植物组织培养与细胞培养
细胞和组织培养技术在植物育种中的应用

细胞和组织培养技术在植物育种中的应用1 植物育种中的重要性植物育种是通过人工的手段提高植物的遗传品质,以获得更高产、更适应环境的新品种。
在植物育种研究中,细胞和组织培养技术已经成为一种重要的技术手段。
2 细胞和组织培养技术细胞和组织培养技术是通过对植物的组织和细胞进行培养,实现植物育种目标的一种技术方式。
该技术有很多优点,如可以加快植物繁殖的速度,提高植物的遗传品质,并且可以通过对细胞和组织的特定处理来培育出特定的性状和特性的植株。
3 细胞和组织培养技术的应用细胞和组织培养技术在植物育种领域中应用广泛。
例如,可以通过细胞和组织培养技术来实现以下植物育种目标。
3.1 新品种的选育通过细胞和组织培养技术,可以通过选择不同的细胞和组织的特性,实现新品种的选育。
3.2 繁殖控制采用细胞和组织培养技术,可以用于植物的繁殖控制。
例如,可以通过组织培养来实现体细胞的多倍体化,从而增加植物的染色体数目,提高早期杂交的成功率。
3.3 再生和转化再生和转化是细胞和组织培养技术的主要应用之一。
该技术被用于生产快速生长和具有特定性状的植株,从而实现对植物遗传性状和生物合成途径的调控和改善。
4 细胞和组织培养技术的潜在应用除了上述应用之外,细胞和组织培养技术还具有一些潜在的应用前景。
如工程植物通过CRISPR/Cas针对性地修饰植物遗传物质,从而修改植物的基因组。
此外,与传统育种方法相比,细胞和组织培养技术还具有更快的反应速度和更灵活的模拟性,可推动植物育种领域的发展。
5 小结细胞和组织培养技术可以作为一种有力的技术手段,应用于植物育种研究中,包括新品种的选育、繁殖控制和再生与转化等方面。
这些技术在实践中已经得到广泛的应用,并且在未来仍然具有很大的潜力和发展空间。
植物组织培养与细胞培养知识重点

第一个发明的培养基为White 培养基培养基中的铁盐采用Fe-EDTA 形态IAA/CTK比例高时,促进生根培养,比例低时,促进芽的分化植物组织培养:(广义)人工控制条件下培养形成再生植株(狭义)对植物组织器官产生愈伤组织进行培养直至生成完整植株。
外植体:从植物体上分离下来的用于离体培养的材料愈伤组织:在离体培养的条件下切口处形成的一团具有分生能力的不规则的细胞团分化:细胞在分裂过程中发生结构和功能上的改变形成各类组织和器官的过程脱分化:已分化好的细胞在人工诱导条件下恢复分生能力恢复到分生组织状态的过程再分化:由脱分化的细胞重新形成各类组织和器官的过程初代培养:诱导愈伤组织、侧芽或不定芽、胚状体(形似胚,具有配的功能)过程继代培养:更换新鲜培养基繁殖同一类型材料生根培养:将芽苗转移到生根培养基上培养形成完整植株驯化培养:将组培苗经人工炼苗驯化使其能够在苗床上生长器官培养:是指对植物体各种器官的离体培养离体胚培养:指从植物种子中分离出胚组织进行离体培养的技术细胞悬浮培养:将植物的细胞或细胞小聚体悬浮在液体培养基上进行培养,使之在体外繁殖、生长、发育,并在培养过程中能保持很好的分散性的技术原生质体培养:指从细胞中分离出来的原生质体经过离体培养使其分裂、增殖进而分化成完整植株的技术。
