【正文】 上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：快速繁殖優(yōu)良苗木；獲得脫毒苗；植物育種；工廠化育苗等。 3．組織培養(yǎng)具有：培養(yǎng)條件可以人為控制；生長(zhǎng)周期短；繁殖率高；管理方便；利于工廠化生產(chǎn)的特點(diǎn)。 本章小結(jié) 1．植物組織培養(yǎng)是指分離單個(gè)或多 個(gè)細(xì)胞或植物體的一部分，在人工配制的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，使之長(zhǎng)成一株完整植株的過(guò)程。更重要的是應(yīng)降低組培苗工廠化生產(chǎn)的成本，只有降低成本，才能更好的投產(chǎn)應(yīng)用。如廣東切花菊“黃秀風(fēng)”的應(yīng)用，使菊花變大，長(zhǎng)勢(shì)加強(qiáng)，花色鮮艷，抗病力增強(qiáng)，打開(kāi)了進(jìn)入香港市場(chǎng)的渠道，使三十多種觀葉植物的推廣很快遍及全國(guó)，豐富了人們的生活；并將自然界的幾百個(gè)野生金錢蓮品種繁種馴化，培養(yǎng)了一批園林 垂直綠化的材料，促進(jìn)了園林業(yè)的發(fā)展。以前靠常規(guī)方法推廣一個(gè)新品種要幾年甚至十多年，而現(xiàn)在快的只要l～ 2 年就可在世界范圍內(nèi)達(dá)到普及和應(yīng)用。 1985 年僅蘭花一項(xiàng)，在美國(guó)注冊(cè)的公司就有 100余家，年銷售額在一億美元以上。組培苗的無(wú)毒生產(chǎn)， 可減少病害傳播，更符合國(guó)際植物檢疫標(biāo)準(zhǔn)的要求，擴(kuò)大產(chǎn)品的流通渠道，增加產(chǎn)品市場(chǎng)的銷售能力，同時(shí)減少了氣候條件對(duì)幼苗繁殖的影響，緩和了淡、旺季供需矛盾。 工廠化生產(chǎn)組培苗，是按一定工藝流程規(guī)范化程序化生產(chǎn)的，具有繁殖速度快、整齊、一致、無(wú)蟲(chóng)少病、生長(zhǎng)周期短、遺傳性穩(wěn)定的特點(diǎn)，可以加速產(chǎn)品的發(fā)展，盡快獲得繁殖無(wú)性系。最后長(zhǎng)成和母株同樣的小植物體。 四、工廠化育苗 近 年來(lái)，組培苗工廠化生產(chǎn)已作為一種新興技術(shù)和生產(chǎn)手段，在園藝植物的生產(chǎn)領(lǐng)域蓬勃發(fā)展。 已有多種植物的經(jīng)原生質(zhì)體培養(yǎng)得到再生植物，有些植物得到體細(xì)胞雜種， 這無(wú)論在理論和實(shí)踐上都有重要價(jià)值。 利用組織培養(yǎng)，采用與微生物篩選相似的技術(shù)，在細(xì)胞水平上進(jìn)行突變體的篩選更加富有成效。此外還有采用紫外 線、 X 射線、 ?射線對(duì)材料進(jìn)行照射，來(lái)誘發(fā)突變的產(chǎn)生。 突變的產(chǎn)生因部位而異，莖尖遺傳性比較穩(wěn)定， 根、莖、葉乃至愈傷組織和細(xì)胞的培養(yǎng)則變異率就較大。在常規(guī)育種中為得到純系材料要經(jīng)多代自交， 而單倍體育種，經(jīng)染色體加倍后可以迅速獲得純合的二倍體，大大縮短了育種的世代和年限。 對(duì)早期發(fā)育幼胚因太小難培養(yǎng)的種類，還可采用胚珠和子房培養(yǎng)來(lái)獲得成功， 利用 胚珠和子房培養(yǎng)也可進(jìn)行試管受精，以克服柱頭或花柱對(duì)受精的障礙，使花粉管直接進(jìn)入胚珠而受精。到五十年代在實(shí)踐上的應(yīng)用就更多了， 在桃、柑橘、菜豆、南瓜、百合、鳶尾等等許多園藝植物遠(yuǎn)緣雜交育種上都得到了應(yīng)用。 如用花藥培養(yǎng)單倍體植株；用原生質(zhì)體進(jìn)行體細(xì) 胞雜交和基因轉(zhuǎn)移；用子房、胚和胚珠完成胚的試管發(fā)育和試管受精等 ；種質(zhì)資源的保存等等。