1、植物组织培养得到完整植株的途径1PPT课件一、植物组织培养的概念一、植物组织培养的概念 植物组织培养：植物组织培养：是指在是指在无菌无菌条件下利用条件下利用人工培养基人工培养基对对离体的植物器官、离体的植物器官、组织、细胞、原生质体组织、细胞、原生质体等进行的培养。等进行的培养。2PPT课件外植体（外植体（explant）：）：由活体植物体上切取下来的，用于由活体植物体上切取下来的，用于组织培养的各种接种材料。包括各种器官、组织、细胞或组织培养的各种接种材料。包括各种器官、组织、细胞或原生质体等。原生质体等。愈伤组织（愈伤组织（callus）：）：原指植物受伤后在伤口表面形成原指植物受伤后在伤
2、口表面形成的一团薄壁细胞；在组织培养中，是指在人工培养基上由的一团薄壁细胞；在组织培养中，是指在人工培养基上由外植体形成的一团无序生长的具有旺盛分裂能力的薄壁细外植体形成的一团无序生长的具有旺盛分裂能力的薄壁细胞。胞。3PPT课件二、植物组织培养的类型二、植物组织培养的类型按培养材料分为：按培养材料分为：愈伤组织培养愈伤组织培养 最为常见的组织培养最为常见的组织培养 器器 官官 培培 养养 胚、胚乳、珠心、子房、根、茎、叶胚、胚乳、珠心、子房、根、茎、叶 花和幼果的部分组织的培养花和幼果的部分组织的培养 悬浮细胞培养悬浮细胞培养 茎尖分生组织培养茎尖分生组织培养 原生质体培养原生质体培养游离单
3、细胞培养游离单细胞培养细胞团培养细胞团培养4PPT课件矮牵牛茎尖离体培养培矮牵牛茎尖离体培养培养养5PPT课件大蒜根尖培养及植株大蒜根尖培养及植株再生再生6PPT课件微型月季茎段离体培养微型月季茎段离体培养7PPT课件叶诱导愈伤组织叶诱导愈伤组织8PPT课件台湾百合离体培养台湾百合离体培养9PPT课件菊花体细胞胚胎发生及植株再生菊花体细胞胚胎发生及植株再生10PPT课件矮牵牛茎尖离体培养培养矮牵牛茎尖离体培养培养11PPT课件牡丹成熟胚的离体培养与快速繁殖牡丹成熟胚的离体培养与快速繁殖12PPT课件 优化培养基优化培养基 无蔗糖无蔗糖 1%蔗糖蔗糖 5%蔗糖蔗糖 无无BAP BAP 0.1mg
4、/l BAP 5.0mg/l 无无NAA非洲紫罗兰叶片培非洲紫罗兰叶片培养养13PPT课件 人工种子（人工种子（Artificial seedArtificial seed，SyntheticSyntheticSeedSeed）：）：是指植物离体培养产生的胚状体或不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。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。作为繁殖材料。14PPT课件15PPT课件3 3、根据培养基的类型分为、根据培养基的类型分为:（1 1）固体培养（固体培养（
5、Solid cultureSolid culture）:琼脂、卡拉胶等固琼脂、卡拉胶等固化。化。（2 2）半液半固体培养）半液半固体培养(Semisolid Culture)(Semisolid Culture)：固液双：固液双层。层。（3 3）液体培养）液体培养(Liquid Culture)(Liquid Culture)：震荡、旋转或静置：震荡、旋转或静置培养。培养。16PPT课件固体培养：固体培养：液体培养液体培养17PPT课件三、植物组织培养技术的理论基础三、植物组织培养技术的理论基础 植物细胞的全能性植物细胞的全能性(Plant cellular totipotency）从理论上讲