器官发生:又名器官形成,是指植物根茎叶花果实等器官的分化与形成灭菌:用物理或化学方法,杀死物体表面或空隙间的微生物消毒:杀死,消除或抑制部分微生物,使之不发生作用褐化:接种后外植体表面产生酚、醌类棕褐色物质,细胞停止代谢生长玻璃化:离体植物嫩茎或叶呈半透明水状,生理失调不能进行光合作用指示植物:能够对病毒汁液产生迅速和特有的反应的某类转株寄主植物细胞的全能性:每个植物细胞都具有母体的全部遗传特性;每一个细胞都可以在特定条件下发育成与母体一样的植株灭菌方法:物理法:灼烧、常压蒸煮,紫外线,超声波,微波,过滤清洗。
化学法:升汞,过氧化氢,甲醛,酒精,高锰酸钾,漂白粉,次氯酸钠,抗菌素四大母液:大量元素母液,微量元素母液、铁盐母液、有机物质母液、激素母液实验室安排:贮藏室、药品室、洗涤间、消毒室、接种室,准备室、暗室、分析室、培养室离体培养基本设备:天平、酸度计、移液管、容量瓶、三角瓶添加活性炭的目的:活性炭具有吸附作用,可吸附非极性物质和色素大分子物质,茎尖初代培养使可防止褐化,促进生根,防止玻璃化苗几种维生素:VB1:有利于植株生根,促进愈伤组织产生VB6:促进根的生长VC:防止褐化VB5:影响植物代谢和胚的发育VE、VB12各培养基的特点:White:无机盐浓度低,适宜于生根培养;MS:无机盐浓度高,为比较稳定的离子平衡溶液,其养分的数量和比例比较合适,可满足植物的营养和生理需要,硝酸盐含量相对较高,广泛应用于植物器官,花药,细胞和原生质体培养,效果良好;B5:含较低的铵对不少培养物的生长有抑制作用。
3.植物细胞培养(植物组织培养)

3.植物细胞培养(植物组织培养)第三章植物细胞培养植物细胞培养:指对从植物器官或由愈伤组织上分离的单细胞(或⼩细胞团)进⾏培养,形成单细胞⽆性系或再⽣植株的技术。
Haberlandt(1902)⾸次尝试分离和培养植物叶⽚单细胞。
细胞培养的意义有利于进⾏细胞⽣理代谢以及各种不同物质对细胞代谢影响的研究。
进⾏细胞培养,通过单细胞的克隆化,即称为“细胞株”(cell line),可以把微⽣物遗传技术⽤于⾼等植物以进⾏农作物的改良。
细胞培养的增殖速度快,适合⼤规模悬浮培养,⽣产⼀些特有的产物,如许多种植物的次⽣代谢产物,包括各种药材的有效成分等,⽤于医药业、酶⼯业及天然⾊素⼯业,这是植物产品⼯业化⽣产的新途径。
由于植物组织培养中细胞之间在遗传和⽣理⽣化上会出现种种变异,这些细胞形成的植株也都表现出⼀定的差异。
这种差异反映在它们的植株的形态、产量、品质、抗病⾍和抗逆性等⽅⾯。
所以由单细胞培养获得的单细胞⽆性繁殖系,并对不同的细胞进⾏研究,在理论上和实践上都有很重要的意义。
细胞培养就是从⾼等植物的某个特定的器官或组织中取得单个细胞进⾏培养,并诱导其分裂增殖,由细胞分裂形成细胞团,再通过细胞分化形成芽根等器官或胚状体,长成完整植株。
第⼀节植物细胞培养⼀. 单细胞培养(⼀)单细胞分离1.机械法2.酶解法3.从愈伤组织中分离(⼆)单细胞的培养⽅法1、平板培养(细胞的⽣长周期)2、看护培养3、微室培养 4. 条件化培养⼆. 细胞悬浮培养(⼀)悬浮培养的⽅法1、分批培养(细胞的⽣长周期)2、半连续培养3、连续培养——封闭型、开放型(化学、浊度恒定式)4、固定化培养(⼆)培养细胞的同步化1. 化学⽅法(饥饿法、抑制法、有丝分裂抑制法)2. 物理⽅法(分选、低温)(三)培养基振荡⼀、单细胞培养(⼀)单细胞的分离1.机械法: Ball(1965)⾸次由花⽣成熟叶⽚利⽤机械的⽅法使叶⾁细胞得到分离的技术。