已有不少地區(qū)建立了無(wú)病毒苗的生產(chǎn)中心，這對(duì)于無(wú)病毒苗的培養(yǎng)、鑒定、繁殖、保存、 利用和研究，形成了一個(gè)規(guī)范的系統(tǒng)程序，從而達(dá)到了保持園藝植物的優(yōu)良種性和經(jīng)濟(jì)性狀的目的。 對(duì)于 木本植物，莖尖培養(yǎng)得到的植株難以發(fā)根生長(zhǎng)，則可采用莖尖微體嫁接的方法來(lái)培育無(wú)病毒苗。自從 Morel(1952)發(fā)現(xiàn)采用微莖尖培養(yǎng)的方法可得到無(wú)病毒苗后，微莖尖培養(yǎng)就成為解決病毒病危害的重要途徑之一。 組織培養(yǎng)突出的優(yōu)點(diǎn)是 “快”，通過(guò)這一方法在較短時(shí)期內(nèi)迅速擴(kuò)大植物的數(shù)量，以一個(gè)莖尖或一小塊葉片為基數(shù)，經(jīng)組織培養(yǎng)一年內(nèi)可增殖到 10,000～ 100,000株。 的或種源較少的種苗。試管快速繁殖應(yīng)用在下列研究中： ，以及保存自交系、不育系等。 快繁技術(shù)不受季節(jié)等條件的限制，生長(zhǎng)周 期短，而且能使不能或很難繁殖的植物進(jìn)行增殖。 第三節(jié) 組織培養(yǎng)與農(nóng)業(yè)的關(guān)系 植物組織培養(yǎng)成為生物科學(xué)的一個(gè)廣闊領(lǐng)域， 除了在基礎(chǔ)理論的研究上占有重要地位， 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 1973 年 Carlson 等通過(guò)兩個(gè)煙草物種之間原生質(zhì)體融合，獲得了第一個(gè)體細(xì)胞雜種， Cocking 等倡導(dǎo)的原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交，研究得到了迅速發(fā)展， 已經(jīng)能使矮牽牛和煙草屬的雜種細(xì)胞增殖分化生成雜種植株。 1960 年，motel 提出了一個(gè)離體無(wú)性繁殖蘭花的方法，其繁殖系數(shù)極高。 1962 年印度 Guha 等人成功地在毛葉曼陀羅花藥培養(yǎng)中，由花粉誘導(dǎo)得到單倍體植株，這促進(jìn)了花藥和花粉培養(yǎng)的研究。 1971年， Takebe 等在煙草上首次由原生質(zhì)體獲得了再生植株， 這不僅在理論上證明了無(wú)壁的原生質(zhì)體同樣具有全能性，而且在實(shí)踐上為外源基因的導(dǎo)入提供了理想的受體材料。 1935～ 1945 年 Muir 把單細(xì)胞放在一張鋪在愈傷組織上面的濾紙上培養(yǎng)，使細(xì)胞發(fā)生了分裂，即實(shí)施了看護(hù)接種技術(shù)，使單細(xì)胞 培養(yǎng)獲得初步成功。 這方面的成功發(fā)現(xiàn)，有力地推動(dòng)了植物組織培養(yǎng)的發(fā)展。 不久即知道激動(dòng)素可以代替腺嘌呤促進(jìn)發(fā)芽，并且效果可增加 3 萬(wàn)倍。 即這一比例高時(shí)，產(chǎn)生芽；這一比例低時(shí)，則形 成根； 相等則不分化。后來(lái)， White 于 1943 年發(fā)表了《植物組織培養(yǎng)手冊(cè)》專著，使植物組織培養(yǎng)開(kāi)始成為一門新興的學(xué)科。因此， Gautherer， White 和 Nobecourt 一起被譽(yù)為組織培養(yǎng)學(xué)科的奠基人。與此同時(shí)， Gautheret(1934) 在研究山毛柳和黑楊等形成層的組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，提出了 B族維生素和生長(zhǎng)素對(duì)組織培養(yǎng)的重要意義，并于 1939 年連續(xù)培養(yǎng)胡蘿卜根形成層獲得首次成功。 