第三章植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)

1、第三章 植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)生物工程系山東科技大學(xué) 主講主講 鄒玉紅鄒玉紅第一節(jié)、植物組織培養(yǎng)與 細(xì)胞培養(yǎng)的區(qū)別v 19791979年年, ,國(guó)際組織培養(yǎng)協(xié)會(huì)國(guó)際組織培養(yǎng)協(xié)會(huì)專業(yè)術(shù)語(yǔ)委員會(huì)專業(yè)術(shù)語(yǔ)委員會(huì)將兩者區(qū)將兩者區(qū)分，分， 組織培養(yǎng)組織培養(yǎng) 是指從體內(nèi)取出組織或細(xì)胞，模擬機(jī)是指從體內(nèi)取出組織或細(xì)胞，模擬機(jī)體內(nèi)生理?xiàng)l件，在體外進(jìn)行培養(yǎng)，使之生存或體內(nèi)生理?xiàng)l件，在體外進(jìn)行培養(yǎng)，使之生存或生長(zhǎng)生長(zhǎng)成組織成組織 細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng) 是指動(dòng)植物細(xì)胞在體外條件下的存活是指動(dòng)植物細(xì)胞在體外條件下的存活或生長(zhǎng)，此時(shí)細(xì)胞或生長(zhǎng)，此時(shí)細(xì)胞不再形成組織不再形成組織 對(duì)于植物組織培養(yǎng)組織培養(yǎng) 常見的是用于植物快速繁殖

2、的組培技術(shù)。常見的是用于植物快速繁殖的組培技術(shù)。細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng) 主要有以生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物為目的的大規(guī)主要有以生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物為目的的大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。模細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。第一節(jié)、植物組織培養(yǎng)與 細(xì)胞培養(yǎng)的區(qū)別 19世紀(jì)30年代，細(xì)胞學(xué)說(shuō)。 1902年，德國(guó)，哈伯蘭德，植物組織培養(yǎng)之父植物細(xì)胞離體培養(yǎng)實(shí)驗(yàn) 第二節(jié)、發(fā)展歷史 他用高等植物的葉肉細(xì)胞、髓細(xì)胞、表皮細(xì)胞等多種細(xì)胞放置在他自己配制的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)中（人工配制的營(yíng)養(yǎng)物），稱為培養(yǎng)基，這些細(xì)胞在培養(yǎng)基上可生存相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，但他只發(fā)現(xiàn)有些細(xì)胞增大，卻始終沒(méi)有看到細(xì)胞分裂和增殖。 1943年，美國(guó)，White，植物細(xì)胞具有全能性認(rèn)為：每個(gè)植物細(xì)胞具

3、有該植物的全部遺傳信每個(gè)植物細(xì)胞具有該植物的全部遺傳信息和發(fā)育成完整植株的能力息和發(fā)育成完整植株的能力煙草的莖段形成層細(xì)胞和胡蘿卜根的小塊組織-愈傷組織（未培養(yǎng)出芽和根）第二節(jié)、發(fā)展歷史第二節(jié)、發(fā)展歷史 1934 1934年，荷蘭植物學(xué)家年，荷蘭植物學(xué)家溫特溫特發(fā)現(xiàn)了生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)了生長(zhǎng)素吲哚乙酸吲哚乙酸( (萘萘乙酸，乙酸，2 2，4-4-二氯苯氧乙酸相繼發(fā)現(xiàn)二氯苯氧乙酸相繼發(fā)現(xiàn)) ) 第二節(jié)、發(fā)展歷史 細(xì)胞分裂素細(xì)胞分裂素用于植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)推動(dòng)了技用于植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)推動(dòng)了技術(shù)的發(fā)展，成為術(shù)的發(fā)展，成為2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)年代植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)的一大突破。它能促

4、進(jìn)細(xì)胞團(tuán)產(chǎn)生的一大突破。它能促進(jìn)細(xì)胞團(tuán)產(chǎn)生不定芽不定芽或直接從或直接從組織表面形成不定芽。并能促進(jìn)側(cè)芽的生長(zhǎng)。組織表面形成不定芽。并能促進(jìn)側(cè)芽的生長(zhǎng)。 細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素的比例細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素的比例調(diào)控植物組織的形態(tài)調(diào)控植物組織的形態(tài)發(fā)生和細(xì)胞分化發(fā)生和細(xì)胞分化 比值高比值高時(shí)產(chǎn)生時(shí)產(chǎn)生芽芽，低時(shí)低時(shí)產(chǎn)生產(chǎn)生根根，比值適中時(shí)維持，比值適中時(shí)維持原組織生長(zhǎng)而不分化原組織生長(zhǎng)而不分化第二節(jié)、發(fā)展歷史 19581958年年 斯圖爾德用胡蘿卜根愈傷組織獲得了單細(xì)胞，斯圖爾德用胡蘿卜根愈傷組織獲得了單細(xì)胞，并且成功形成胚狀體發(fā)育成完整植株，這是世界上并且成功形成胚狀體發(fā)育成完整植株，這是世界上首次通過(guò)

5、首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了植物細(xì)胞具有全能性，實(shí)驗(yàn)證實(shí)了植物細(xì)胞具有全能性，為植物組織培養(yǎng)技術(shù)程序?yàn)橹参锝M織培養(yǎng)技術(shù)程序奠定了重要基礎(chǔ)。奠定了重要基礎(chǔ)。 第二節(jié)、發(fā)展歷史 2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代，年代，植物組織培養(yǎng)開始走向大規(guī)模植物組織培養(yǎng)開始走向大規(guī)模的應(yīng)用階段。莫雷爾采用的應(yīng)用階段。莫雷爾采用蘭屬的莖尖培養(yǎng)蘭屬的莖尖培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)了，實(shí)現(xiàn)了去病毒和快速繁殖兩個(gè)目的。經(jīng)過(guò)莖尖去病毒和快速繁殖兩個(gè)目的。經(jīng)過(guò)莖尖原球原球莖莖小植株的方式而再生的。小植株的方式而再生的。按按莫雷爾的方法：莫雷爾的方法：1 1個(gè)半花莖尖個(gè)半花莖尖繁殖出繁殖出400400萬(wàn)株萬(wàn)株（具有相同遺傳具有相同遺傳性的健康植物）性的健

6、康植物） 之后這一技術(shù)導(dǎo)致歐洲、美洲和東南亞許多國(guó)家之后這一技術(shù)導(dǎo)致歐洲、美洲和東南亞許多國(guó)家蘭蘭花花工業(yè)的興起工業(yè)的興起 。 第二節(jié)、發(fā)展歷史 莫雷爾用蘭花假鱗莖的莖尖分生組織來(lái)進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)繁殖，培養(yǎng)出蘭花無(wú)病毒莫雷爾用蘭花假鱗莖的莖尖分生組織來(lái)進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)繁殖，培養(yǎng)出蘭花無(wú)病毒幼苗。他發(fā)現(xiàn)幼苗。他發(fā)現(xiàn)蕙蘭莖尖分生組織蕙蘭莖尖分生組織。經(jīng)過(guò)離體培養(yǎng)，可以逐漸增大而形成。經(jīng)過(guò)離體培養(yǎng)，可以逐漸增大而形成原球莖原球莖體體，與蘭花胚胎正常發(fā)育出來(lái)的器官相似。經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的培養(yǎng)，這種類原球莖，與蘭花胚胎正常發(fā)育出來(lái)的器官相似。經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的培養(yǎng)，這種類原球莖體出芽，長(zhǎng)出相同的構(gòu)造。經(jīng)過(guò)分割，重復(fù)培養(yǎng)可以大量增殖

7、，繁殖出大量體出芽，長(zhǎng)出相同的構(gòu)造。經(jīng)過(guò)分割，重復(fù)培養(yǎng)可以大量增殖，繁殖出大量蘭蘭花試管苗花試管苗 在在2020世紀(jì)世紀(jì)3030年代年代，我國(guó)的科學(xué)家，我國(guó)的科學(xué)家羅宗洛羅宗洛和和李繼李繼侗侗就已成為遠(yuǎn)東植物培養(yǎng)的先驅(qū)者。就已成為遠(yuǎn)東植物培養(yǎng)的先驅(qū)者。 羅宗洛主要從事離體根尖的培養(yǎng)羅宗洛主要從事離體根尖的培養(yǎng) 李繼恫發(fā)現(xiàn)銀杏胚乳提取物對(duì)離體胚發(fā)育的促進(jìn)作用。李繼恫發(fā)現(xiàn)銀杏胚乳提取物對(duì)離體胚發(fā)育的促進(jìn)作用。 進(jìn)入進(jìn)入8080年代年代，我國(guó)進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段，重點(diǎn)是，我國(guó)進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段，重點(diǎn)是無(wú)性系的快速繁殖，目前在番茄、辣椒、生菜、人參、無(wú)性系的快速繁殖，目前在番茄、辣椒、生菜、人參、花卉等