⑴⼑⽚刮: 取下叶⽚→叶⽚消毒(75%酒精或7%次氯酸钠)→撕去下表⽪(露出叶⾁细胞) →⽤解剖⼑刮下细胞→单细胞悬浮培养⑵研磨离⼼法: 取下叶⽚→叶⽚消毒(75%酒精或7%次氯酸钠) →研磨匀浆(10g叶⽚+40ml研磨介质)→匀浆过滤(细纱布) →离⼼(先低速去碎屑) →游离细胞沉降到底部(净化细胞) →植株培养或悬浮培养研磨介质: 20µmol蔗糖+ 10µmol MgCl2 + 20µmol Tris-HCl (pH7.8)机械法的特点:⑴细胞不受酶的伤害;⑵不发⽣质壁分离。
植物组织培养与细胞培养技术研究

植物组织培养与细胞培养技术研究植物组织培养与细胞培养技术是现代生物技术领域中非常重要的一部分,它的应用广泛,包括农业、林业、医药和生物工程等多个领域。
它能够对植物进行育种、繁殖、遗传转化和基因修饰等研究,对于保护生物多样性和实现农业可持续发展具有重要作用。
植物组织培养技术是指通过细胞分离培养基和生长因子的作用,使植物体内的一系列细胞体外生长繁殖,最终形成新的植物个体的过程。
它包括原生质体培养、愈伤组织培养和植物再生技术等。
原生质体培养技术是指通过将植物细胞进行分离和培养,培养出单个细胞,然后通过电融合或化学刺激等方式将不同种类的原生质体进行融合,形成新的杂交种,产生具有新特性的植物个体。
目前这种技术在植物育种中已经得到了广泛的应用,例如水稻、玉米、小麦等作物的培育,不但可以提高作物的产量和抗病能力,同时可以丰富作物种类,实现农业可持续发展。
愈伤组织培养技术是指通过将植物切割或切除部分组织,然后将其进行培养,形成愈伤组织,进而通过细胞分裂和分化,形成新的植物个体。
这种技术的优点是可以进行无性繁殖,大大加快了培养和繁殖的速度,并且可以对植物组织进行遗传转化,培育出具有新特性的植物。
植物再生技术是指通过植物体的组织或细胞进行分化和再生,形成新的植物个体。
这种技术的优点是可以进行整体遗传改良,包括基因改造、基因转移等技术,例如将抗病基因、抗虫基因、早期成熟基因等导入到目标植物中,提高植物的产量和抗病抗虫能力。
细胞培养技术是指将植物体内的细胞在无菌的培养基上进行细胞培养,形成细胞群落。
这种技术通常是在实验室环境中进行的,目的是对植物的生理和代谢进行研究。
应用广泛的包括植物激素的研究、药物代谢机制等。
植物组织培养技术的应用非常广泛,不仅可以对植物进行改良,还可以用来繁殖罕见和濒危物种,恢复和保护生态环境,解决农业生产和森林经营中的问题。
但同时也应该注意到,植物组织培养技术的应用还存在一些问题,例如容易产生变异、突变和杂交,导致植物品种的稳定性和一致性下降,需要加强对其安全性和环境风险的评估和管理。
植物细胞和组织培养

植物细胞全能性及其表达
(一)植物细胞全能性的提出与证明
(二)胚性细胞 —— 植物的干细胞 (三)从分化细胞到胚性细胞
(二)胚性细胞 —— 植物的干细胞
在自然条件下,植物体内的许多细 胞可以不断地产生不定胚或芽,表 明它们保留着胚性。在自然界表现 出胚性的细胞可以分为三大类,即 早期胚胎细胞、茎端分生细胞和成 熟组织中遗留的胚性细胞。 最典型的例子是落地生根,其叶片 周缘组织特定部位中遗留的胚性细 胞能够沿著叶片的四周形成不定芽, 然后发育为具有根系的小植株,脱 Kalanchoe laxiflola 落到地面。
2. 器官分化