自 Haberlandt 的實(shí)驗(yàn)之后，直到 1934 年美國(guó)的 White 由番茄根建立了第一個(gè)活躍生長(zhǎng)的無(wú)性繁殖系， 并反復(fù)轉(zhuǎn)移到新鮮培養(yǎng)基中繼代培養(yǎng)，使根的離體培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)獲得了真正的成功，并在以后 28 年間培養(yǎng)了 1600 代。 Kotte 采用了無(wú)機(jī)鹽、葡萄糖、蛋白胨、天冬酰胺，及添加各種氨基酸的培養(yǎng)基。 他首次發(fā)表了植物離體細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的報(bào)告。 第二節(jié) 植物組織培養(yǎng)的發(fā)展 組織培養(yǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展只是近 50年的事， 但它的整個(gè)歷史可以追溯至19世紀(jì)末和上世紀(jì)初。 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，極利于高度集約化的高密度工廠化生產(chǎn)，也利于自動(dòng)化控制生產(chǎn)。 ２．生長(zhǎng)周期短，繁殖率高 植物組織培養(yǎng)由于可人為控制培養(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)快，往往１個(gè)月左右為一個(gè)周期 。 組織培養(yǎng)是本世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的一門技術(shù)， 由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，尤其是外源激素的應(yīng)用， 使組織培養(yǎng)不僅從理論上為相關(guān)學(xué)科提出了可靠的實(shí)驗(yàn)證 據(jù)， 而且一躍成為一種大規(guī)模、批量工廠化生產(chǎn)種苗的新方法，并在生產(chǎn)上越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用。 4. 細(xì)胞培養(yǎng) (cell culture ) 是對(duì)由愈傷組織等進(jìn)行液體振蕩培養(yǎng)所得到的能保持較好分散性的離體單細(xì)胞或花粉單細(xì)胞或很小的細(xì)胞團(tuán)的培養(yǎng)。 2． 器官培養(yǎng) (an culture) 即離體器官的培養(yǎng)，根據(jù)作物和需要的不同 ,可以分離莖尖、莖段、根尖、葉片、葉原基、子葉、花瓣、雄蕊、雌蕊、胚珠、胚、子房、果實(shí)等外植體的培養(yǎng)。 組織培養(yǎng)按培養(yǎng)對(duì)象可分為植株培養(yǎng)、器官培養(yǎng)、組織培養(yǎng) 、細(xì)胞培養(yǎng)和原生質(zhì)體培養(yǎng)等。第一章 緒 論 目的要求： 1．掌握組織培養(yǎng)的概念和培養(yǎng)的類型 2．掌握組織培養(yǎng)的特點(diǎn) 3．一般掌握組織培養(yǎng)發(fā)展歷史 4．初步掌握組織培養(yǎng)在農(nóng)業(yè)實(shí)踐上的應(yīng)用 第一節(jié) 組織培養(yǎng)的意義 高等植物的組織培養(yǎng) (tissue culture)技術(shù)是指分離一個(gè)或數(shù)個(gè)體細(xì)胞或植物體的一部分在無(wú)菌條件下培養(yǎng)的技術(shù)。 