【正文】 植物組織培養(yǎng)學(xué) Plant tissue culture 植物組織培養(yǎng)簡(jiǎn)介 定義：離體（ in vitro)條件下利用人工培養(yǎng)條件在無菌情況下培養(yǎng)、生長(zhǎng)、發(fā)育再生出完整植株的過程。 ? 植物組織培養(yǎng)是二十世紀(jì)發(fā)展起來的新技術(shù)，近三十年來由于組織培養(yǎng)基礎(chǔ)理論研究的深入，發(fā)展極為迅速，發(fā)表的文獻(xiàn)浩如煙海，幾乎以植物為研究對(duì)象的各個(gè)分支學(xué)科都在廣泛進(jìn)行組織培養(yǎng)。 發(fā)展簡(jiǎn)史 ? 18381839年，德國科學(xué)家 Schleide 和 Schwann發(fā)表了細(xì)胞學(xué)說，奠定了組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)。 1902年，德國植物學(xué)家 Haberlandt 根據(jù)細(xì)胞學(xué)說，提出單個(gè)細(xì)胞的植物細(xì)胞全能性（ totipotency）理論。 1904年， Hanning 最先成功地培養(yǎng)了蘿卜和辣根菜的胚。 1922年， Knudson 采用胚培養(yǎng)法獲得大量蘭花幼苗。 1934年， White 用番茄根尖建立起第一個(gè)活躍生長(zhǎng)的無性繁殖系，從而使非胚器官的培養(yǎng)首先獲得成功。 1958年，英國科學(xué)家 Steward 等用胡蘿卜根的愈傷組織細(xì)胞進(jìn)行懸浮培養(yǎng)，成功誘導(dǎo)出胚狀體并分化為完整的小植株，不但使細(xì)胞全能性理論得到證實(shí)，而且為組織培養(yǎng)的技術(shù)程序奠定了基礎(chǔ)。 1962年， Murashinge 和 Skoog 在煙草培養(yǎng)中篩選出至今仍被廣泛使用的 MS培養(yǎng)基。 19641966年，印度科學(xué)家 Guha 和 Maheswari 在曼陀羅花藥培養(yǎng)中首次由花粉誘導(dǎo)得到了單倍體植株。 1972年， Carlson 通過兩個(gè)種的煙草原生質(zhì)體融合培養(yǎng)，獲得了第一個(gè)體細(xì)胞雜交的雜種植株。 ?? 應(yīng)用領(lǐng)域 ? 快速繁殖 運(yùn)用組織培養(yǎng)的途徑，一個(gè)單株一年可以繁殖幾萬到幾百萬個(gè)植株。例如一株葡萄一年繁殖到 3萬多株，一株蘭花一年繁殖到 400萬株。 種苗脫毒 針對(duì)病毒對(duì)農(nóng)作物造成的嚴(yán)重危害，通過組織培養(yǎng)可以有效地培育出大量的無病毒種苗。已經(jīng)取得成功的有馬鈴薯、草莓、香蕉、葡萄等等。 遠(yuǎn)緣雜交 利用組織培養(yǎng)可以使難度很大的遠(yuǎn)緣雜交取得成功，從而育成一些罕見的新物種。比如遼寧果樹研究所利用這種方法獲得蘋果與梨的雜交種。 突變育種 采用組織培養(yǎng)可以直接誘變和篩選出具抗病、抗鹽、高賴氨酸、高蛋白等優(yōu)良性狀的品種。象中國林科院用逐步加大培養(yǎng)基中鹽的濃度，直接獲得耐鹽的楊樹株系。 基因工程 基因工程主要研究 DNA的轉(zhuǎn)導(dǎo)，而基因轉(zhuǎn)導(dǎo)后必須通過組織培養(yǎng)途徑才能實(shí)現(xiàn)植株再生。 生物制品 有些極其昂貴的生物制品，如抗癌首選藥物 紫杉醇等，可以用大規(guī)模培養(yǎng)植物細(xì)胞來直接生產(chǎn)。近年國內(nèi)在紅豆杉組織培養(yǎng)中獲得生長(zhǎng)量高達(dá) （ gFWd ）的細(xì)胞系，每升細(xì)胞培養(yǎng)物中紫杉醇的產(chǎn)量可達(dá) 。 植物組織培養(yǎng)的分類 ? 外植體（ explant)：由活體（ in vivo)植物體上提取下來的，接種在培養(yǎng)基上的無菌細(xì)胞、組織、器官等。 ? 廣義的組織培養(yǎng)依外植體不同，可分為：器官培養(yǎng)（ an culture）、莖尖分生組織培養(yǎng)(shoot tip culture,shoot apex culture,apical meristem culture)、 愈傷組織培養(yǎng) (calluse cultrue)、細(xì)胞培養(yǎng) (cell culture)、原生質(zhì)體培養(yǎng)(protoplast culture) ? 愈傷組織（ callus）在人工培養(yǎng)基上由外植體上形成的一團(tuán)無序生長(zhǎng)狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。 