烟草的薄层表皮培养时,花枝 的薄层表皮只能产生花芽,植 株基部的薄层细胞只能产生营 养芽,中间部分的外植体能产 生两种类型的芽,但其间的比 例会有不同,这取决于它们与 植株基部距离的远近。花芽的 分化还受外源激素组成的影响, 只有当培养基中所含的激动素 和 IAA 的 克 分 子 浓 度 皆 为 106mol/L 时,花枝的表皮才能形 成花芽。若不改变 IAA 浓度, 把激动素浓度提高到10-5moI/L, 则会完全抑制花芽的形成,而 只出现营养芽。器官分化的基 因表达尚有待研究。
二、脱分化过程中细胞结构的变化 植物体内最大量的分化细胞是成熟的薄壁细胞,例如叶肉 细胞、表皮细胞、内皮层和髓部的薄壁细胞等,它们的细胞核 的体积较小,位于细胞边缘,细胞中央有一个大的液泡,细胞 质内核糖体密度较低,多聚核糖体数目很少,质体为分化程度 较高的叶绿体、杂色体、白色体或淀粉体。 在离体培养条件下烟草的叶肉细胞从第一次分裂开始即进 入脱分化的过程。通过数次有丝分裂,逐步转变为分生细胞, 核体积变大,占据中央位置,大液泡逐渐消失,液泡中出现一 种与细胞质生长相关的蛋白体 ,叶绿体通过缢裂和出芽生殖转 变为原质体。
植物细胞培养的原理

植物细胞培养的原理植物细胞培养是一种通过体外培养植物细胞和组织来研究植物生长、发育和代谢过程的技术。
它主要基于细胞分裂和再分化的原理。
在植物细胞培养中,细胞和组织在合适的培养基上生长和分裂,从而形成新的细胞或组织。
细胞分裂和再分化是植物细胞培养的基础原理。
植物细胞培养的理论基础是组织培养,即将植物的组织切割成细胞,通过特定培养基上的营养物质供应来刺激细胞生长和分裂。
这种培养基包括碳源、氮源、矿物元素等。
同时,培养基中还添加了生长调节物质,如植物激素等,以促进细胞分化和再生。
植物细胞培养的步骤一般包括以下几个方面:材料准备、无菌操作、培养基配制、细胞或组织的预处理、细胞或组织的接种、培养条件的控制等。
在材料准备方面,首先需要选择要培养的植物种类和组织类型。
一般来说,根、茎、叶等组织都可以成为培养的对象。
然后,需要将这些组织从植物体中取出,并进行清洗和消毒处理,以去除外部的污染物。
无菌操作是植物细胞培养中非常重要的一环。
无菌操作可以通过火化、高压灭菌等方法进行。
当组织表面被消毒后,可以将其切割成较小的片段或胚珠、根尖等,并将其接种到培养基上。
无菌操作的目的是保证培养过程中没有细菌、真菌或其他微生物的污染。
培养基的配制是植物细胞培养过程中的一个重要步骤。
培养基是提供细胞和组织生长所需的营养物质的基础,包括碳源、氮源、矿物元素等。
在培养基中还需要添加一定的植物激素来促进细胞分化和再生。
培养基的配制需要根据不同的组织类型和培养目的进行调整。
细胞或组织的预处理是植物细胞培养中的另一个重要步骤。
预处理可以帮助提高细胞和组织的存活率和再生能力。
通常,预处理包括细胞离体培养、试管前培养、组织分化等。
接种是植物细胞培养中最关键的一步。
接种可以使用无菌的微型听管、培养皿等容器。
将预处理好的细胞或组织放置在培养基上,然后在适当的条件下进行培养。
培养条件包括光照、温度、湿度等因素,不同的植物种类和组织类型需要不同的培养条件。
植物组织与细胞培养课件

第三十四页,共三十四页。
培养
第十九页,共三十四页。
幼胚培养
(péiyǎng)
影响幼胚培养成功的因素 培养基:无机盐、碳水化合物、激素等
环境(huánjìng)条件(温度:多数为25-30℃,因植物种类有所
差别。光照:一般认为黑暗或弱光条件较为合适。)
提高幼胚的成活率,可采用胚乳看护培养
第二十页,共三十四页。
胚龄与胚性发育(fāyù)的关系
