生命科學(xué)學(xué)院0802班2008114010239梅定蘭

1、 1902 年，德國著名植物學(xué)G.Haberlandt 根據(jù)細(xì)胞學(xué) 理論提出了一個觀點，“高等植物的器官和組織可以不斷分割，直至單個細(xì)胞，即植物體細(xì)胞,體細(xì)胞在適當(dāng)?shù)臈l件下具有不斷分裂、繁殖并發(fā)育成完整植株的潛力”。 1934年，荷蘭植物學(xué)家溫特（Went）發(fā)現(xiàn)了生長素吲 哚乙酸。 1937年，法國科學(xué)家高特里特（Gautheret）和諾比考特（Nobercourt）幾乎同時培養(yǎng)了胡蘿卜根的小塊組織，并使細(xì)胞增殖獲得成功. 1943年，美國人White 在煙草愈傷組織中偶然發(fā)現(xiàn)形成一個芽證實了G.Haberlandt 的論點。 1948年，我國科學(xué)家崔徽和斯庫格（Skoog）確定了腺嘌呤/生長

2、素的比例是控制芽和根形成的一個重要條件。 1953年，繆爾（Muir）開創(chuàng)了單細(xì)胞無性生殖的工作。 1956年，米勒（Miller）建立了激動素/生長素比例的控制器官的分化激素模式。 1958年，史都華德（Steward）首次通過實驗證實了植物細(xì)胞具有全能性。 60 年代后，植物組織培養(yǎng)即開始走向大規(guī)模的應(yīng)用階段 植物組織培養(yǎng)的依據(jù)是在多細(xì)胞生物總每個體細(xì)胞的細(xì)胞核具有個體發(fā)育的全部基因，具有發(fā)育成完整個體的潛力即植物細(xì)胞的“全能性”，及植物的“再生作用”。離體的植物器官、組織或細(xì)胞（外植體） 脫分化愈傷組織 再分化根、芽植物體離體的器官、離體的器官、組織、細(xì)胞組織、細(xì)胞愈傷組織愈傷組織根、芽

3、根、芽植物體植物體u1.培養(yǎng)的形式固體培養(yǎng)：多被組織、器官的培養(yǎng)采用液體培養(yǎng)： 一般被細(xì)胞或原生質(zhì)等微體培養(yǎng)采用 配制培養(yǎng)基 無菌培養(yǎng)物的建立 芽增殖培養(yǎng) 繼代培養(yǎng)壯苗生根移栽根據(jù)培養(yǎng)的目的不同，程序可增可減。 有關(guān)培養(yǎng)基或培養(yǎng)物污染 褐變 玻璃化等植物組織培養(yǎng)的研究相當(dāng)活躍，尤其快速繁殖方面。從植物組織培養(yǎng)這一技術(shù)產(chǎn)生開始，快速繁殖的研究就在木本植物、花卉及園藝植物、禾本科植物、豆科植物、蔬菜植物、草本水果、中草藥、其他經(jīng)濟(jì)植物中廣泛開展，目前已有不少成熟技術(shù)在生產(chǎn)中應(yīng)用，工廠化育苗已成為新興的育苗產(chǎn)業(yè)。試管苗大規(guī)模培養(yǎng)試管苗大規(guī)模培養(yǎng) 目前進(jìn)展較多的大概還有胚狀體形成、離體胚培養(yǎng)、高頻 再

4、生系統(tǒng)建立、藥用植物細(xì)胞培養(yǎng)、染色體檢測、抗性研究等， 隨著與其他學(xué)科的相互滲透，植物組織培養(yǎng)的前景也將越來越寬廣 植物快速繁殖和無病毒種苗生產(chǎn) 目前，通過離體培養(yǎng)獲得小植株并且具有快速繁殖潛力的植物已有100 多科1000 種以上，有的已經(jīng)發(fā)展成為工業(yè)化生產(chǎn)的商品。世界上80% 85% 的蘭花是通過組織培養(yǎng)進(jìn)行脫毒和快速繁殖的。利用組織培養(yǎng)進(jìn)行植物快速繁殖及無病毒種苗生產(chǎn)，不僅能夠挽救珍惜瀕危物種，而且能夠解決植物野生資源缺乏的問題。植物花藥培養(yǎng)和單倍體育種 將植物花藥培養(yǎng)成單倍體植株，再經(jīng)過染色體加倍，能很快得到純合的二倍體，這樣將大大縮短育種年限。到目前為止，世界上通過花粉和花藥培養(yǎng)已獲