8、實(shí)行工廠化生產(chǎn)。花卉等實(shí)行工廠化生產(chǎn)。第二節(jié)、發(fā)展歷史 第二節(jié)、發(fā)展歷史 植物生理學(xué)家。我國(guó)現(xiàn)代植物生理學(xué)奠基人之一。植物生理學(xué)家。我國(guó)現(xiàn)代植物生理學(xué)奠基人之一。研究工作涉及植物細(xì)胞質(zhì)膠體、無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)及離子吸研究工作涉及植物細(xì)胞質(zhì)膠體、無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)及離子吸收、組織培養(yǎng)、生長(zhǎng)物質(zhì)、微量元素、水分及抗性收、組織培養(yǎng)、生長(zhǎng)物質(zhì)、微量元素、水分及抗性生理、輻射生理、細(xì)胞生物學(xué)等領(lǐng)域，并培養(yǎng)了不生理、輻射生理、細(xì)胞生物學(xué)等領(lǐng)域，并培養(yǎng)了不少上述諸方面的人才。在國(guó)內(nèi)率先開展少上述諸方面的人才。在國(guó)內(nèi)率先開展根尖組織培根尖組織培養(yǎng)養(yǎng)研究。證明銨能作為植物氮源，為銨鹽化肥的肥研究。證明銨能作為植物氮源，為銨鹽化肥的

9、肥效評(píng)價(jià)及正確使用提供了科學(xué)依據(jù)。根據(jù)植物抗性效評(píng)價(jià)及正確使用提供了科學(xué)依據(jù)。根據(jù)植物抗性研究提出的措施，為防止海南島橡膠樹寒害和蘇北研究提出的措施，為防止海南島橡膠樹寒害和蘇北沿海營(yíng)造防風(fēng)林的育苗死苗，作出了貢獻(xiàn)。曾創(chuàng)辦沿海營(yíng)造防風(fēng)林的育苗死苗，作出了貢獻(xiàn)。曾創(chuàng)辦中國(guó)實(shí)驗(yàn)生物學(xué)雜志中國(guó)實(shí)驗(yàn)生物學(xué)雜志、植物學(xué)匯報(bào)植物學(xué)匯報(bào)及及植植物生理學(xué)報(bào)物生理學(xué)報(bào)。羅宗洛羅宗洛 第二節(jié)、發(fā)展歷史1898年年8月月2日出生于浙江省黃巖縣。日出生于浙江省黃巖縣。1925年日本北海道帝國(guó)大學(xué)畢業(yè)。年日本北海道帝國(guó)大學(xué)畢業(yè)。1930年獲北海道帝國(guó)大學(xué)大學(xué)院農(nóng)學(xué)博士學(xué)位。年獲北海道帝國(guó)大學(xué)大學(xué)院農(nóng)學(xué)博士學(xué)位。1930

10、1932年任中山大學(xué)生物系教授、主任。年任中山大學(xué)生物系教授、主任。19321933年任暨南大學(xué)教授。年任暨南大學(xué)教授。19331940年任中央大學(xué)教授。年任中央大學(xué)教授。19401944年任浙江大學(xué)教授。年任浙江大學(xué)教授。19441949年任中央研究院植物研究所所長(zhǎng)。年任中央研究院植物研究所所長(zhǎng)。19451946年接收臺(tái)灣大學(xué)、代理臺(tái)灣大學(xué)校長(zhǎng)。年接收臺(tái)灣大學(xué)、代理臺(tái)灣大學(xué)校長(zhǎng)。19491952年任中國(guó)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)生物研究所研究員年任中國(guó)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)生物研究所研究員19531978年任中國(guó)科學(xué)院植物生理研究所所長(zhǎng)。年任中國(guó)科學(xué)院植物生理研究所所長(zhǎng)。1978年年10月月26日病逝于上海中山醫(yī)院。日

11、病逝于上海中山醫(yī)院。 第二節(jié)、發(fā)展歷史 李繼侗，植物學(xué)家，生態(tài)學(xué)家，教育家。李繼侗，植物學(xué)家，生態(tài)學(xué)家，教育家。 我國(guó)植物生理學(xué)的開拓者，植物生態(tài)學(xué)與地我國(guó)植物生理學(xué)的開拓者，植物生態(tài)學(xué)與地植物學(xué)的奠基人之一。植物學(xué)的奠基人之一。 在森林生態(tài)學(xué)、植物生態(tài)學(xué)與地植物學(xué)研究在森林生態(tài)學(xué)、植物生態(tài)學(xué)與地植物學(xué)研究方面取得重要成就，在植物生理學(xué)研究方面首先方面取得重要成就，在植物生理學(xué)研究方面首先發(fā)現(xiàn)光合作用的瞬時(shí)效應(yīng)；為我國(guó)培養(yǎng)了一批植發(fā)現(xiàn)光合作用的瞬時(shí)效應(yīng)；為我國(guó)培養(yǎng)了一批植物學(xué)人才物學(xué)人才 李繼侗李繼侗19211921年發(fā)表的年發(fā)表的青島森林調(diào)查記青島森林調(diào)查記，是我，是我國(guó)最早的森林生態(tài)學(xué)文獻(xiàn)

12、之一國(guó)最早的森林生態(tài)學(xué)文獻(xiàn)之一同年考取清華學(xué)校公費(fèi)留美，入耶魯大學(xué)林學(xué)研同年考取清華學(xué)校公費(fèi)留美，入耶魯大學(xué)林學(xué)研究院作研究生，究院作研究生，19231923年獲碩士學(xué)位，年獲碩士學(xué)位，19251925年獲博年獲博士學(xué)位，士學(xué)位， 第二節(jié)、發(fā)展歷史 在在美國(guó)耶魯大學(xué)美國(guó)耶魯大學(xué)林學(xué)研究院，受業(yè)于美國(guó)知名的造林學(xué)教授林學(xué)研究院，受業(yè)于美國(guó)知名的造林學(xué)教授J JW WToumeyToumey，他特別注意立地學(xué)（，他特別注意立地學(xué)（SlanddortlehreSlanddortlehre）（即現(xiàn)在通稱的）（即現(xiàn)在通稱的森林生態(tài)學(xué)）的研究，在森林生態(tài)學(xué)）的研究，在ToumeyToumey教授的影響下，

13、完成教授的影響下，完成森林覆被對(duì)土壤森林覆被對(duì)土壤溫度的影響溫度的影響（Soil Temperature as Influenced by Forest CoverSoil Temperature as Influenced by Forest Cover）的博士論文，無(wú)論從學(xué)術(shù)和技術(shù)方面，都達(dá)到當(dāng)時(shí)的最高水平。的博士論文，無(wú)論從學(xué)術(shù)和技術(shù)方面，都達(dá)到當(dāng)時(shí)的最高水平。土壤溫土壤溫度度作為立地因子在造林工作上有重要的作用，對(duì)林木種籽在林地上的保作為立地因子在造林工作上有重要的作用，對(duì)林木種籽在林地上的保存、萌發(fā)和幼苗、幼樹的成長(zhǎng)發(fā)育都有重要影響，是造林育苗和更新工存、萌發(fā)和幼苗、幼樹的成長(zhǎng)發(fā)育都

14、有重要影響，是造林育苗和更新工作需要進(jìn)行深入研究的基本問(wèn)題之一。在本世紀(jì)作需要進(jìn)行深入研究的基本問(wèn)題之一。在本世紀(jì)2020年代，這方面工作不年代，這方面工作不多，而在美國(guó)是一個(gè)空白點(diǎn)，李繼侗在這項(xiàng)研究中改進(jìn)了前人的觀察方多，而在美國(guó)是一個(gè)空白點(diǎn)，李繼侗在這項(xiàng)研究中改進(jìn)了前人的觀察方法，觀測(cè)細(xì)致，數(shù)據(jù)豐富而全面，使人對(duì)森林覆被如何影響從表面到不法，觀測(cè)細(xì)致，數(shù)據(jù)豐富而全面，使人對(duì)森林覆被如何影響從表面到不同深度土壤溫度變化的規(guī)律有了更可信的知識(shí)，這是當(dāng)時(shí)森林立地學(xué)方同深度土壤溫度變化的規(guī)律有了更可信的知識(shí)，這是當(dāng)時(shí)森林立地學(xué)方面的一項(xiàng)突出成就。面的一項(xiàng)突出成就。 第二節(jié)、發(fā)展歷史 1897年年8