胚乳培养过程 含胚乳的果实或种子→表面消毒(xiāo dú)→无菌 条件下胚乳的剥离→接种培养基培养。 培养室温度25-27℃,黑暗或弱光下进行。
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胚乳培养的器官发生(fāshēng)
愈伤组织形成、器官发生 (1)愈伤组织的诱导 (2)愈伤组织的再分化 (3)胚乳苗的生根培养
经过自身的代谢作用合成其生长必需的物质,在营养 上已可以完全独立。
第十四页,共三十四页。
依据所剥离胚的发育时期(shíqī)不同:
培养类型
幼胚培养 (immature embryo)
成熟胚培养 (mature embryo)
子叶形成(xíngchéng) 之前
子叶(zǐyè)形成之后
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受精胚珠的培养
未受精胚珠的培养
植物胚珠(pēi zhū)结构图示
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胚珠 培养 (pēi zhū)
胚珠培养的方法 培养受精胚珠,摘取授粉时间合适的子房(zǐfáng),如培养 未受精胚珠,则在授粉前摘取子房(zǐfáng)→表面灭菌→剖 开子房壁,取出胚珠或带胚珠的胎座接种培养。
胚培养:指在无菌条件(tiáojiàn)下将胚从胚珠或种子中
植物组织培养的用途

植物组织培养的用途
植物组织培养是一种基于细胞和组织的体外培养技术,广泛应用于植物科学、农业、园艺和生物技术等领域。
以下是植物组织培养的一些主要用途:
1. 植物繁殖与繁育:通过组织培养技术可以实现植物的无性繁殖,包括愈伤组织的诱导、植株再生和植株繁殖。
这种方法可以大幅提高繁殖速度和繁殖量,以获得大量具有相同基因型的植株。
2. 基因转化与遗传改良:植物组织培养可用于导入外源基因到植物细胞或组织中,实现基因转化。
这为植物遗传改良提供了重要的手段,包括抗病虫害、耐逆性和提高产量等方面的改良。
3. 药物和化学物质生产:通过组织培养技术,可以大规模培养植物细胞或组织,以生产药物、天然产物和化学物质。
这种方法具有高效、可控和可重复的优点,为药物和化学工业提供了可持续的生产途径。
4. 培育优良品种和育种研究:植物组织培养可以用于筛选和培育优良的植物品种,包括抗病虫害、适应性强和高产性等特点的育种。
这为农业生产和园艺业的发展提供了重要的技术支持。
5. 保存和恢复濒危植物:植物组织培养技术可以用于保存和恢复濒危植物种质资源。
通过体外培养,可以保存和繁殖濒危植物,以防止物种灭绝和遗传多样性的丧失。
6. 研究植物生理和生物学:植物组织培养为研究植物生理和生物学提供了实验材料和平台。
通过控制培养条件和处理方式,可以研究植物生长、发育、代谢和响应环境的机制。
总的来说,植物组织培养在植物科学、农业和生物技术等领域具有广泛的用途。
它为植物繁殖、遗传改良、药物生
产、品种培育、濒危物种保护和科学研究提供了强大的工具和平台。
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植物组织培养与细胞培养开始于19世纪后半叶,当时植物细胞全能性的概念还没有完全确定,但基于对自然状态下某些植物可以通过无性繁殖产生后代的观察,人们便产生了这样一种想法即能否将植物体的一部分在适当的条件下培养成一个完整的植物体,为此许多植物科学工作者开始了培养植物组织的尝试。