6、，植物体的每个生活从理论上讲，植物体的每个生活细胞都具有细胞都具有该植物体的全部遗传信息，在特定的离体培养条该植物体的全部遗传信息，在特定的离体培养条件下，具有发育成完整植株的潜在能力。件下，具有发育成完整植株的潜在能力。18PPT课件外植体外植体脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织再分化再分化不定芽不定芽不定根不定根再生植株再生植株器官发生途径器官发生途径19PPT课件直接器官发生直接器官发生 间接器官发生间接器官发生20PPT课件通过器官发生形成再生植株大体上有三种方式通过器官发生形成再生植株大体上有三种方式:第一种方式是先芽后根;第二种方式为先根后芽;第三种方式是在愈伤组织的不同部位形成芽和根，
7、再通过维管组织的联系形成完整植株。21PPT课件2.2.体细胞胚胎发生途径体细胞胚胎发生途径（胚状体发生途径）：（胚状体发生途径）：是指在愈伤组织中产生出一些与种子中的胚相似的结是指在愈伤组织中产生出一些与种子中的胚相似的结构，即同时形成一个有苗端和根端的双极性结构，而发育构，即同时形成一个有苗端和根端的双极性结构，而发育成再生植株的途径。成再生植株的途径。魔芋胚状体魔芋胚状体22PPT课件胚状体发生途径胚状体发生途径外植体外植体脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织再分化再分化胚状体胚状体再生植株再生植株23PPT课件愈伤组织器官发生途径愈伤组织器官发生途径小小麦麦24PPT课件植物组织培养再生植株的
8、途径25PPT课件 四、植物组织培养技术的发展历史四、植物组织培养技术的发展历史 1、早期探索阶段早期探索阶段（1930年以前）年以前）1893年，年，Schwann和和Scheiden提出细胞学说及植物细胞全能性理论。提出细胞学说及植物细胞全能性理论。1902年，德国植物生理学家年，德国植物生理学家Haberlandt第一次尝试采用植物组织培养第一次尝试采用植物组织培养技术对小野芝麻、风眼兰叶肉组织及万年青属植物的表皮细胞进行培养，技术对小野芝麻、风眼兰叶肉组织及万年青属植物的表皮细胞进行培养，但未能培养成活。但未能培养成活。1904年，年，Hanning首次对十字花科的萝卜和辣根的胚培养成
9、功。首次对十字花科的萝卜和辣根的胚培养成功。1922年，年，Knudson将兰花种子在离体的条件下非共生萌发。同年，将兰花种子在离体的条件下非共生萌发。同年，Knotte和和Robbins对离体根尖进行了培养。对离体根尖进行了培养。Robbins还对豌豆、玉米及棉花还对豌豆、玉米及棉花的茎尖进行了培养，只形成一些缺绿的叶和根。的茎尖进行了培养，只形成一些缺绿的叶和根。1925年，年，Laibach利用胚培养技术对亚麻的种间杂种胚进行了培养，利用胚培养技术对亚麻的种间杂种胚进行了培养，并于并于1929年利用亚麻的胚培养来克服杂交不亲和性。年利用亚麻的胚培养来克服杂交不亲和性。26PPT课件2、植
10、物组织培养技术的初步形成（、植物组织培养技术的初步形成（1930-1960年）年）1933年，我国植物生理学家李继侗培养银杏胚胎，并发现银杏胚乳提取年，我国植物生理学家李继侗培养银杏胚胎，并发现银杏胚乳提取液可促进离体胚的生长。液可促进离体胚的生长。1937年，年，White发现发现B族维生素对离体根培养的重要性。并指出族维生素对离体根培养的重要性。并指出IAA对植对植物生长发育的控制起重要作用。物生长发育的控制起重要作用。1937,1938年，年，Gantheret在培养基中加入上述生长因子，使得柳树形成层在培养基中加入上述生长因子，使得柳树形成层诱导形成的愈伤组织连续生长。诱导形成的愈伤组
