植物组织培养绪论40页PPT

1943年，White提出了植物 细胞“全能性”学说，标志组 织培养成为一门新兴学科。
1952-1958年：美国科学家斯图尔德（Steward F.C.）等人 用胡萝卜根的细胞悬浮培养，发现单个细胞能象受精卵发育 成胚一样的途径，发育成完整植株。证实了植物细胞“全能 性”学说。
（三）快速发展和应用阶段（从20世纪50年代末到现在）
对于植物细胞来说,不仅受精卵,体细胞也具有全能性. 植物细胞表达全能性大小是受精卵>生殖细胞>体细胞
已分化的动物体细胞的全能性是受限制的,但细胞核仍具有全能性. 全能性只不过是一种潜能性.
实现植物细胞全能性必须具备的条件： ①体细胞与完整植株分离，脱离完整植株的控制； ②创造理想的适宜细胞生长和分化的环境。
1960年，莫雷尔（Morel） 等人通过对兰花茎尖进 行培养，获得了快速繁 殖的脱毒兰花，随后在 国内外进行了“兰花试 管苗产业化”。
三、植物组织培养的理论基础
理论基础：植物细胞具有全能性（totipotency)。
全能性：是指植物体内任何具有完整的细胞核的细胞都包含着该物种 的全部遗传信息，并具有发育成完整植株的能力。
脱 分 化
离体的植物器官、 组织、细胞
愈伤组织
植物全能性 的表达
根、芽
胚状体 再生植株
游离单细胞 或原生质体
人工种子
植物组织培养的基本概念
外植体：从植物体上切取分离下来进行无菌培养的部分。 接种：在无菌条件下将外植体插到培养基上的过程。 愈伤组织：在人工培养基上由外植体长出来的一团无序生长的薄壁细 胞，是脱分化后产生的无组织结构、无明显极性、松散的细胞团。 胚状体：是由愈伤组织细胞诱导分化出具有胚芽、胚根、胚轴的胚状 结构，进而长成完整植株。 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。

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1.2 植物组织培养的特点
▪ 无菌条件 ▪ 成分完全确定的人工培养基 ▪ 起始材料处于离体状态 ▪ 克隆 ▪ 组培苗叶片表面一般无角质层或蜡质层，
气孔始终张开 ▪ 环境温度、光照强度和时间可以人为设定
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自我简介
张党权，男，1976年生，教授，博士，硕导 ▪ 名贵林木植物组织培养； ▪ 植物转基因研究； ▪ 林产品加工利用。
联系方式： Tel：13574887728 E-mail：zhangdangquan@
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▪ 根据培养基的物理状态划分
按培养基中是否加入凝固剂可将植物 组织细胞培养分为固体培养和液体培养两 种不同的培养。根据所用培养液的量的不 同，有可将液体培养分为液体悬浮培养和 液体浅层培养；还可根据液体培养时培养 瓶的放置情况，分为液体静置培养、液体 旋转培养和液体振荡培养等。
理论课成绩与实验课成绩分开理论课成绩与实验课成绩分开二教学安排及成绩分配二教学安排及成绩分配中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室44第一章第一章绪论绪论第二章第二章植物组织培养的基本原理植物组织培养的基本原理第三章第三章实验室及基本操作实验室及基本操作第四章第四章植物胚胎培养及离体授粉植物胚胎培养及离体授粉第五章第五章植物器官和组织培养植物器官和组织培养第六章第六章植物单倍体的诱导及单倍体育种植物单倍体的诱导及单倍体育种第七章第七章植物单细胞培养植物单细胞培养第八章第八章原生质体培养与体细胞杂交原生质体培养与体细胞杂交第九章第九章组织培养与植物转基因组织培养与植物转基因三课程设置三课程设置中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室55王蒂植物组织培养王蒂植物组织培养20062006中国农业出中国农业出朱至清植物细胞工程朱至清植物细胞工程20032003化学工业化学工业出版社出版社曹家树等园艺植物育种学曹家树等园艺植物育种学20022002中国农业大学出版社国农业大学出版社http