最初的问题仍然是集中在植物细胞有没有全能性和如何使这种全能性表现出来。
1839年Schwann提出细胞有机体的每一个生活细胞在适宜的外部环境条件下都有独立发育的潜能。
1853年trecul利用离体的茎段和根段进行培养获得了愈伤组织,愈伤组织是指一种没有器官分化但能进行活跃分裂的细胞团,但这还不能证明细胞具有全能性,因为由愈伤组织没能再生出完整植物体。
1901年Morgan首次提出一个全能性细胞应具有发育出一个完整植株的能力。
所谓全能性细胞就是指具有完整的膜系统和细胞核的生活细胞,在适宜的条件下可通过细胞分裂与分化,再生出一个完整植株。
White 指出:如果一个给定的有机体的所有细胞都大致相同,并具有全能性,那么在有机体内所观察到的细胞分化必定是这些细胞对有机体内微环境和周围环境的反应。
就是说机体内每个细胞所以没有表现出全能性,是因为该细胞所处位置的不同,致使其某些功能被抑制(suppressed),这充分说明机体内的微环境因素在细胞分化中起了十分重要的作用。
按照现代发育生物学和细胞生物学的理论,细胞分化是受基因在时间和空间两个方面的调空,空间就是指细胞在机体内所处的位置。
不同位置的细胞,其基因的表达不同,细胞所表现出的形态结构和行为就不同。
如果将一个生活的细胞从植物体内分离出来,使之脱离开原有的环境,细胞被抑制的功能将有望得以恢复,重新表现出全能性。
基于这种认识,科学工作者便萌生出了植物组织培养的念头。
Haberlandt(1902)首次提出细胞培养的概念,也是第一个用人工培养基对分离的植物细胞进行培养的人。
与rechinger不同,Haberlandt相信切块大小不会影响细胞增殖,但由于Haberlandt使用的培养液成分简单,培养的细胞是高度分化的细胞,又没采取消毒技术,所以实验失败,培养的细胞虽然存活了几个月但没能分裂。
Haberlandt转而对损伤修复发生兴趣,提出激素作用的概念(leptohormone),与维管组织特别是韧皮部有关;另一类是创伤激素(woundhomone),与细胞损伤有关,为后来激素理论的建立和在组织培养中的广泛应用奠定了基础。
但自Haberlandt的实验之后直到1934年White培养番茄离体根尖的成功,其间的30多年里,植物组织培养技术几乎没有什么进展。
分析其原因,主要就是培养基的成分和实验所选取的材料不够合适。
1934年White用离体的番茄根建立了第一个活跃生长的无性系,使根的离体培养实验首次获得了真正的成功,并首次发现和提出B族维生素B1、维生素B6和烟酸的重要性。
与此同时,Cautheret在山毛柳和黑杨形成层组织的培养中也发现了B族维生素的作用,并使培养获得了成功。
Nobecourt 也用胡萝卜建立了类似的连续生长的组织培养物。
因此,Haberlandt、White 和Nobecourt一起被誉为植物组织培养的奠基人。
人们现在所用的若干培养方法和培养基,原则上都是他们在1939年所建立的方法和培养基演变的结果,几乎所有的培养基中都添加了不同种类和不同数量的B族维生素。
从此植物组织培养进入快速发展时期。
1941年,Overbeek、Conklin和Blakeslee等用附加椰乳到培养基中,获得了Datura离体胚培养的成功。
椰乳成分复杂,含有多种不同的有机物,后来的研究发现,其中在组织培养中起主要作用的是腺嘌呤类激素或类似物。