11、织连续生长。Nobecomt对烟草种间杂种茎段的形成层细对烟草种间杂种茎段的形成层细胞培养也得到了类似的结果。胞培养也得到了类似的结果。1948年，年，Skoog等通过对烟草茎段和髓培养发现，不定芽和不定根的发生等通过对烟草茎段和髓培养发现，不定芽和不定根的发生由生长素由生长素/腺嘌呤的比例决定。腺嘌呤的比例决定。1950年，年，Ball从红杉愈伤组织培养中再生获得器官。从红杉愈伤组织培养中再生获得器官。27PPT课件1952年，年，Morel和和Martin通过分生组织培养获得大丽花的脱毒植株，同通过分生组织培养获得大丽花的脱毒植株，同年，首次应用微型嫁接技术。年，首次应用微型嫁接技术。19
12、53年，年，Tuleche首次从花粉培养中获得银杏的单倍体愈伤组织。首次从花粉培养中获得银杏的单倍体愈伤组织。1955年，年，Miller等发现了一种促进细胞分裂的植物激素等发现了一种促进细胞分裂的植物激素激动素，后来激动素，后来发现激动素可用来代替腺嘌呤促进芽的形成，而且其效力比后者高发现激动素可用来代替腺嘌呤促进芽的形成，而且其效力比后者高3万万倍。倍。1957年，年，Skoog和和Miller发现改变细胞分裂素发现改变细胞分裂素/生长素比例，可以控制根生长素比例，可以控制根和芽的发生。和芽的发生。1958年，年，Maheshwari和和Rangaswamy从柑橘胚珠的珠心组织培养中再生从
13、柑橘胚珠的珠心组织培养中再生获得体细胞胚；同年，获得体细胞胚；同年，Reinert 和和Steward分别从胡萝卜的愈伤组织和细分别从胡萝卜的愈伤组织和细胞培养中再生得到原胚，为以后的组织培养中器官发生和体细胞胚胎发胞培养中再生得到原胚，为以后的组织培养中器官发生和体细胞胚胎发生奠定了基础，也为植物细胞全能性理论提供了证据。生奠定了基础，也为植物细胞全能性理论提供了证据。28PPT课件3、植物组织培养技术的发展（、植物组织培养技术的发展（1960年以后）年以后）1960年，年，Morel利用兰花茎尖培养对兰花进行营养繁殖；利用兰花茎尖培养对兰花进行营养繁殖；1962年，年，Murashige和
14、和Skoog开发出最著名的开发出最著名的Murashige和和Skoog培养培养基（基（MS基本培养基），并被后来广泛采用的基本培养基。基本培养基），并被后来广泛采用的基本培养基。1964年，印度人年，印度人Guha和和Maheshwari利用曼陀罗花粉培养获得第一例利用曼陀罗花粉培养获得第一例单倍体植株。从而开辟了单倍体育种技术。单倍体植株。从而开辟了单倍体育种技术。1971年，年，Takebe等获得第一例原生质体培养的再生植株。等获得第一例原生质体培养的再生植株。1972年，年，Carlson等利用原生质体融合在两个烟草属中进行种间杂交。等利用原生质体融合在两个烟草属中进行种间杂交。197
15、4年，年，Murashige等利用细胞分裂素诱导茎尖侧芽分枝。等利用细胞分裂素诱导茎尖侧芽分枝。Zaenen和和Larebeke分别发现土壤农杆菌（分别发现土壤农杆菌（Agribacterium）中的根瘤诱导的主要）中的根瘤诱导的主要成分是成分是Ti质粒。质粒。1978年，年，Melchers等进行了番茄和马铃薯的体细胞杂交。等进行了番茄和马铃薯的体细胞杂交。29PPT课件1979年，年，Marton提出了利用植物原生质体和土壤农杆菌共培养的方提出了利用植物原生质体和土壤农杆菌共培养的方法进行转化。法进行转化。1981年，年，Larkin和和Scowcroft引入引入“体细胞无性系变异（体细胞