返回 返回 植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ) —— 植物細(xì)胞的全能性 ? 植物細(xì)胞的全能性（ totipotent)：植物細(xì)胞具有該植物體全部遺傳的可能性，在一定條件下具有發(fā)育成完整植物體的潛在能力。 ? 原理 ：生物體的每一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個(gè) 活細(xì)胞 都應(yīng)該具有全能性。 ? 差異： （ 1） 受精卵的全能性 最高 （ 2） 受精卵分化后的細(xì)胞中，體細(xì)胞的全能性比生殖細(xì)胞的 低 。 ? 潛在全能性的原因 ： 基因表達(dá)的選擇性 ? 科學(xué)研究表明，處于離體狀態(tài)的植物活細(xì)胞，在一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件的作用下，就可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整的植株。人工條件下實(shí)現(xiàn)的這一過程，就是植物組織培養(yǎng)。 植物細(xì)胞全能性的表達(dá) ? 脫分化（ dedifferentiation)：將來自已分化組織的已停止分裂的細(xì)胞從植物體部分的抑制性影響下解脫出來，恢復(fù)細(xì)胞的分裂活性。 ? 再分化（ redifferentiation):經(jīng)脫分化的組織或細(xì)胞在一定的培養(yǎng)條件下可有轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N不同細(xì)胞類型的能力。 離體的植物器官、組織、細(xì)胞 脫分化 愈傷組織 再分化 根 芽 植物體 植物組織培養(yǎng)過程 植物組織培養(yǎng)條件 ： 含有全部營(yíng)養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、一定的溫度、空氣、無菌環(huán)境、適合的 PH、適時(shí)光照等。 植物組織培養(yǎng)特點(diǎn) ? ① 培養(yǎng)條件可以人為控制 組織培養(yǎng)采用的植物材料完全是在人為提供的培養(yǎng)基質(zhì)和小氣候環(huán)境條件下進(jìn)行生長(zhǎng)，擺脫了大自然中四季、晝夜的變化以及災(zāi)害性氣候的不利影響，且條件均一，對(duì)植物生長(zhǎng)極為有利，便于穩(wěn)定地進(jìn)行周年培養(yǎng)生產(chǎn)。 ? ② 生長(zhǎng)周期短 ， 繁殖率高 植物組織培養(yǎng)是由于人為控制培養(yǎng)條件，根據(jù)不同植物不同部位的不同要求而提供不同的培養(yǎng)條件，因此生長(zhǎng)較快。另外，植株也比較小，往往 20—30d為一個(gè)周期。所以，雖然植物組織培養(yǎng)需要一定設(shè)備及能源消耗，但由于植物材料能按幾何級(jí)數(shù)繁殖生產(chǎn)，故總體來說成本低廉，且能及時(shí)提供規(guī)格一致的優(yōu)質(zhì)種苗或脫病毒種苗。 ? ③ 管理方便 ， 利于工廠化生產(chǎn)和自動(dòng)化控制 植物組織培養(yǎng)是在一定的場(chǎng)所和環(huán)境下，人為提供一定的溫度、光照、濕度、營(yíng)養(yǎng)、激素等條件，既利于高度集約化和高密度工廠化生產(chǎn)，也利于自動(dòng)化控制生產(chǎn)。它是未來農(nóng)業(yè)工廠化育苗的發(fā)展方向。它與盆栽、田間栽培等相比省去了中耕除草、澆水施肥、防治病蟲害等一系列繁雜勞動(dòng)，可以大大節(jié)省人力、物力及田間種植所需要的土地。 第二章 組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技術(shù) 第一節(jié) 實(shí) 驗(yàn) 室 在進(jìn)行植物組織培養(yǎng)工作之前，首先應(yīng)對(duì)工作中需要哪些最基本的設(shè)備條件有個(gè)全面的了解，以便因地制宜地利用現(xiàn)有房屋，或新建、改建實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室的大小取決于工作的目的和規(guī)模。以工廠化生產(chǎn)為目的，實(shí)驗(yàn)室規(guī)模太小，則會(huì)限制生產(chǎn)，影響