1944年,Skoog报道DNA的降解产物腺嘌呤和腺苷可以促进愈伤组织的生长,解除生长素对芽形成的抑制作用,诱导芽的形成。
1948年,Caplin和Steward用实验证明椰乳与2,4-D配合,对培养的胡萝卜和马铃薯组织的增殖起到明显的促进作用。
在用烟草髓细胞诱导愈伤组织的实验中,Skoog,Miller等分离确定了6-呋喃氨基嘌呤对细胞分裂有促进作用,并命名为“激动素”(Kinetin)。
之后,与此相关的同系物6-苄氨基嘌呤被合成,它也刺激培养物的细胞分裂。
于是,出现了“细胞分裂素”这一集合名词,专门用来指能刺激培养物细胞分裂的一组6-某基团的氨基嘌呤化合物。
尔后,玉米素、异戊烯基腺嘌呤和其他细胞分裂素等植物激素的相继发现,更增加了细胞分裂素的种类。
由于发现生长素和细胞分裂素相互配合能调节细胞的分裂与分化,控制器官的分化,生长素高时可诱导根的形成,细胞分裂素高时可促进芽的分化,使植物组织培养的工作迅速取得突破。
1958年美国的Steward和德国的Reinert分别由培养的胡萝卜细胞诱导形成了胚状体,1965年由Vasil和Hildebrandt用单个分离的细胞培养获得整个植株的再生,从而使植物细胞全能性的理论真正得到了科学的证实。
从此之后,一批又一批植物的组织或器官通过培养的方法获得了再生植株。
20世纪60年代,在植物组织培养方面的另外两项成就就是划分小孢子培养和原生质体培养的成功。
Guha和Maheshwari(1966,1967),Rourgin 和Nitsch(1967)先后利用烟草和胡萝卜的小孢子培养获得单倍体植株,并成功地实现了染色体的加倍,使这种同源二倍体植株在5个月内收获到种子。
Cocking等用纯化的纤维素酶和果胶酶处理烟草细胞,获得原生质体,通过调节渗透压的方法控制原生质体膨胀,使培养获得成功,得到了再生植株。
自20世纪60年代始,植物组织与细胞培养逐渐走向了工厂化和商品化阶段。
现在已不能确切统计有多少种植物通过组织培养的方法获得了再生植株,因为几乎每天都有可能出现利用新的植物种类获得培养成功的报道。
植物组织培养已经变成了一种常规的实验技术,广泛应用于植物的脱毒、快繁、基因工程、细胞工程、遗传研究、次生代谢物质的生产、工厂化育苗等多个方面;从高级的研究机构、大专院校到普通的生物技术公司,甚至农民专业户都在不同程度的利用或开展组织培养工作。
植物组织培养已经走过了近百年的历程。
它的历史不仅证明了植物的每一个生活细胞都含有一种植物的全部遗传信息,在一定的条件下可以发育成一个完整的植株,而且在一定范围内人们可以按照意愿,改变和调节植物的发育。
但这种调节和改变知识局部的,主要是通过改变培养基中的激素和培养条件,从遗传基础上的彻底改造仅仅是开始。
但是,生命的奥秘是很深远的,植物也如此,科学家至今仍不能实现对所有植物的组织培养再生,对基因型对组培成功的影响至今仍迷惑不解,而且对已经获得成功的植物,也还是有很多问题没有解决。
即便像烟草和拟南芥这样的模式植物,也没能实现让它们在组培容器中遂愿的生长发育和开花结实。
人们对植物的认识、了解和掌握,仍然处于必然王国阶段,单就其组织培养而言,还有十分漫长的道路要走。
编辑本段植物组培的应用前景1、快速繁殖某些稀有植物或有较大经济价值的植物依靠自然条件在较短时间内繁殖稀有植物和经济价值较高的植物,受到地理环境和季节的限制,很难达到快速、高效的目的;特别对于在短时期内需要达到一定数量,才能创造应有价值的植物,时间就是效益,只有通过组织培养的方法才能满足这一要求。