15、月月24日生于江蘇省日生于江蘇省興化縣興化縣。 19161918年圣約翰大學(xué)學(xué)生。年圣約翰大學(xué)學(xué)生。 19181921年南京金陵大學(xué)林科畢業(yè)。年南京金陵大學(xué)林科畢業(yè)。 19211923年美國(guó)耶魯大學(xué)林學(xué)研究院獲碩士學(xué)位。年美國(guó)耶魯大學(xué)林學(xué)研究院獲碩士學(xué)位。 19231925年耶魯大學(xué)林學(xué)研究院獲博士學(xué)位。年耶魯大學(xué)林學(xué)研究院獲博士學(xué)位。 19251926年任金陵大學(xué)教授。年任金陵大學(xué)教授。 19261929年任南開大學(xué)生物系教授。年任南開大學(xué)生物系教授。 19291952年任清華大學(xué)生物系教授。年任清華大學(xué)生物系教授。 19521957年任北京大學(xué)生物系教授，中國(guó)科學(xué)院植年任北京大學(xué)生物系教授

16、，中國(guó)科學(xué)院植物研究所兼職研究員。物研究所兼職研究員。 19571961年任內(nèi)蒙古大學(xué)教授、副校長(zhǎng)。年任內(nèi)蒙古大學(xué)教授、副校長(zhǎng)。 1961年年12月月12日病逝于內(nèi)蒙古自治區(qū)日病逝于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市呼和浩特市。 v 意義：意義： 進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，只需要進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，只需要少量的材少量的材料料就能夠獲得大量的植株，不僅可節(jié)約大量的種子、就能夠獲得大量的植株，不僅可節(jié)約大量的種子、肥料，而且還節(jié)約了大量的耕地，因此可以在工廠肥料，而且還節(jié)約了大量的耕地，因此可以在工廠中進(jìn)行育苗。中進(jìn)行育苗。v 組織培養(yǎng)技術(shù)是組織培養(yǎng)技術(shù)是農(nóng)業(yè)高新技術(shù)農(nóng)業(yè)高新技術(shù)中最重要、最活中最重要、最活躍的領(lǐng)域之一

17、，它不僅是農(nóng)業(yè)繼續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。而躍的領(lǐng)域之一，它不僅是農(nóng)業(yè)繼續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。而且是生物技術(shù)中應(yīng)用最廣、最具現(xiàn)實(shí)意義的領(lǐng)域。且是生物技術(shù)中應(yīng)用最廣、最具現(xiàn)實(shí)意義的領(lǐng)域。被譽(yù)為被譽(yù)為農(nóng)業(yè)發(fā)展史上的第四次綠色革命。農(nóng)業(yè)發(fā)展史上的第四次綠色革命。第二節(jié)、發(fā)展歷史一、定義與基本原理一、定義與基本原理 植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)是指在無(wú)菌條件下是指在無(wú)菌條件下, ,將離體的植物將離體的植物器官、組織器官、組織( (如花藥組織如花藥組織) )、細(xì)胞細(xì)胞( (體細(xì)胞、生殖細(xì)胞體細(xì)胞、生殖細(xì)胞等等) )、胚胎胚胎、原生質(zhì)體原生質(zhì)體等培養(yǎng)在等培養(yǎng)在人工配置的培養(yǎng)基上、人工配置的培養(yǎng)基上、給予適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件，誘發(fā)產(chǎn)生愈

18、傷組織、潛伏芽或給予適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件，誘發(fā)產(chǎn)生愈傷組織、潛伏芽或者長(zhǎng)成者長(zhǎng)成新的完整植株新的完整植株的一種實(shí)驗(yàn)技術(shù)。的一種實(shí)驗(yàn)技術(shù)。第三節(jié) 植物組織與器官培養(yǎng)根尖、莖尖、葉、花、根尖、莖尖、葉、花、體細(xì)胞、生殖細(xì)胞等體細(xì)胞、生殖細(xì)胞等 由于是在試管內(nèi)培養(yǎng)，而且培養(yǎng)的是脫由于是在試管內(nèi)培養(yǎng)，而且培養(yǎng)的是脫離植株母體的培養(yǎng)物，因此也被稱為離植株母體的培養(yǎng)物，因此也被稱為植物植物離體培養(yǎng)離體培養(yǎng)或或試管培養(yǎng)試管培養(yǎng)，由此培育的植物也，由此培育的植物也稱之為稱之為”試管植物試管植物”。一、定義與基本原理( (一一) )全能細(xì)胞全能細(xì)胞 全能細(xì)胞全能細(xì)胞是能夠表達(dá)生物體基因組的任何是能夠表達(dá)生物體基因組的

19、任何一種基因，并能分化出該生物體內(nèi)一種基因，并能分化出該生物體內(nèi)任何一種任何一種類型的細(xì)胞類型的細(xì)胞，進(jìn)而發(fā)育為一個(gè)完全相同生物，進(jìn)而發(fā)育為一個(gè)完全相同生物體。體。( (二二) )愈傷組織愈傷組織 愈傷組織愈傷組織是由外植體組織增生的細(xì)胞產(chǎn)生是由外植體組織增生的細(xì)胞產(chǎn)生的的 一團(tuán)不定型的疏散排列的一團(tuán)不定型的疏散排列的薄壁細(xì)胞薄壁細(xì)胞。二、幾個(gè)重要概念二、幾個(gè)重要概念 草莓花藥草莓花藥 愈傷組織愈傷組織 魔芋魔芋 愈傷組織愈傷組織二、幾個(gè)重要概念 愈傷組織愈傷組織誘導(dǎo)種子萌發(fā)誘導(dǎo)種子萌發(fā) 丹草丹草 愈傷組織愈傷組織 這些這些細(xì)胞大小、形狀、液泡化程度、胞質(zhì)含量、細(xì)胞大小、形狀、液泡化程度、胞質(zhì)

20、含量、細(xì)胞壁特性細(xì)胞壁特性等通常具有很大的差異，愈傷組織細(xì)胞是等通常具有很大的差異，愈傷組織細(xì)胞是分化的，但還沒(méi)形成組織上的結(jié)構(gòu)，因此愈傷組織培分化的，但還沒(méi)形成組織上的結(jié)構(gòu)，因此愈傷組織培養(yǎng)過(guò)程中沒(méi)有明顯的組織或器官上的分化。養(yǎng)過(guò)程中沒(méi)有明顯的組織或器官上的分化。 愈傷組織愈傷組織 用繼代培養(yǎng)的方式用繼代培養(yǎng)的方式長(zhǎng)期保存長(zhǎng)期保存 通過(guò)懸浮培養(yǎng)而迅速增殖，用作無(wú)性系通過(guò)懸浮培養(yǎng)而迅速增殖，用作無(wú)性系 用作原生質(zhì)體培養(yǎng)時(shí)原生質(zhì)體的來(lái)源用作原生質(zhì)體培養(yǎng)時(shí)原生質(zhì)體的來(lái)源二、幾個(gè)重要概念 ( (三三) )外植體外植體 外植體外植體 是指植物組織培養(yǎng)中用來(lái)進(jìn)行離體無(wú)菌培養(yǎng)是指植物組織培養(yǎng)中用來(lái)進(jìn)行離體

21、無(wú)菌培養(yǎng)的離體材料，可以是器官組織、細(xì)胞和原生質(zhì)體等。的離體材料，可以是器官組織、細(xì)胞和原生質(zhì)體等。 ( (四四) )繼代培養(yǎng)繼代培養(yǎng) 繼代培養(yǎng)繼代培養(yǎng) 是指愈傷組織在培養(yǎng)基上生長(zhǎng)一段時(shí)間后，營(yíng)是指愈傷組織在培養(yǎng)基上生長(zhǎng)一段時(shí)間后，營(yíng)養(yǎng)物枯竭，水分散失，并已經(jīng)積累了一些代謝產(chǎn)物，此時(shí)需養(yǎng)物枯竭，水分散失，并已經(jīng)積累了一些代謝產(chǎn)物，此時(shí)需要將這些組織轉(zhuǎn)移到要將這些組織轉(zhuǎn)移到新的培養(yǎng)基新的培養(yǎng)基上。這種轉(zhuǎn)移稱為繼代培養(yǎng)上。這種轉(zhuǎn)移稱為繼代培養(yǎng)或或傳代培養(yǎng)。傳代培養(yǎng)。 二、幾個(gè)重要概念 多數(shù)情況下植物細(xì)胞或組織培養(yǎng)是希望得到再多數(shù)情況下植物細(xì)胞或組織培養(yǎng)是希望得到再生植株。生植株。 經(jīng)過(guò)以下兩個(gè)步驟