5、得了幾百種植物的單倍體植株。 細(xì)胞融合與原生質(zhì)體培養(yǎng) 到1990 年已有100種以上植物的原生質(zhì)體能再生植株。我國獲得了30 余個品種的原生質(zhì)體再生植株，國外已先后獲得了種內(nèi)及種間的體細(xì)胞雜種植株。植物原生質(zhì)體培養(yǎng)還可應(yīng)用于外源基因轉(zhuǎn)移、無性系變異及突變體篩選等研究，因而越來越受到人們的重視。 植物細(xì)胞突變體篩選 植物細(xì)胞突變體的篩選最早始于1959 年，迄今為止，已經(jīng)在不少于15 個科45 個種的植物細(xì)胞培養(yǎng)中篩選出100 個以上的植物細(xì)胞突變體或變異體。其中包括抗病細(xì)胞突變體，如玉米抗小斑病突變體和小麥抗赤霉病、根腐病突變體等。 植物組織細(xì)胞培養(yǎng)物的超低溫保存與種質(zhì)庫建立 植物細(xì)胞全能性的

6、發(fā)現(xiàn)和證實，為植物種質(zhì)資源的長期保存開辟了一條新途徑。采用液氮超低溫保存技術(shù)，能保持很高的存活率，并且能再生出新植株和保持原來的遺傳特性。如建立莖尖分生組織培養(yǎng)物的超低溫保存種質(zhì)庫，不僅可以防止種質(zhì)的遺傳變異和退化，而且可以長期保存無病毒的原種。 植物組織培養(yǎng)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用 我國第一個T-DNA 插入突變體庫的構(gòu)建和研究為我國水稻功能基因組學(xué)研究奠定了良好的技術(shù)和材料基礎(chǔ)，由中國水稻研究所農(nóng)業(yè)部水稻生物學(xué)重點開放實驗室和中科院上海植物生理研究所合作，通過建立大規(guī)模、高效的農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因技術(shù)體系，將玉米轉(zhuǎn)座子Ac-Ds 等外源基因?qū)胨疚闯墒炫吆头N子誘導(dǎo)的愈傷組織，獲得了1.2 萬個獨

7、立的T-DNA 插入株系，并構(gòu)建了水稻突變體的數(shù)據(jù)庫。 植物組織培養(yǎng)機(jī)理有待于進(jìn)一步研究 組織培養(yǎng)的早期研究，主要集中在基礎(chǔ)探索上且所用的都是易培養(yǎng)的植物，對一些“困難植物” 的組織培養(yǎng)技術(shù)卻未做系統(tǒng)研究。五六十年代研究出的培養(yǎng)基如MS、White等目前仍然沿用，關(guān)于培養(yǎng)基中的植物生長物質(zhì)、礦質(zhì)元素等對植物細(xì)胞全能性表達(dá)的影響還未找到一個可普遍遵循的規(guī)律，更未找到普遍適用的培養(yǎng)基。相當(dāng)多的植物沒有得到相應(yīng)的離體培養(yǎng)技術(shù)。因此一些珍稀瀕危植物無法得到有效利用或保存，組織或細(xì)胞產(chǎn)生的有用物質(zhì)得不到開發(fā)，遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)不能得到廣泛應(yīng)用，植物體細(xì)胞無性系突變體篩選工作、人工種子研究等都受到了制約。所以，

8、加強(qiáng)組織培養(yǎng)機(jī)理的研究已迫在眉睫。 基因型限制仍是組織培養(yǎng)的一大難題 根據(jù)植物細(xì)胞全能性學(xué)說，任何一種植物的基因型都能培養(yǎng)，但研究發(fā)現(xiàn)沒有適合于培養(yǎng)任何基因型植物的培養(yǎng)基。揭示其特殊性并獲得使不同基因型材料培養(yǎng)成功的經(jīng)驗，才能有助于探討組織培養(yǎng)的一般規(guī)律，建立適應(yīng)性更廣的組織培養(yǎng)技術(shù)。 操作復(fù)雜，效率不高 目前許多重要農(nóng)作物及部分果樹的原生質(zhì)體培養(yǎng)已獲得成功，但應(yīng)用于遺傳工程操作還有一定困難，除了基因型限制之外，還存在操作復(fù)雜、煩瑣、完成周期較長等問題，如建立理想的懸浮系至少需要幾個月時間才能獲得這些細(xì)胞系游離培養(yǎng)，眾多無法預(yù)知因素的影響，使培養(yǎng)結(jié)果不穩(wěn)定，部分細(xì)胞喪失分化能力。因此，實際操作時應(yīng)盡量簡化操作程序并要防止細(xì)胞衰老、變異等。 降低成本，加快成果的應(yīng)用推廣 植物組織培養(yǎng)應(yīng)用研究成本較高