接种针 镊子 解剖刀
二、实验基本操作技术
（一）洗涤技术
1、洗涤液 的配制
2、洗涤方法
（1）玻璃器皿洗涤 A、新购买的玻璃器皿 表面常附着有游离的
碱性物质，可先用0.5％的去污剂洗刷，再用 自来水洗净，然后浸泡在1％～2％盐酸溶液 中过夜（不可少于四小时），再用自来水冲洗， 最后用无离子水冲洗两次，在100℃～120℃ 烘箱内烘干备用。
植物组织培养
一、实验室设置及仪器设备
（一）实验室设置 实验室是进行组培研究的主要场所，应能 满足清洗、培养基制备、储藏、无菌操作、 培养、鉴定等多方面的工作。
组织培养实验室设置的总体要求：
便于隔离 便于操作 便于灭菌 便于观察
实验室 组成
基本实验室
准备室 缓冲室 无菌操作室 培养室
细胞生物学实验室 辅助实验室 温室
4、用70－75％的酒精拭擦台面并消毒双手。 试验用具也应该用酒精消毒。点燃酒精灯，将 金属器械在其火焰上灼烧，冷却待用。 注意：所有操作应在火焰近处并经过灼烧进行。 金属器械不能过度灼烧，以防退火。移液管不 能灼烧，培养瓶口、塑料材料、橡胶材料过火 焰不能时间太长。
5、取流水冲洗（至少30min）过的外植体，用 一定的消毒剂浸泡消毒，用无菌水冲洗3~4次， 放入无菌培养皿中，置于酒精灯火焰下方，用无 菌的接种器械进行分离、切割或其他处理。
皿 和 玻璃器皿
用 具
接种用具
培养基：湿热
外部细菌：用水冲洗→化学药剂处理 培
养
材 内部细菌 茎尖培养
料
加抗生素：青霉素、利福平
操作的空气：洗刷地板、95%酒精擦超净工作台 用化学试剂薰蒸
1、实验器具和材料的准备 2、用75%的酒精擦拭超净工作台，然后室内及 超净工作台用紫外灯杀菌20min-30min。注意： 台面上的用品不要放置太多或重叠放置，以免降 低灭菌效果。 3、关紫外灯、打开风机，过5-10min进入缓冲 间，以75%洗手和手臂，更换无菌服、帽子和口 罩。进入接种室。（注：没有特别情况，尽量不 要下工作台）

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③管理方便，利于工厂化生产和自动化控制
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、光照、湿 度、营养、激素等条件，既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，
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组织培养
在人工培养基上，离体培养植 物的器官、组织、细胞和原生质体， 并使其生长、增殖、分化以及再生 植株的技术。
思考：
1、植物组织培养的原理是什么？
植物细胞具有全能性，即生物体的 细胞，具有使后代细胞形成完整个 体的能力。
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植物组织培养够完善的？ 没有进行灭菌处理，试管也没有做密封等。
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3、结合录像外植体灭菌与接种操作，谈谈怎样预防组织 培养污染？
（一）防止外植体带菌 （二）保证培养基及接种器具彻底灭菌 （三）操作人员严格遵守无菌操作规程 （四）保证接种与培养环境清洁
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植物组织培养过程
离体的植物 脱分化 器官、组织、 细胞
愈 再分化 根 伤
组
织
芽
植 物 体
植物组织培养条件
含有全部营养成分的培养基、一定的温度、 空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。
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愈伤组织
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植物细胞全能性的表达
脱分化：将来自已分化组织的已停止分裂 的细胞从植物体部分的抑制性影响下解脱 出来，恢复细胞的分裂活性。 再分化:经脱分化的组织或细胞在一定的培 养条件下可有转变为各种不同细胞类型的 能力。
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（一）防止外植体带菌