通常我們所說(shuō)的廣義的組織培養(yǎng)，是指通過(guò)無(wú)菌操作分離植物體的一部分 (即外植體 explant)，接種到培養(yǎng)基上，在人工控制的條件進(jìn)行培養(yǎng)，使其生成完整的植株。 １．植株培養(yǎng) (plant culture) 是對(duì)完整植株材料的培養(yǎng)，如幼苗及較大植株的培養(yǎng)。 3. 組織或愈傷組織培養(yǎng) (tissue or callus culture) 為狹義的組織培養(yǎng)，是對(duì)植物體的各部分組織進(jìn)行培養(yǎng)，如莖尖分生組織、形成層、 木質(zhì)部、韌皮部、表 皮組織、胚乳組織和薄壁組織等等；或?qū)τ芍参锲鞴倥囵B(yǎng)產(chǎn)生的愈傷組織進(jìn)行培養(yǎng)，二者均通過(guò)再分化誘導(dǎo)形成植株。 5. 原生質(zhì)體培養(yǎng) (proplast culture ) 是用酶及物理方法除去細(xì)胞壁的原生質(zhì)體的培養(yǎng)。 植物組織培養(yǎng)之所以發(fā)展如此快，應(yīng)用的范圍如此廣泛，是由于其具備以下幾個(gè)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)。所以，雖然植物組織培養(yǎng)需一定設(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(lái)說(shuō)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。 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(chóng)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。 20世紀(jì)初， 在 schleiden 和 schwann所發(fā)展起來(lái)的細(xì)胞學(xué)說(shuō)的推動(dòng)下， 1902年德國(guó)植物學(xué)家 Haberlandt 提出了高等植物的器官和組織為許多細(xì)胞組成的觀點(diǎn)，以及植物細(xì)胞全能性的理論，即植物的體細(xì)胞， 在適當(dāng)?shù)臈l件下，具有不斷分裂和繁殖，發(fā)育成完整植株的潛在能力。 1912 年， Haberlandt 的學(xué)生 Kotte 和美國(guó)的 Robins 在根尖培養(yǎng)中獲得了組織培養(yǎng)的成功。 Robins 用含無(wú)機(jī)鹽、加葡萄糖或果糖的瓊脂培養(yǎng)基，培養(yǎng)了長(zhǎng)度為 厘米的豌豆、玉米和棉花的莖尖，形成了一些缺綠的莖和根。 這之后， white又以小麥根尖為材料， 研究了光、 溫度、通氣、 pH、培養(yǎng)基組成等各種培養(yǎng)條件對(duì)生長(zhǎng)的影響，并于 1937 年建立了第一個(gè)組織培養(yǎng)的綜合培養(yǎng)基， 其成份均為已知化合物，包括 3 種 B 族維生素，即吡哆醇、硫胺素和煙酸，該培養(yǎng)基后來(lái)被定名為 White 培養(yǎng)基。 同年， White 由煙草種間雜種的瘤組織， Nobecourt 由胡蘿卜均建立了與上述類似的連續(xù)生長(zhǎng)的組織培養(yǎng)物。 我們現(xiàn)在所用的培養(yǎng)方法和培養(yǎng)基，基本上都是由這三位科學(xué)家建立的。 四十年代 Skoog 和崔徵在煙草莖切段和髓培養(yǎng)以及器官形成的研究中發(fā)現(xiàn)，腺嘌呤或腺苷可以解除培養(yǎng)基中生長(zhǎng)素 (IAA)對(duì)芽形成的抑制作用，而能誘導(dǎo)形成芽，從而明確了腺嘌呤與生長(zhǎng)素的比例是控制芽和根形成的主要條件之一。在尋找促進(jìn)細(xì)胞分裂的物質(zhì)過(guò)程中， Miller 等人于 1956 年發(fā)現(xiàn)了激動(dòng)素。 