1绪论

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生物育种:是指利用基因工程、细胞工程和胚胎工程等现代生物技术,培育和推广一系列性能优良的动植物新品种的育种新技术和新产业。

一、植物组织培养的简介

1、植物组织培养的概念(Plant tissue culture)

指在无菌人工控制的环境条件下,利用人工培养基(medium),对植物的胚胎、器官、组织、细胞及原生质体进行培养,使其再生完整植株的技术。
按照人们的意愿增殖、生长。
由于培养的植物材料已脱离了母体,又称为植物离体培养(plant culture in vitro)。
可以分为广义和狭义概念。
狭义概念:对植物的组织(分生组织、表皮组织、薄壁组织等以及培养产生愈伤组织(callus)进行离体培养研究的技术。
广义概念:对植物的胚胎、器官、组织、细胞以及原生质体进行离体培养的技术。、
人工控制的环境条件:
是指光照、温度、湿度、气体等条件下进行人工控制,以满足植物培养材料在离体条件下的正常生长和发育。
外植体(explant):
在植物组织培养中,使用的各种细胞、组织、器官等。胚其实也应该算。
子叶和胚轴的胚性较高。还有用叶片、花器官作为外植体的,胚性较高的是花粉。
无菌操作(Asepsis):
是进行组织培养的基本要求,它是指使培养器皿、器械、培养基和外植体等处于无真菌、细菌、病毒等有害生物状态,以保证外植体在培养皿中正常增殖、生长和发育。
愈伤组织(callus,calluses,calli):
指外植体中的活细胞,恢复其潜在的全能性转变为分生细胞,继而其衍生的细胞分化为薄壁组织而形成愈伤组织,在一定条件下,进一步诱导器官或胚状体而再生成植株。活细胞(切的时候要果断,不然就会形成很多死细胞的伤口,产生分泌物影响)

2、植物组织培养的特点

无菌培养、人工培养基、起始材料、连续继代培养与增殖培养、密闭容器中进行、环境条件(温度、光照强度、时间等)

3、植物组织培养的类型与任务

(1)培养对象的类型

植株培养(plant culture),胚胎培养(embryo culture),器官培养(organ culture),组织培养(tissue culture),细胞培养(cell culture),原生质体培养(protoplast culture)

(2)培养过程的类型

初代培养(primary culture):将外植体接种后的第一次培养。目的是获得无菌材料和无菌繁殖系。
继代培养(subculture culture):外植体或培养物培养一段时间后,为了防止培养的细胞老化,或者培养基养分利用完而造成营养不良及代谢物积累毒害的影响,或改变培养物增殖、生长、分化的方式,及时将其转到新鲜培养基,继续进行培养,使其能够按照人们的意愿进行增殖、生长、分化乃至长成完整植株。

(3)物理状态的培养类型

·液体培养(submerged culture):把植物细胞或者植物体的一部分置于液体培养基中,不断震荡,使之均匀地在悬浊液中发育的一种培养方法。
该方法可用于单细胞、由少数细胞构成的细胞团、原生质体培养、以迅速得到大量培养细胞为目的的培养
·固体培养(solid culture):在液体培养基中加入琼脂,明胶等凝固剂使培养基呈固体状态的培养。
固体培养常用的凝固剂为琼脂,其主要成分为多聚半乳糖硫酸酯。植物组织、细胞不能直接利用、仅起到支撑作用。
琼脂熔点98℃,凝固点42℃,其1.5%-2%水溶液在一般培养基中呈凝胶状态。
固体培养在组培中更常用,可以固定,并且一个细胞坏了不至于影响其它细胞
(4)培养任务
次生代谢物的生产(细胞工厂)、种质创新与品种选育、快速繁殖无病毒苗木的培育、人工种子种质资源的离体保存

二、植物组织培养发展简史

植物组织培养理论基础:植物细胞的全能性

1、探索阶段

德国植物生理学家Haberlant(1902年)预言植物体细胞在适宜条件下具有发育成完整植株的能力。首次进行培养实验没有成功
1904年Hanning用无机盐+蔗糖,胚胎培养最早获得成功

2、奠基阶段

1951年,Skoog和崔澂cheng确定了腺嘌呤和生长素的比例是控制芽和根形成的主要条件之一。
1958年,Reinert和Steward体细胞胚(somatic embryo)的成功获得。
30-50年代的重要发现:B族维生素,生长素(auxin),细胞分裂素(cytokinin),天然提取物等

3、植物组织培养的迅速发展和应用

1960年,Morel等通过茎尖培养(shoot-tipculture)可进行快速繁殖,“兰花工业”(Orchid industry)

4、植物组织培养的应用以及展望

(1)植物快速繁殖
(2)无病毒苗木培育(草莓、马铃薯、甘薯、大蒜)
(3)培育新品种或者创制新物种(远缘杂交、单倍体、转基因)
(4)次生代谢物生产(紫杉醇等)
(5)植物种质资源的离体保存
(6)人工种子