第一章植物组织培养.ppt

Plant Tissue Culture 植物组织培养 2014年9月3日 课程简介 植物组织培养是一门生物科学领域的核心技术，主要内容： 理论篇：基本概念、基本原理、基本方法和技术； 应用篇：在农业、林业、工业和医药行业等方面的的应用方法和技术。 世界范围组培苗产量 一、植物组织培养的理论基础 中国组培网 巩振辉等.植物组织培养.化学工业出版社.2007 王蒂.植物组织培养.北京:中国农业出版社,2004 潘瑞枳.植物组织培养.广东高等教育出版社.2001 发表文章： 植物生理学报，植物生理学通讯,植物学报，园艺学报 Plant cell ,Plant science， Plant Cell Reports 组织培养的奠基人 1943年：White植物组织培养手册《A Handbook of Plant Tissue Culture》，标志组织培养成为一门新兴学科。 1946年：罗士韦在菟丝子茎尖培养地观察到花的形成，为试管受精奠定了基础。 1948年：斯库克(Skoog)和崔徵在烟草茎切段和髓培养以及器官形成的研究中发现，发现腺嘌呤或腺苷可解除生长素对芽生长的抑制作用，腺嘌呤/生长素高，生芽；低，生根；相等，不分化。从而明确了腺嘌呤与生长素的比例是控制芽和根形成的主要条件之一。 1952-1953年：美国植物学家斯图尔德（Steward）等人，用胡萝卜根韧皮部的细胞进行培养，得到了完整植株，并且这一植株能够开花结实，首次证实了Haberlandt在五十多年前关于细胞全能性的预言； 1952年：莫雷尔（Morel）和马丁（Martin）通过茎尖分生组织的离体培养，从已受病毒侵染的大丽花中首次获得无病毒植株； 1954年：Muir将烟草愈伤组织置于固体培养基上，在其上放一片滤纸，再在滤纸片上放上一个烟草体细胞，单细胞培养成功。 1956年：Miller分离出Kinetin(KT)激动素,不久即知道激动素可以代替腺嘌呤促进发芽，并且效果可增加3万倍。 3. 迅速发展阶段 1960年以来组织培养理论、实践、技术和方法不断完善和发展，形成独具特色的专业技术。 在实验技术上建立了较完整的实验程序，已成为一种重要和精细的实验技术。 组织培养已广泛应用于生物学的许多分支学科，并取得丰硕的成果。 3.1 原生质体培养 1960年：科金Cocking——开创植物原生质体培养和体细胞杂交研究工作（用真菌纤维素酶从番茄幼根分离得到活性原生质体） 1971年，日本 takebe和Nagata首次利用烟草叶片分离原生质体并获得再生植株。 我国获得了30个以上品种的原生质体再生植株，其中包括难度较大的重要粮食作物和经济作物大豆、水稻、玉米、小麦、谷子、高梁、大麦、棉花、油莱、马铃薯等 1972年，美国Carlson诱导粉蓝烟草和郎氏烟草的原生质体融合得到种间体细胞杂种－第一株体细胞杂种。 1978年，有性杂交不亲和的番茄/马铃薯间的体细胞杂交获得了杂种植株(Melchers)。随后获得了地上结番茄，地下生马铃薯的杂种植物。 1985年，马铃薯的栽培品种与野生种的体细胞杂交，得到了抗晚疫病和卷叶病的体细胞杂种(Austin)。 3.2 细胞融合与体细胞杂交 萝卜--白菜 萝卜-甘蓝 避免受精后胚乳发育不良或因种胚与胚乳间不亲和而致使杂种胚夭折，及时分离幼胚接种在无激素培养基上使之直接成苗，这就是胚挽救。 大大提高远缘杂交的成功率: 印度科学家在裁培种菜豆、黄麻和花生的远缘杂交中获得了理想的重组体。 中国农科院蔬菜所培养结球甘蓝和大白菜的杂种胚得到了种间杂种。 3.3 胚胎培养和试管内传粉受精技术 近50年来飞速的发展。从400多种植物培养细胞中分离到600多种次级代谢产物，其中60多种在含量上超过或等于其原植物，20种以上干重超过1％。 在日本，人参细胞培养已达130600L发酵罐； 德国用1000L发酵罐培养毛地黄细胞； 利用培养细胞的生物转化能力生产高值化合物，德国科学家进行了出色的研究。他们在毛地黄细胞的培养中加入生物合成途径的中间化合物毛地黄毒素和?一甲基毛地黄毒素，培养细胞以几乎 100％的转化速率使之羟基化，变为医药强心剂地高辛。 3.4 组织及细胞培养生产有用物质 1964年印度Guha和Maheshwari成功地在毛叶曼陀罗花药培养中，由花粉诱导得到单倍体植株，从而促进了花药和花粉培养的研究； 以后相继在烟草、水稻、小麦、玉米、番茄、辣椒、草莓、苹果等多种植物培养中获得成功，其数目达到160多种，其中烟草、水稻和小麦等的花药育种培养在中国取得了引入注目的成就。 花药培养：中花8号水稻、京花1号小麦。 3.5 单倍体育种 3.6 体细胞无性系变异： 我国已经培育出抗白叶枯病及赖氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、丝氨