結(jié)果上述控制器官分化的激素模式變?yōu)榧?dòng)素與生長(zhǎng)素的比例關(guān)系。 1952 年， morel 和 Martin 通過(guò)莖尖分生組織的離體培養(yǎng)，從已受病毒侵染的大麗花中首次獲得無(wú)病毒植株。 1960 年， cocking 等人用真菌纖維素酶分離植物原生質(zhì)體獲得成功。 80 年代中期以來(lái)，對(duì)禾谷類作物的原生質(zhì)體培養(yǎng)也相繼告捷，在這方面中國(guó)學(xué)者作出了重要貢獻(xiàn)。以后相繼在煙草、水稻、 小麥、玉米、番茄、辣椒、草 莓、蘋果等多種植物獲得成功，其數(shù)目達(dá)到 160 多種，其中煙草、水稻和小麥等的花藥育種培養(yǎng)在中國(guó)取得了引人注目的成就。由于這一方法有很大的應(yīng)用價(jià)值， 很快被蘭花生產(chǎn)者所采用，迅速建立起蘭花工業(yè)。 在整個(gè)組織培養(yǎng)發(fā)展的歷史中， 我國(guó)學(xué)者 做出多方面的貢獻(xiàn)，除了前述的崔徵的工作以外， 還有 1993 年李繼侗等關(guān)于玉米等植物離體根尖培養(yǎng)的工作，以及羅士韋關(guān)于幼胚和莖尖培養(yǎng)，李正理關(guān)于離體胚培養(yǎng)、王伏雄等關(guān)于幼胚培養(yǎng)的工作。 一、快速繁殖優(yōu)良種苗 用組織培養(yǎng)的方法進(jìn)行快速繁殖是生產(chǎn)上最有潛力的應(yīng)用，包括花卉和觀賞植物， 其次是蔬菜、果樹(shù)、大田作物及其它經(jīng)濟(jì)作物。 快速繁殖可用下列手段進(jìn)行：通過(guò)莖尖、莖段、鱗莖盤等產(chǎn)生大量腋芽；通過(guò)根、 葉等器官直接誘導(dǎo)產(chǎn)生不定芽；通過(guò)愈傷組織培養(yǎng)誘導(dǎo)產(chǎn)生不定芽。 。 由于組織培養(yǎng)周期短，增殖率高及能全年生產(chǎn)等特點(diǎn)，加上培養(yǎng)材料和試管苗的小型化，這就可使有限的空間培養(yǎng)出大量的植物，在短期內(nèi)培養(yǎng)出大量的幼苗。 二、無(wú)病毒苗 (Virus free)的培養(yǎng) 幾乎所有植物都遭受到病毒病不同程度的危害， 有的種類甚至同時(shí)受到數(shù)種病毒病的危害， 尤其是很多園藝植物靠無(wú)性方法來(lái)增殖，若蒙受病毒病，代代相傳，越染越重。 若再與熱處理相結(jié)合，則可提高脫毒培養(yǎng)的效果。 組織培養(yǎng)無(wú)病毒苗的方法已在很多作物的常規(guī)生產(chǎn)上得到應(yīng)用， 如馬鈴薯，甘薯，草莓，蘋果，香石竹，菊花等。 三、在育種上的應(yīng)用 植物組織培養(yǎng)技術(shù)為育種提供了許多手段和方法， 使育種工作在新的條件下更有效的進(jìn)行。 胚培養(yǎng)技術(shù)很早就有利用，在種屬間遠(yuǎn)緣雜交的情況下，由于生理代謝等方面的原因， 雜種胚常常停止發(fā)育，因此不能得到雜種植物，通過(guò)胚培養(yǎng)就可保證遠(yuǎn)緣雜交的順利進(jìn)行。 大白菜甘藍(lán)的遠(yuǎn)緣雜交種“白蘭”，就是通過(guò)雜種胚的培養(yǎng)而得到的。 花藥、花粉的培養(yǎng)在蘋果、柑橘、葡萄、草莓、石刁柏、甜椒、甘藍(lán)、 天竺葵等約 20種園藝植物得到了單倍體植株。 利用組織培養(yǎng)可以進(jìn)行突變體的篩選。 培養(yǎng)基的激素也會(huì)誘導(dǎo)變異，因濃度而不同。在組織培養(yǎng)中產(chǎn)生多倍體、 混倍體現(xiàn)象比較多，產(chǎn)生的變異為育種提供了材料，可以根據(jù)需要進(jìn)行篩選。 原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交技術(shù)的開(kāi)發(fā)， 在育種上展現(xiàn)了一