22、：經(jīng)過(guò)以下兩個(gè)步驟： (1)(1)培養(yǎng)的植物細(xì)胞或組織的脫分化，形成愈培養(yǎng)的植物細(xì)胞或組織的脫分化，形成愈傷組織。傷組織。 (2)(2)由新形成的愈傷組織形成一些由新形成的愈傷組織形成一些分生細(xì)胞團(tuán)分生細(xì)胞團(tuán)，隨后由隨后由其其分化成不同的器官原基。分化成不同的器官原基。三、 細(xì)胞分化和形態(tài)建成 四、植物組織培養(yǎng)的基本步驟組織培養(yǎng)根據(jù)外植體的不同植株培養(yǎng)、植株培養(yǎng)、器官培養(yǎng)器官培養(yǎng) (植物的根、莖、葉、花藥等)、組織培養(yǎng)組織培養(yǎng)(愈傷組織)四、植物組織培養(yǎng)的基本步驟組織培養(yǎng)根據(jù)操作方式不同固體培養(yǎng)液體培養(yǎng)振蕩培養(yǎng)旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)靜止培養(yǎng) 這些培養(yǎng)物需在這些培養(yǎng)物需在適宜的培養(yǎng)基適宜的培養(yǎng)基中和中和一定的

23、一定的溫度溫度和和光照光照條件下生長(zhǎng)發(fā)育。條件下生長(zhǎng)發(fā)育。 培養(yǎng)基成分包括大量或微量培養(yǎng)基成分包括大量或微量無(wú)機(jī)鹽、維生無(wú)機(jī)鹽、維生素和氨基酸。素和氨基酸。四、植物組織培養(yǎng)的基本步驟四、植物組織培養(yǎng)的基本步驟四、植物組織培養(yǎng)的基本步驟四、植物組織培養(yǎng)的基本步驟以胡蘿卜為例以胡蘿卜為例 ( (一一) )培養(yǎng)材料的采集培養(yǎng)材料的采集( (二二) )培養(yǎng)材料的消毒培養(yǎng)材料的消毒( (三三) )制備外植體制備外植體（四（四) )接種和培養(yǎng)接種和培養(yǎng)（五）根的誘導(dǎo)（五）根的誘導(dǎo)（六（六) )組培苗的練苗移栽組培苗的練苗移栽四、植物組織培養(yǎng)的基本步驟 以胡蘿卜為例以胡蘿卜為例 ( (一一) )培養(yǎng)材料的采

24、集培養(yǎng)材料的采集 從理論上講、植物從理論上講、植物具有全能性的細(xì)胞有三類具有全能性的細(xì)胞有三類 (1)(1)受精卵受精卵 (2)(2)發(fā)育中的分生組織細(xì)胞發(fā)育中的分生組織細(xì)胞：可取自分生組織、根尖、：可取自分生組織、根尖、嫩莖、幼葉、花等，用它們嫩莖、幼葉、花等，用它們進(jìn)行無(wú)性繁殖進(jìn)行無(wú)性繁殖能將一些植物能將一些植物無(wú)法通過(guò)有性繁殖保存的遺傳性狀保留下來(lái)。無(wú)法通過(guò)有性繁殖保存的遺傳性狀保留下來(lái)。 (3)(3)雌雄配子及單倍體細(xì)胞雌雄配子及單倍體細(xì)胞：對(duì)它們進(jìn)行組織培養(yǎng)可以：對(duì)它們進(jìn)行組織培養(yǎng)可以使基因表達(dá)充分使基因表達(dá)充分，隱性基因不受抑制；利用它們可以，隱性基因不受抑制；利用它們可以直直接選

25、擇所需性狀接選擇所需性狀, ,經(jīng)染色體加倍，就能直接用于生產(chǎn)領(lǐng)域。經(jīng)染色體加倍，就能直接用于生產(chǎn)領(lǐng)域。四、植物組織培養(yǎng)的基本步驟 在快速繁殖中，最常用的培養(yǎng)在快速繁殖中，最常用的培養(yǎng)材料是材料是莖尖莖尖，通常切塊在，通常切塊在0.5cm0.5cm左左右。右。 如果為培養(yǎng)無(wú)病毒苗、通常僅取如果為培養(yǎng)無(wú)病毒苗、通常僅取莖尖的分生組織部分莖尖的分生組織部分，其長(zhǎng)度在，其長(zhǎng)度在0.1cm0.1cm以下。以下。( (二二) )培養(yǎng)材料的消毒培養(yǎng)材料的消毒1)1)先將材料用自來(lái)水沖洗干凈，最后一遍用蒸餾水沖先將材料用自來(lái)水沖洗干凈，最后一遍用蒸餾水沖洗，再用無(wú)菌紗布或吸水紙將材料上的水分吸干，洗，再用無(wú)菌

26、紗布或吸水紙將材料上的水分吸干，并用消毒刀片切成小塊。并用消毒刀片切成小塊。2)2)在無(wú)菌環(huán)境中將材料放入在無(wú)菌環(huán)境中將材料放入7070酒精酒精中浸泡中浸泡30-60s30-60s。3)3)再將材料移入再將材料移入漂白粉飽和液漂白粉飽和液或或0.010.01升汞水升汞水中消毒中消毒10min10min。4)4)取出后用無(wú)菌水沖洗三四次。取出后用無(wú)菌水沖洗三四次。 (三)制備外植體 在無(wú)菌的環(huán)境下，將己消毒的材料用無(wú)菌刀、剪、在無(wú)菌的環(huán)境下，將己消毒的材料用無(wú)菌刀、剪、鑷等，剝?nèi)パ康镊[片、嫩枝的外皮或種皮胚乳鑷等，剝?nèi)パ康镊[片、嫩枝的外皮或種皮胚乳( (葉片葉片則不需剝皮則不需剝皮) )。然后切

27、成。然后切成0 020205cm5cm厚的小片；在厚的小片；在操作中嚴(yán)禁用手觸摸材料。操作中嚴(yán)禁用手觸摸材料。（四（四) )接種和培養(yǎng)接種和培養(yǎng) (1)(1)接種：接種：在無(wú)菌壞境下，將切好的外植體立即接種在在無(wú)菌壞境下，將切好的外植體立即接種在培養(yǎng)基上，每瓶接種培養(yǎng)基上，每瓶接種410410個(gè)。個(gè)。 (2)(2)封口：封口：接種后，瓶、管用無(wú)菌藥棉或蓋封口，培養(yǎng)接種后，瓶、管用無(wú)菌藥棉或蓋封口，培養(yǎng)皿用無(wú)菌膠帶封口。皿用無(wú)菌膠帶封口。 (3)(3)溫度：溫度：培養(yǎng)基大多應(yīng)保持在培養(yǎng)基大多應(yīng)保持在2525左右，但左右，但要因花卉種類及材料部位的不同而區(qū)別對(duì)待。要因花卉種類及材料部位的不同而區(qū)別

28、對(duì)待。 (4)(4)增殖：增殖：在新梢等形成后需要繼代培養(yǎng)。把在新梢等形成后需要繼代培養(yǎng)。把材料分株或切段轉(zhuǎn)入增殖培養(yǎng)基中材料分株或切段轉(zhuǎn)入增殖培養(yǎng)基中( (增殖培養(yǎng)基增殖培養(yǎng)基一般在分化培養(yǎng)基上加以改良一般在分化培養(yǎng)基上加以改良) )，增殖，增殖1 1個(gè)月左個(gè)月左右后，可視情況進(jìn)行再增殖。右后，可視情況進(jìn)行再增殖。（五）根的誘導(dǎo)（五）根的誘導(dǎo) 繼代培養(yǎng)形成的不定芽和側(cè)芽一般繼代培養(yǎng)形成的不定芽和側(cè)芽一般沒(méi)有根沒(méi)有根，必須轉(zhuǎn)到必須轉(zhuǎn)到生根培養(yǎng)基上生根培養(yǎng)基上進(jìn)行生根培養(yǎng)、進(jìn)行生根培養(yǎng)、1 1個(gè)月個(gè)月后即可獲得健壯根系。后即可獲得健壯根系。（六（六) )組培苗的練苗移栽組培苗的練苗移栽 試管苗試

29、管苗進(jìn)入自然環(huán)境前必須進(jìn)行進(jìn)入自然環(huán)境前必須進(jìn)行煉苗煉苗，一般先將培養(yǎng)容器打開，在室內(nèi)自然光照下一般先將培養(yǎng)容器打開，在室內(nèi)自然光照下放放3 3天，然后取出小苗。用自來(lái)水把根系上天，然后取出小苗。用自來(lái)水把根系上的營(yíng)養(yǎng)基沖洗干凈，再栽入一準(zhǔn)備好的基質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)基沖洗干凈，再栽入一準(zhǔn)備好的基質(zhì)中。移栽前要適當(dāng)遮蔭、加強(qiáng)水分管理，保中。移栽前要適當(dāng)遮蔭、加強(qiáng)水分管理，保持較高的空氣濕度，但不要過(guò)濕，以防爛苗。持較高的空氣濕度，但不要過(guò)濕，以防爛苗。五、愈傷組織培養(yǎng)五、愈傷組織培養(yǎng)（一）愈傷組織培養(yǎng)的基本過(guò)程（一）愈傷組織培養(yǎng)的基本過(guò)程1 1、愈傷組織的形成、愈傷組織的形成2 2、愈傷組織的生長(zhǎng)愈傷組織

