生質(zhì)體培養(yǎng)： 細(xì)胞培養(yǎng)是將植物的單個(gè)細(xì)胞分離出來，并進(jìn)行培養(yǎng)，而原生質(zhì)體培養(yǎng)是指將植物細(xì)胞的細(xì)胞壁通過機(jī)械、物理或化學(xué)的方法去除，然后再進(jìn)行培養(yǎng)。第28頁/共28頁