植物组织培养的原理：利用植物细胞的全 能性，通过人工控制培养条件，使植物细 胞分裂、分化，形成完整的植物个体。
植物组织培养的应用：主要用于植物育种、 植物基因工程、植物生物技术等领域。
植物组织培养的技术流程：包括取材、培 养基制备、接种、培养、移栽等步骤。
植物组织培养的应用
植物育种：通过组织培养技术，可以快速筛选出优良品种 植物繁殖：组织培养技术可以快速繁殖植物，提高生产效率 植物保护：组织培养技术可以用于保护濒危植物，恢复生态系统 植物研究：组织培养技术可以用于研究植物生长、发育、代谢等生理过程
植物组织培养技术原理
原理：利用植物细胞的全能性，通过人工控制条件，使植物细胞在体外培养成完整植株的过程。 培养基：提供植物细胞生长所需的营养物质、激素、维生素等。 培养条件：温度、光照、湿度、气体等。 培养过程：取材、消毒、接种、培养、移栽等。 应用：植物育种、生物技术、药用植物生产等。
植物组织培养的应用
植物组织培养的优缺点
缺点：技术要求高，成本高， 成功率低
优点：快速繁殖，提高产量， 减少病虫害
应用领域：农业、林业、花 卉、药材等
发展趋势：生物技术、基因 编辑、合成生物学等
未来展望
植物组织培养 技术的发展趋
势
植物组织培养 在现代农业中
的应用前景
植物组织培养 在生物制药领
域的应用
植物组织培养 在环境保护和 生态修复方面
优点：可进行基因编辑，提 高植物抗病性、抗逆性等
缺点：可能产生变异，影响 植物品质和产量
未来展望
植物组织培养技术的发展趋势 植物组织培养在现代农业中的应用前景 植物组织培养在环境保护和生态修复中的作用 植物组织培养在生物制药和生物能源领域的潜力

• 1、 Rapid propagation in-vitro • 2、Virus-free plantlet cultivation • 3、Cultivation of new varieties and new
• 1958: The discovery of somatic embryo.
Similar to zygotic embryo
3、The establishment of plant tissue culture
• 1960，G. Morel. He obtained the PLBs by shoot tip culture, cultured Cymbidium hubridum virus-free plants and achieved a rapid propagation method, which developed into the orchid industry.
• G. Haberlandt，1902，Germany • Put forward： Totipotency
• Experiment material ：Wild sesame野芝麻
• Experiment material ： dayflower鸭跖草
• Experiment material ： Eichhornia凤眼兰
medium, regenerated cells or whole plants. • Also known as plant culture in vitro.
2、Characteristics of plant tissue culture
• （1）Sterile
• （2）Artificial culture medium

5. 1953年Muir进行单细胞培养获得成功
6. 1958年，Steward等报道了在胡萝卜愈伤组织中获得了体细胞胚，首次通 过实验证实了Haberlandt的细胞全能学说
C 发展和应用阶段（从20世纪60年代至今）
自从20世纪50年代以来，植物组织培养得以迅速发展，形成了较为完善的理 论和技术体系。
2 工业
次生代谢物生产
3 理论
植物遗传、发育、生理生化及病理研究
学习注意事项
1本课程是一门实践性很强的生物技术学科 2目标 3要求
“ 在实验中由培养基制备上的错误所造成的问题比任何其他技 术所造成的要多。”
————————Street(1977)
作业： 结合本节课所授组织培养基本概念、发展简史,浏览教材各章节 。
第一章 绪论
（1）生物技术及细胞工程概论 （2）植物组织培养的一般概念 （3）植物组织培养的发展简史 （4）组织培养在工农医方面的应用 （5）学习注意事项（实践性强，植物学、细胞学、发育 生物学的综合应用）
一 细胞工程在现代生物技术中的地位
1 关于现代生物技术的含义：
生物技术是在细胞生物学和分子生物学基础上结合现代工程学 的方法和原理而发展起来的一门综合性科学技术。
原生质体培养及体细胞杂交
Plant protoplasts
三 植物组织培养的发展简史
A 探索阶段（从20世纪初到20世纪30年代）
1. 古代人们朴素地运用无性繁殖技术
2. 1756年。Moncean首先发现植物在受伤愈合的皮层能产生芽，因而预言这一 途 径可以成为一种繁殖途径（事实上是一种脱分化愈伤组织的再分化）
3） 脱分化（Dedifferentiation）
一个成熟细胞（非胚性）转变为分生状态（胚性）的过程叫脱分化。