30、的生長(zhǎng)3 3、愈傷組織的分化和形態(tài)的發(fā)生、愈傷組織的分化和形態(tài)的發(fā)生五、愈傷組織培養(yǎng)五、愈傷組織培養(yǎng)1 1、愈傷組織的形成、愈傷組織的形成 由外植體或單個(gè)細(xì)胞形成愈傷組織一般由外植體或單個(gè)細(xì)胞形成愈傷組織一般要經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：要經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟： (1)(1)啟動(dòng)期啟動(dòng)期( (或誘導(dǎo)期或誘導(dǎo)期) )： 主要是指細(xì)胞或原生質(zhì)體準(zhǔn)備分裂的主要是指細(xì)胞或原生質(zhì)體準(zhǔn)備分裂的時(shí)期，需要采用合適的誘導(dǎo)劑。如時(shí)期，需要采用合適的誘導(dǎo)劑。如NAA(NAA(萘萘乙酸乙酸) )、LAA(LAA(吲哚乙酸吲哚乙酸) )、或細(xì)胞分裂素。、或細(xì)胞分裂素。1、愈傷組織的形成 (2)(2)分裂期分裂期：即開始分裂并不斷增生子細(xì)即

31、開始分裂并不斷增生子細(xì)胞的過(guò)程。胞的過(guò)程。如果是外植體，其外層細(xì)胞開始如果是外植體，其外層細(xì)胞開始分裂，并使細(xì)胞脫分化。分裂，并使細(xì)胞脫分化。 (3)(3)分化期分化期：細(xì)胞內(nèi)部開始發(fā)生一系列形態(tài)：細(xì)胞內(nèi)部開始發(fā)生一系列形態(tài)和生理上的變化，分化出形態(tài)和功能不同的和生理上的變化，分化出形態(tài)和功能不同的細(xì)胞。此時(shí)，表層細(xì)胞分裂減慢，內(nèi)部的局細(xì)胞。此時(shí)，表層細(xì)胞分裂減慢，內(nèi)部的局部細(xì)胞也開始分裂。部細(xì)胞也開始分裂。 已有特定結(jié)構(gòu)和功能的植物組已有特定結(jié)構(gòu)和功能的植物組織的細(xì)胞，在一定的條件下被誘織的細(xì)胞，在一定的條件下被誘導(dǎo)改變?cè)械陌l(fā)育途徑，逐步失導(dǎo)改變?cè)械陌l(fā)育途徑，逐步失去原有的分化狀態(tài)，轉(zhuǎn)變

32、為具有去原有的分化狀態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂蟹稚芰Φ呐咝约?xì)胞的過(guò)程分生能力的胚性細(xì)胞的過(guò)程2 2、愈傷組織的生長(zhǎng)、愈傷組織的生長(zhǎng) 不斷更換新鮮培養(yǎng)基可以保持愈傷組織長(zhǎng)期生長(zhǎng)不斷更換新鮮培養(yǎng)基可以保持愈傷組織長(zhǎng)期生長(zhǎng)旺盛。旺盛。3 3、愈傷組織的分化和形態(tài)的發(fā)生、愈傷組織的分化和形態(tài)的發(fā)生 當(dāng)外界條件滿足時(shí)，愈傷組織可以當(dāng)外界條件滿足時(shí)，愈傷組織可以再分化成再分化成為芽和根的分生組織為芽和根的分生組織并由其發(fā)育完整植株。并由其發(fā)育完整植株。影響因素：影響因素： 外植體自身?xiàng)l件外植體自身?xiàng)l件( (如遺傳性狀、來(lái)源部位、年齡等等如遺傳性狀、來(lái)源部位、年齡等等) )、培養(yǎng)基培養(yǎng)基( (如是固體還是液體、生長(zhǎng)素

33、、激動(dòng)素、其他如是固體還是液體、生長(zhǎng)素、激動(dòng)素、其他營(yíng)養(yǎng)等營(yíng)養(yǎng)等) )培養(yǎng)條件培養(yǎng)條件( (溫度、光照強(qiáng)度、光周期、通氣量溫度、光照強(qiáng)度、光周期、通氣量) )等因素影響。等因素影響。 （二）愈傷組織培養(yǎng)的應(yīng)用舉例蘆薈組織培養(yǎng)快速繁殖蘆薈組織培養(yǎng)快速繁殖1 1、材料和培養(yǎng)基、材料和培養(yǎng)基10-15cm10-15cm高的蘆薈幼苗高的蘆薈幼苗各種培養(yǎng)基（生根、誘導(dǎo)、分化各種培養(yǎng)基（生根、誘導(dǎo)、分化 P P8383）2 2、繁殖方法、繁殖方法愈傷組織培養(yǎng)、繼代培養(yǎng)、分化培養(yǎng)、生根愈傷組織培養(yǎng)、繼代培養(yǎng)、分化培養(yǎng)、生根培養(yǎng)、煉苗、移栽。培養(yǎng)、煉苗、移栽。切取 接種愈傷組織的形成 將愈傷組織重新轉(zhuǎn)移到成分

34、相同的新鮮培養(yǎng)基上的過(guò)程稱為繼代，愈傷組織將在不同的培養(yǎng)基上分化形成小芽或根，進(jìn)而形成小苗（試管苗）。植物組織培養(yǎng)（試管苗的形成）離體的植物器官、離體的植物器官、組織或細(xì)胞（外植體）組織或細(xì)胞（外植體）愈傷組織愈傷組織根、芽根、芽植物體植物體脫分化脫分化再分化再分化 六、植物器官培養(yǎng)六、植物器官培養(yǎng) 植物器官培養(yǎng)植物器官培養(yǎng) 是指將植株上的各種器官?gòu)哪阁w上分離出來(lái)，放在是指將植株上的各種器官?gòu)哪阁w上分離出來(lái)，放在無(wú)菌的人工環(huán)境中讓其進(jìn)一步發(fā)育，最終長(zhǎng)成幼苗的無(wú)菌的人工環(huán)境中讓其進(jìn)一步發(fā)育，最終長(zhǎng)成幼苗的過(guò)程。過(guò)程。 與細(xì)胞或組織培養(yǎng)相比而言，植物器官的培養(yǎng)更與細(xì)胞或組織培養(yǎng)相比而言，植物器官的

35、培養(yǎng)更為復(fù)雜、植物器官主要包括：為復(fù)雜、植物器官主要包括：毛狀根、芽、體細(xì)胞胚毛狀根、芽、體細(xì)胞胚等。等。 器官培養(yǎng)器官培養(yǎng)不僅是研究器官生長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)代謝、生理生不僅是研究器官生長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)代謝、生理生化、組織分化和形態(tài)形成等的很好方法，而且在生產(chǎn)化、組織分化和形態(tài)形成等的很好方法，而且在生產(chǎn)實(shí)際中也具有重要的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)際中也具有重要的應(yīng)用價(jià)值。七、植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用七、植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用（一）無(wú)性系快速繁殖技術(shù)（一）無(wú)性系快速繁殖技術(shù) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：不受季節(jié)限制、用材少、速度快。尤其對(duì)一不受季節(jié)限制、用材少、速度快。尤其對(duì)一些繁殖系數(shù)低、不能利用種子繁殖的名、優(yōu)、特植物品些繁殖系數(shù)低、不能利用種子

36、繁殖的名、優(yōu)、特植物品種的繁育意義重大。種的繁育意義重大。 此外，對(duì)那些可以此外，對(duì)那些可以用種子繁殖用種子繁殖，但是它們的后代會(huì)，但是它們的后代會(huì)出現(xiàn)各種變異，不能保持原來(lái)品種的特性，可采用出現(xiàn)各種變異，不能保持原來(lái)品種的特性，可采用組織組織培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行無(wú)性繁殖。培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行無(wú)性繁殖。比如，蘆薈組織培養(yǎng)快速繁殖比如，蘆薈組織培養(yǎng)快速繁殖蘆薈是百合科蘆薈屬蘆薈是百合科蘆薈屬多年生多年生常綠多肉質(zhì)草本植物，近年來(lái)，常綠多肉質(zhì)草本植物，近年來(lái)，由于蘆薈化學(xué)及藥理學(xué)研究的深入，巳形成了一股世界由于蘆薈化學(xué)及藥理學(xué)研究的深入，巳形成了一股世界性的蘆薈保健熱。性的蘆薈保健熱。 但蘆薈不能自花授粉結(jié)實(shí)，因