16、无性系变异（Somaclonal variation）”这一术语。这一术语。1982年，年，Krens等的工作证明，原生质体可以摄入裸露的等的工作证明，原生质体可以摄入裸露的DNA，表明，表明可以用外源可以用外源DNA对原生质体进行遗传转化。对原生质体进行遗传转化。1982年，年，Zimmermann利用电刺激进行原生质体融合。利用电刺激进行原生质体融合。1985年，年，Horsch等用土壤农杆菌对叶盘进行感染和转化，并得到再等用土壤农杆菌对叶盘进行感染和转化，并得到再生的转化植株。生的转化植株。30PPT课件五、植物组织培养技术的应用五、植物组织培养技术的应用1、优质种苗的快速无性繁殖：、优
17、质种苗的快速无性繁殖：（1）无性繁殖作物及不易繁殖作物的快速繁殖）无性繁殖作物及不易繁殖作物的快速繁殖园艺植物种苗工厂化生产园艺植物种苗工厂化生产31PPT课件兰科植物生产兰科植物生产32PPT课件ABECFG花烛属植物花烛属植物33PPT课件厥类植物厥类植物34PPT课件盆栽及切花植物的繁殖盆栽及切花植物的繁殖35PPT课件珍贵树种珍贵树种36PPT课件无菌苗快速繁殖无菌苗快速繁殖37PPT课件无菌苗驯化无菌苗驯化38PPT课件组培苗驯化移栽组培苗驯化移栽39PPT课件茎、芽和小植株的规模培养茎、芽和小植株的规模培养 40PPT课件 经济植物快速繁殖经济植物快速繁殖41PPT课件42PPT课
18、件43PPT课件（2）通过茎尖培养生产脱毒健康种苗：如草莓、香蕉、通过茎尖培养生产脱毒健康种苗：如草莓、香蕉、甘蔗、马铃薯、大蒜等。甘蔗、马铃薯、大蒜等。44PPT课件virus-freetissue茎尖培养脱毒茎尖培养脱毒45PPT课件脱毒马铃薯种薯生物反应器液体培养脱毒马铃薯种薯生物反应器液体培养46PPT课件2 2、用于植物遗传育种、用于植物遗传育种 包括种质资源离体保存；花粉花药培养产包括种质资源离体保存；花粉花药培养产生单倍体；胚乳培养产生三倍体；胚培养拯救生单倍体；胚乳培养产生三倍体；胚培养拯救杂种胚克服远缘杂交障碍；原生质体培养进行杂种胚克服远缘杂交障碍；原生质体培养进行体细胞杂
19、交；植物体细胞无性系变异诱导和筛体细胞杂交；植物体细胞无性系变异诱导和筛选；用于植物基因转移操作等。选；用于植物基因转移操作等。47PPT课件 种质资源的离体保存种质资源的离体保存48PPT课件体细胞无性系变异筛选体细胞无性系变异筛选49PPT课件 花粉、花药培养产生单倍体植株花粉、花药培养产生单倍体植株50PPT课件 幼胚拯救克服远缘杂交障碍幼胚拯救克服远缘杂交障碍51PPT课件 用于基因工程技术创造植物新种质。用于基因工程技术创造植物新种质。52PPT课件3 3、大规模植物细胞、组织和器官培养生产次、大规模植物细胞、组织和器官培养生产次生代谢物质；生代谢物质；53PPT课件 根培养根培养:正常根培养，正常根培养，毛状根培养毛状根培养54PPT课件4 4、用于植物生长发育理论研究，包括生理学、用于植物生长发育理论研究，包括生理学、病理学、胚胎学和细胞与分子生物学等。病理学、胚胎学和细胞与分子生物学等。55PPT课件 植物胚胎发生理论研究植物胚胎发生理论研究56PPT课件 生长发育特性研究生长发育特性研究57PPT课件