用组织培养法繁殖植物,这是组织培养应用于生产的主要的和成效最大的实例。
首先是在兰花上的成功应用。
自Morel在1960年得到兰花组织培养苗后,很快应用于生产,形成了组织培养法繁殖兰花工业。
由于组织培养法繁殖植物的明显特点是快速,每年可以数以百万倍速度繁殖,因此对一些繁殖系数低,不能用种子繁殖的名特优植物品种的繁殖,尤为意义重大。
2、脱毒植物中有很多都带有病毒,严重影响植物的产量和品质,给农业带来灾害。
特别是无性繁殖植物,如马铃薯、草莓、大蒜、康乃馨等,由于病毒是通过维管束传导的,因此利用这些植物营养器官繁殖,就会把病毒带到新的植物个体上而发生病害。
但是也证明感病植株并不是每个部位都带有病毒,如茎尖生长点尚未分化成维管束的部分,可能不带病毒。
若利用组织培养法进行茎尖培养,再生的植株有可能不带病毒,从而获得脱病毒的苗,再用这种苗进行繁殖,则种植的植物就不会或极少发生病毒病。
所获得的脱毒苗一定要经过鉴定,确认不带病毒才能使用。
使用组织培养法获得脱毒苗已经在草莓、葡萄、康乃馨等获得成功,产生明显的经济效应。
3、植物种质资源的保存、挽救濒于灭绝的植物长期以来人们想了很多方法来保存植物,如储存果实,储存种子,储存块根、块茎、种球、鳞茎;用常温、低温、变温、低氧、充惰性气体等,这些方法在一定程度上收到了好的或比较好的效果,但仍存在许多问题。
主要问题是付出的代价高,占的空间大,保存时间短,而且易受环境条件的限制。
植物组织培养结合超低温保存技术,可以给植物种质保存带来一次大的飞跃。
因为保存一个细胞就相当与保存一粒种子,但所占的空间仅为原来的几万分之一,而且在-193度的液氮中可以长时间保存,不像种子那样需要年年更新或经常更新。
环境的不断变化使许多种类的植物面临着灭绝的危险,而且许多种植物已经灭绝,留给人类的只是一种遗憾。
如何挽救这些植物,还有许许多多的动物,已成为世人关注的问题。
实践证明,通过组织培养的方法可以使一部分濒危的植物种类得到延续和保存;如果在结合超低温保存技术,就可以使这些植物得到较为永久性的保存。
其实,对大多数普通植物来说,用组织培养的方法保存其种质材料,也具有十分重要的意义。
因为,人们现在无法预知哪些植物会面临灭顶之灾,或许今天看似繁茂的植物,明天就可能被沙漠、洪水、大火或战争吞没。
4、通过花药和花粉培养获得单倍体植株、缩短育种年限通过花药和花粉组织培养可以获得单倍体植物,大大缩短了育种时间。
使新品种的培育过程大大简化 5、胚胎培养的应用在远源杂交中,杂交后形成的胚珠往往在未成熟状态时,就停止生长,不能形成有生活力的种子,因而杂交不孕,这给远缘杂交造成极大困难。
十九世纪二十年代末,Laibach用胚培养技术培养亚麻种间杂种胚,第一个获得了杂种植物,这一成功为在远缘时克服杂交不亲和的障碍提供了一项有用的技术。
这项技术发展至今,已经相当成熟,可以说多数植物的成熟或未成熟胚通过培养都可获得成功。
幼胚培养已经可使5个细胞大小的极幼龄的胚状结构培养成植株。
但胚珠培养的研究不多,单个胚珠培养尚存在许多问题,需作深化研究。
远缘杂交中,由于生理上和遗传上的障碍而不能杂交成功,可采用试管受精加以克服,即将母本胚珠离体培养,使异种花粉在胚珠上萌发受精,产生的杂种胚在试管中发育成完整植株。
用胚乳培养可获得三倍体植株,为诱导形成三倍体植物开辟了一条新途径。