37、此，用種子繁殖非常困難。目前的繁殖方法主要是分株，難以快速、大量地繁殖種苗。 對(duì)蘆薈莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)快速繁殖試管苗，可在短期內(nèi)繁殖上百萬(wàn)株的種苗，具有成本低，效益高的特點(diǎn)。 （二）獲得無(wú)病毒植株（二）獲得無(wú)病毒植株 很多農(nóng)作物都帶有很多農(nóng)作物都帶有病毒病毒，尤其是無(wú)性繁殖植物，尤其是無(wú)性繁殖植物，如馬鈴薯、甘草、大蒜等。一些用無(wú)性繁殖方法來(lái)繁如馬鈴薯、甘草、大蒜等。一些用無(wú)性繁殖方法來(lái)繁衍的花卉，如康乃馨、菊花、百合、水仙等，不能通衍的花卉，如康乃馨、菊花、百合、水仙等，不能通過(guò)種子途徑去除病毒。會(huì)過(guò)種子途徑去除病毒。會(huì)影響觀賞影響觀賞，對(duì)于農(nóng)作物會(huì)，對(duì)于農(nóng)作物會(huì)影影響產(chǎn)量。響產(chǎn)量。 （二）獲

38、得無(wú)病毒植株 病毒并不是會(huì)感染植物的每一個(gè)部位，懷特發(fā)現(xiàn)植物生長(zhǎng)點(diǎn)附近的病毒濃度很低其至無(wú)病毒。因?yàn)樵搮^(qū)無(wú)維管束，病毒難以進(jìn)入。所以莖尖培養(yǎng)成為獲得無(wú)病毒植株的重要途徑；取一定大小的莖尖進(jìn)行培養(yǎng)，再生的植株有可能不帶病毒，從而獲得脫病毒苗，再用它進(jìn)行繁殖，種植的作物就不會(huì)或很少發(fā)生病毒病害。（三）新品種選育（三）新品種選育 利用組織培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行新品種選育具有效率高、利用組織培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行新品種選育具有效率高、周期短、純度高等優(yōu)點(diǎn)。采用的其他相關(guān)技術(shù)包括誘周期短、純度高等優(yōu)點(diǎn)。采用的其他相關(guān)技術(shù)包括誘發(fā)突變、遠(yuǎn)源雜交、單倍體育種，以及細(xì)胞融合、基發(fā)突變、遠(yuǎn)源雜交、單倍體育種，以及細(xì)胞融合、基因轉(zhuǎn)移

39、等已在生產(chǎn)上獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。因轉(zhuǎn)移等已在生產(chǎn)上獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 比如，玉米的光合作用效率比水稻、小麥的高，比如，玉米的光合作用效率比水稻、小麥的高，磷酸烯醇丙酮酸酸化酶磷酸烯醇丙酮酸酸化酶 PEPCPEPC起了很大作用，科學(xué)家起了很大作用，科學(xué)家利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法，將完整的利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法，將完整的玉米玉米PEPCPEPC基因?qū)胨净驅(qū)胨镜幕蚪M中的基因組中，從而，提高了水稻的產(chǎn)量。，從而，提高了水稻的產(chǎn)量。 還可以利用農(nóng)桿菌還可以利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將來(lái)自其他物種的介導(dǎo)法將來(lái)自其他物種的基因整合到基因整合到水稻的基因組中水稻的基因組中，使它們?cè)耘呷橹蟹€(wěn)使它們?cè)耘呷橹蟹€(wěn)定的表達(dá)和生成

40、維生素定的表達(dá)和生成維生素A A生物合成所必需的酶，生物合成所必需的酶，從而解決了從而解決了水稻胚乳不能合成維生素水稻胚乳不能合成維生素A A的難題。的難題。 1 1、突變育種、突變育種 2 2、原生質(zhì)體融合和細(xì)胞雜交、原生質(zhì)體融合和細(xì)胞雜交 3 3、花藥、花粉培養(yǎng)與單倍體植株、花藥、花粉培養(yǎng)與單倍體植株突變育種 據(jù)據(jù)法制晚報(bào)法制晚報(bào)報(bào)道報(bào)道 “ “9 9月月1515日前，必須把搭載神舟七號(hào)日前，必須把搭載神舟七號(hào)飛船進(jìn)入太空的物種送到北京。飛船進(jìn)入太空的物種送到北京。”8 8日，江西省農(nóng)科院下屬日，江西省農(nóng)科院下屬的南方航天育種技術(shù)研究中心接到中國(guó)空間技術(shù)研究院的緊的南方航天育種技術(shù)研究中心

41、接到中國(guó)空間技術(shù)研究院的緊急通知。急通知。 南方航天育種技術(shù)研究中心此次將搭載南方航天育種技術(shù)研究中心此次將搭載“神七神七”遨游太空遨游太空的物種是微生物菌種和雜交水稻兩類，共的物種是微生物菌種和雜交水稻兩類，共8 8種。種。 其中，微生物菌種包括靈芝、平菇、蟲草、雙孢蘑菇、杏其中，微生物菌種包括靈芝、平菇、蟲草、雙孢蘑菇、杏鮑菇、茶樹菇鮑菇、茶樹菇6 6種種1919管；雜交水稻包括管；雜交水稻包括“洲洲A”A”和和“洲洲B”B”兩兩種，具體管數(shù)目前還沒(méi)有定。種，具體管數(shù)目前還沒(méi)有定。“神五神五”、“神六神六”都曾帶南都曾帶南方航天育種技術(shù)研究中心選送的物種遨游太空方航天育種技術(shù)研究中心選送的

42、物種遨游太空突變育種 在神舟九號(hào)返回艙開艙儀式上亮相的搭載物品在神舟九號(hào)返回艙開艙儀式上亮相的搭載物品中，來(lái)自上海市閔行第三中學(xué)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)種子，中，來(lái)自上海市閔行第三中學(xué)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)種子，引起了這所學(xué)校師生們的極大關(guān)注。這些與引起了這所學(xué)校師生們的極大關(guān)注。這些與3 3名航名航天員一起遨游太空天員一起遨游太空1313天的種子，即將重新回到同天的種子，即將重新回到同學(xué)們手中。學(xué)們手中。 此次由該校選送搭載神九飛船的此次由該校選送搭載神九飛船的800800克種子，克種子，返回地球后將會(huì)先送往公證部門做公證，并請(qǐng)科返回地球后將會(huì)先送往公證部門做公證，并請(qǐng)科技部門做技術(shù)鑒定和篩選，大約在今年技部門做技術(shù)

43、鑒定和篩選，大約在今年1010月份時(shí)月份時(shí)傳到學(xué)校，再由同學(xué)們送進(jìn)校園里的傳到學(xué)校，再由同學(xué)們送進(jìn)校園里的“太空植物太空植物園園”。 突變育種突變育種 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： (1)首先，通過(guò)植物組織首先，通過(guò)植物組織或細(xì)胞培養(yǎng)可以獲得大量的或細(xì)胞培養(yǎng)可以獲得大量的可供選擇的各種變異的群體，可供選擇的各種變異的群體，這些群體的生長(zhǎng)容易控制。這些群體的生長(zhǎng)容易控制。 (2)在很短時(shí)間內(nèi)完成突在很短時(shí)間內(nèi)完成突變體的篩選。變體的篩選。 (3)在培養(yǎng)的細(xì)胞中選擇在培養(yǎng)的細(xì)胞中選擇突變體育利于在分子水平上突變體育利于在分子水平上研究突變機(jī)制、研究突變機(jī)制、缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1)在細(xì)胞水平上篩選突變不一在細(xì)胞水平上篩選

44、突變不一定都能在植株水平上表達(dá)。定都能在植株水平上表達(dá)。2)染色體不太穩(wěn)定，再生能力染色體不太穩(wěn)定，再生能力容易喪失。容易喪失。（3) 除原生質(zhì)體外，很難獲得除原生質(zhì)體外，很難獲得完全單細(xì)胞的材料。完全單細(xì)胞的材料。4)與微生物相比，植物細(xì)胞群與微生物相比，植物細(xì)胞群體增殖時(shí)間較長(zhǎng)細(xì)胞易積聚體增殖時(shí)間較長(zhǎng)細(xì)胞易積聚在一起在一起（四）在遺傳、生理生化和病理等研究上的應(yīng)用 組織培養(yǎng)由于能迅速、大量地獲得性組織培養(yǎng)由于能迅速、大量地獲得性狀一致的實(shí)驗(yàn)材料，從而大大推動(dòng)了植狀一致的實(shí)驗(yàn)材料，從而大大推動(dòng)了植物遺傳、生理生化和病理等研究進(jìn)展。物遺傳、生理生化和病理等研究進(jìn)展。（五）種質(zhì)資源的保護(hù) 農(nóng)業(yè)是

45、在現(xiàn)有的種子資源的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的。由于許多因素的影響，相當(dāng)多的植物物種正在滅絕。 利用植物組培和細(xì)胞低溫保存等方法保存種子，可大大節(jié)省人力、物力，大大延長(zhǎng)保存期。也便于種子資源的轉(zhuǎn)移和交換，防止病害。（六）產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)前景 1、花卉種苗產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn) 2、蔬菜、水果種苗脫毒 3、瓜果組培苗產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)八、人工種子八、人工種子 人工種子人工種子 就是最外面包裹一層有機(jī)薄膜的就是最外面包裹一層有機(jī)薄膜的植物胚狀體。植物胚狀體。已在蔬菜如萵苣、芹菜等，水稻、已在蔬菜如萵苣、芹菜等，水稻、棉花等作物上應(yīng)用。棉花等作物上應(yīng)用。v人工種子的結(jié)構(gòu)人工種子的結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的天然種子，一般都是由種被、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用

46、的天然種子，一般都是由種被、胚乳和胚三部分構(gòu)成。胚乳和胚三部分構(gòu)成。 v 目前研制的人工種子的結(jié)構(gòu)目前研制的人工種子的結(jié)構(gòu): : v 體細(xì)胞胚體細(xì)胞胚 v 人工種皮人工種皮v 人工胚乳人工胚乳 用植物組織培養(yǎng)的方法，誘導(dǎo)離體的植物組織用植物組織培養(yǎng)的方法，誘導(dǎo)離體的植物組織形成具有生根發(fā)芽能力的形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)，包裹上人造胚狀結(jié)構(gòu)，包裹上人造種皮，制成人工種子，種皮，制成人工種子，目的：目的：可以解決有些作物品種繁殖能力差，結(jié)子可以解決有些作物品種繁殖能力差，結(jié)子困難或發(fā)芽率低等問(wèn)題。困難或發(fā)芽率低等問(wèn)題。 人工種子分類 根據(jù)根據(jù)RedenbaughRedenbaugh對(duì)人工種子

47、的分類方法，可將人工種子分為三大類：對(duì)人工種子的分類方法，可將人工種子分為三大類： 1 1）裸露的或休眠的繁殖體）裸露的或休眠的繁殖體 如微鱗莖，微塊莖等。它們?cè)诓患影坏那闆r下也具有較高的成株如微鱗莖，微塊莖等。它們?cè)诓患影坏那闆r下也具有較高的成株率。率。 2 2）人工種皮包被的繁殖體）人工種皮包被的繁殖體 一些體細(xì)胞胚、原球莖等不能過(guò)度干燥，但只需要用人工種皮包被一些體細(xì)胞胚、原球莖等不能過(guò)度干燥，但只需要用人工種皮包被即可維持良好的發(fā)芽狀態(tài)，如胡蘿卜體細(xì)胞胚。即可維持良好的發(fā)芽狀態(tài)，如胡蘿卜體細(xì)胞胚。 3 3）水凝膠包埋再包被人工種皮的繁殖體）水凝膠包埋再包被人工種皮的繁殖體 大多數(shù)體

48、細(xì)胞胚、不定芽、莖尖等均需要先包埋在半液態(tài)凝膠中，再大多數(shù)體細(xì)胞胚、不定芽、莖尖等均需要先包埋在半液態(tài)凝膠中，再經(jīng)人工種皮包裹才能避免失水，從而維持良好的發(fā)芽能力。經(jīng)人工種皮包裹才能避免失水，從而維持良好的發(fā)芽能力。 potato人工種子 人工種子的意義1 1、在無(wú)性繁殖植物中，有可能在無(wú)性繁殖植物中，有可能建立一種高建立一種高效快速的繁殖方法，效快速的繁殖方法，它既能保持原有品種它既能保持原有品種的種性，又可以使之具有實(shí)生苗的復(fù)壯效的種性，又可以使之具有實(shí)生苗的復(fù)壯效應(yīng)；應(yīng)； 2 2、可以對(duì)優(yōu)異雜種種子不通過(guò)有性制種而可以對(duì)優(yōu)異雜種種子不通過(guò)有性制種而快速獲得大量種子快速獲得大量種子，特別是

49、對(duì)于那些制種，特別是對(duì)于那些制種困難的植物更具有主要的適用意義困難的植物更具有主要的適用意義 3 3、對(duì)于一些不能正常產(chǎn)生種子的特殊植物材料如對(duì)于一些不能正常產(chǎn)生種子的特殊植物材料如三倍體、非整倍體、工程植物等，有可能通過(guò)人工種三倍體、非整倍體、工程植物等，有可能通過(guò)人工種子在短期內(nèi)加大繁殖應(yīng)用；子在短期內(nèi)加大繁殖應(yīng)用； 4 4、與田間制種相比，可以節(jié)省制種用地，且不受與田間制種相比，可以節(jié)省制種用地，且不受季節(jié)限制，可以實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，同時(shí)還避免了種子季節(jié)限制，可以實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，同時(shí)還避免了種子攜帶病原菌的危險(xiǎn)；攜帶病原菌的危險(xiǎn)； 5 5、與利用試管苗相比，可以避免移栽困難，且可以、與利用

50、試管苗相比，可以避免移栽困難，且可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化操作，同時(shí)還便于儲(chǔ)藏和運(yùn)輸。實(shí)現(xiàn)機(jī)械化操作，同時(shí)還便于儲(chǔ)藏和運(yùn)輸。 人工種子的局限性 目前，絕大多數(shù)人工種子發(fā)芽目前，絕大多數(shù)人工種子發(fā)芽需要無(wú)菌條需要無(wú)菌條件件，所以，還不能實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。所以，還不能實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。 另外，人工種子的制作另外，人工種子的制作費(fèi)用過(guò)高費(fèi)用過(guò)高，并且在，并且在應(yīng)用上需要各個(gè)環(huán)節(jié)的配套，這些都限制了應(yīng)用上需要各個(gè)環(huán)節(jié)的配套，這些都限制了人工種子的推廣人工種子的推廣 物物 種種 主主 要要 結(jié)結(jié) 果果 胡蘿卜胡蘿卜(Daucus carota)有菌土壤中發(fā)芽成苗有菌土壤中發(fā)芽成苗苜蓿苜蓿(Medicago sativas)

51、有菌條件下發(fā)芽成苗有菌條件下發(fā)芽成苗 芹菜芹菜(Apium graveolens)有菌條件下發(fā)芽成苗有菌條件下發(fā)芽成苗 柑橘柑橘(C. sinensisC. reticulata)無(wú)菌條件下發(fā)芽成苗無(wú)菌條件下發(fā)芽成苗 挪威云杉挪威云杉(Picea abies)無(wú)菌及有菌條件下發(fā)芽無(wú)菌及有菌條件下發(fā)芽 松樹松樹(Pinus lambertiana, P. aeda)無(wú)菌及有菌條件下發(fā)芽無(wú)菌及有菌條件下發(fā)芽 玉米玉米(Zea mays)無(wú)菌條件下發(fā)芽成苗無(wú)菌條件下發(fā)芽成苗 雜交水稻雜交水稻(O. sativaO. lalifolia)無(wú)菌條件下發(fā)芽無(wú)菌條件下發(fā)芽 橡膠樹橡膠樹(Hevea bras

52、iliensis)無(wú)菌條件下發(fā)芽無(wú)菌條件下發(fā)芽 西洋參西洋參(Panax quinquefolium)無(wú)菌條件下發(fā)芽無(wú)菌條件下發(fā)芽 刺五加刺五加(Acanthopanax senticosus)無(wú)菌及有菌條件下成苗無(wú)菌及有菌條件下成苗 黃連黃連(Coptis chinensis)無(wú)菌及有菌條件下成苗無(wú)菌及有菌條件下成苗 表表7.1 以體細(xì)胞胚為繁殖體的人工種子以體細(xì)胞胚為繁殖體的人工種子 人工種子的制作過(guò)程中，人工種子的制作過(guò)程中，包埋包埋是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其中其中海藻酸鹽海藻酸鹽為比較理想的人工種子的包埋劑。為比較理想的人工種子的包埋劑。 （優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：成膠容易、操

53、作條件溫和、使用方便、毒性成膠容易、操作條件溫和、使用方便、毒性極低、成本低廉等）極低、成本低廉等） 理想的包埋介質(zhì)應(yīng)該滿足以下條件：理想的包埋介質(zhì)應(yīng)該滿足以下條件：(1)(1)對(duì)胚乳對(duì)胚乳無(wú)傷害無(wú)傷害(2) (2) 足夠的足夠的柔軟性柔軟性，可以保護(hù)胚乳、并允許其發(fā)育可以保護(hù)胚乳、并允許其發(fā)育(3)(3)具有一定具有一定硬度硬度，避免運(yùn)輸、操作過(guò)程中的傷害避免運(yùn)輸、操作過(guò)程中的傷害。(4)(4)具有具有穿透性穿透性，傳遞細(xì)胞生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)；并能容納其，傳遞細(xì)胞生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)；并能容納其他附加成分，如殺蟲劑等。他附加成分，如殺蟲劑等。(5)(5)可以可以用現(xiàn)有的溫室或農(nóng)機(jī)機(jī)械進(jìn)行播種用現(xiàn)有的溫

54、室或農(nóng)機(jī)機(jī)械進(jìn)行播種： 一、 定義小規(guī)模 培養(yǎng)瓶大規(guī)模 生物反 應(yīng)器生產(chǎn)第四節(jié) 植物細(xì)胞培養(yǎng) 二、植物細(xì)胞培養(yǎng)的方法 培養(yǎng)對(duì)象不同分類單細(xì)胞培養(yǎng)單倍體培養(yǎng)原生質(zhì)體培養(yǎng)培養(yǎng)系統(tǒng)不同分類液體培養(yǎng)固體培養(yǎng)固定化培養(yǎng)懸浮培養(yǎng) 原生質(zhì)體培養(yǎng)原生質(zhì)體培養(yǎng) 是將植物的是將植物的體細(xì)胞體細(xì)胞( (二倍體二倍體細(xì)胞細(xì)胞) )經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)纖維素酶纖維素酶等處理后等處理后去掉細(xì)胞壁，去掉細(xì)胞壁，獲得的原生質(zhì)體在無(wú)菌培養(yǎng)基上生長(zhǎng)、分裂，獲得的原生質(zhì)體在無(wú)菌培養(yǎng)基上生長(zhǎng)、分裂，最終長(zhǎng)成植株。最終長(zhǎng)成植株。 通常這種方法將不同植物的原生質(zhì)體融合通常這種方法將不同植物的原生質(zhì)體融合后可獲得體細(xì)胞雜交的植株。后可獲得體細(xì)胞雜交的

55、植株。 單倍體培養(yǎng)：（花藥培養(yǎng)）單倍體培養(yǎng)：（花藥培養(yǎng)） 將花藥在人工培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，從小將花藥在人工培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，從小孢子直接發(fā)育成胚狀體，然后長(zhǎng)成單倍體植孢子直接發(fā)育成胚狀體，然后長(zhǎng)成單倍體植株；或通過(guò)株；或通過(guò)愈傷組織愈傷組織誘導(dǎo)分化出牙和根，最誘導(dǎo)分化出牙和根，最終長(zhǎng)成植株。終長(zhǎng)成植株。 固體培養(yǎng)固體培養(yǎng) 是在微生物培養(yǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的植物是在微生物培養(yǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的植物細(xì)胞培養(yǎng)的方法。一般都使用細(xì)胞培養(yǎng)的方法。一般都使用添加一定比例的瓊脂的培添加一定比例的瓊脂的培養(yǎng)基。養(yǎng)基。一般用于組織塊、愈傷組織、短枝、莖尖的培養(yǎng)一般用于組織塊、愈傷組織、短枝、莖尖的培養(yǎng) 固定化培養(yǎng)固定化

56、培養(yǎng) 是固體培養(yǎng)的一種，但不是使用固體是固體培養(yǎng)的一種，但不是使用固體培養(yǎng)基，而是與培養(yǎng)基，而是與固定化酶固定化酶或或固定化微生物固定化微生物細(xì)胞培養(yǎng)類似細(xì)胞培養(yǎng)類似的一種植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。是在的一種植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。是在微生物和酶的固定化微生物和酶的固定化培培養(yǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的養(yǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。 液體培養(yǎng)液體培養(yǎng) 也是在微生物培養(yǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起也是在微生物培養(yǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的植物細(xì)胞培養(yǎng)的方法來(lái)的植物細(xì)胞培養(yǎng)的方法。 振蕩培養(yǎng)振蕩培養(yǎng) 需要搖床或轉(zhuǎn)床等設(shè)備需要搖床或轉(zhuǎn)床等設(shè)備。 細(xì)胞懸浮培養(yǎng)細(xì)胞懸浮培養(yǎng) 屬于液體培養(yǎng)的一種、是植物屬于液體培養(yǎng)的一種、是植物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)的主要方式?？梢酝ㄟ^(guò)機(jī)

57、械或氣體細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)的主要方式?？梢酝ㄟ^(guò)機(jī)械或氣體攪拌實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的懸浮。攪拌實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的懸浮。三、植物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基三、植物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基 與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)相比與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)相比, ,最大的最大的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是是植物細(xì)胞能在簡(jiǎn)單的合成培養(yǎng)基上生長(zhǎng)植物細(xì)胞能在簡(jiǎn)單的合成培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。其培養(yǎng)基主要有其培養(yǎng)基主要有無(wú)機(jī)鹽、碳源、維生素、植無(wú)機(jī)鹽、碳源、維生素、植物生長(zhǎng)激素、有機(jī)氮源、有機(jī)酸和一些復(fù)合物生長(zhǎng)激素、有機(jī)氮源、有機(jī)酸和一些復(fù)合物組成。物組成。三、植物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基三、植物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基（一）培養(yǎng)基組成（一）培養(yǎng)基組成 1 1、無(wú)機(jī)鹽類、無(wú)機(jī)鹽類 對(duì)于不同的培養(yǎng)對(duì)象和形式，無(wú)機(jī)鹽的最佳濃度對(duì)

58、于不同的培養(yǎng)對(duì)象和形式，無(wú)機(jī)鹽的最佳濃度是不同的。通常情況下濃度在是不同的。通常情況下濃度在25mmol/l25mmol/l左右。鉀、磷、左右。鉀、磷、鎂、鈣、銨鹽鎂、鈣、銨鹽2 2、碳源、碳源 蔗糖、葡萄糖蔗糖、葡萄糖是常規(guī)的碳源，果糖較差。增加蔗糖是常規(guī)的碳源，果糖較差。增加蔗糖的含量，可增加培養(yǎng)細(xì)胞的次生代謝產(chǎn)物的含量，可增加培養(yǎng)細(xì)胞的次生代謝產(chǎn)物3 3、植物生長(zhǎng)激素、植物生長(zhǎng)激素 大多數(shù)植物細(xì)胞培養(yǎng)基中都含有天然的或合成的植大多數(shù)植物細(xì)胞培養(yǎng)基中都含有天然的或合成的植物生長(zhǎng)激素?？煞譃閮深悾何锷L(zhǎng)激素?？煞譃閮深悾荷L(zhǎng)素和分裂素生長(zhǎng)素和分裂素 生長(zhǎng)素生長(zhǎng)素能促進(jìn)細(xì)胞分裂，促使根的形成。

59、最有效、能促進(jìn)細(xì)胞分裂，促使根的形成。最有效、最常用的是吲哚乙酸、吲哚丁酸、最常用的是吲哚乙酸、吲哚丁酸、2,4-2,4-二氯苯氧乙酸等二氯苯氧乙酸等 分裂素分裂素是腺嘌呤衍生物，用的最多的是是腺嘌呤衍生物，用的最多的是6-6-芐基嘌呤、芐基嘌呤、玉米素玉米素 功能功能促進(jìn)細(xì)胞活性分裂促進(jìn)細(xì)胞活性分裂促進(jìn)細(xì)胞擴(kuò)大促進(jìn)細(xì)胞擴(kuò)大促進(jìn)非分化組織的分生促進(jìn)非分化組織的分生誘導(dǎo)休眠芽誘導(dǎo)休眠芽葉綠素合成與葉綠體之復(fù)制葉綠素合成與葉綠體之復(fù)制防止葉片老化，代謝物質(zhì)之流動(dòng)防止葉片老化，代謝物質(zhì)之流動(dòng) 生長(zhǎng)素和分裂素通常一起使用，促使細(xì)胞生長(zhǎng)素和分裂素通常一起使用，促使細(xì)胞分裂生長(zhǎng)分裂生長(zhǎng)4 4、有機(jī)氮源、有

60、機(jī)氮源 通常采用的有機(jī)氮源有通常采用的有機(jī)氮源有蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物、谷氨蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物、谷氨酰胺、氨基酸混合物。酰胺、氨基酸混合物。有機(jī)氮源對(duì)細(xì)胞初級(jí)培養(yǎng)的有機(jī)氮源對(duì)細(xì)胞初級(jí)培養(yǎng)的早期生長(zhǎng)階段有利。早期生長(zhǎng)階段有利。 5 5、有機(jī)酸、有機(jī)酸 加入加入檸檬酸、琥珀酸、蘋果酸檸檬酸、琥珀酸、蘋果酸等，能夠等，能夠保證植物細(xì)胞在以銨鹽作為單一氮源的培養(yǎng)保證植物細(xì)胞在以銨鹽作為單一氮源的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，并且耐受鉀鹽的能力也有所提高基上生長(zhǎng)，并且耐受鉀鹽的能力也有所提高。 加入三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物同樣能加入三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物同樣能提高低密提高低密度接種的細(xì)胞和原生質(zhì)體的生長(zhǎng)。度接種的細(xì)胞和原生質(zhì)體的生長(zhǎng)。 6