植物组织培养技术精选PPT.ppt
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1、关于植物组织培养技术课件第1页,讲稿共97张,创作于星期二A Glimpse of Plant Tissue Culture第2页,讲稿共97张,创作于星期二 主要内容:主要内容:概述概述植物组织培养含义植物组织培养含义组织培养的类型组织培养的类型植物组织培养的发展简史植物组织培养的发展简史植物组织培养在农业上的应用植物组织培养在农业上的应用第3页,讲稿共97张,创作于星期二本节教学目的与要求本节教学目的与要求(1)掌握组织培养的概念和类型;掌握组织培养的概念和类型;(2)掌握组织培养的特点;掌握组织培养的特点;(3)了解组织培养发展史;了解组织培养发展史;(4)初步掌握组织培养在农业实践上的
2、应用。初步掌握组织培养在农业实践上的应用。第4页,讲稿共97张,创作于星期二一、什么是植物组织培养一、什么是植物组织培养What Is Tissue Culture?Or in vitro culture?Or micropropagation?第5页,讲稿共97张,创作于星期二(一)概念:(一)概念:器官(器官(organ):根、茎、叶、花、果实、种子:根、茎、叶、花、果实、种子组织(组织(tissue):花药、胚珠、胚、胚乳、形成层等:花药、胚珠、胚、胚乳、形成层等植物组织培养(植物组织培养(Tissue culture)是指用是指用无菌无菌方法使植物体的离体方法使植物体的离体(in vi
3、tro)in vitro)器官、器官、组织和细胞在组织和细胞在人为提供的条件人为提供的条件下生长和发育的所下生长和发育的所有培养技术的总称,也称之为离体培养(有培养技术的总称,也称之为离体培养(In vitro In vitro cultureculture)或试管培养。)或试管培养。第6页,讲稿共97张,创作于星期二Characteristics of Plant Tissue Culture Techniquesl培养条件可以人为控制培养条件可以人为控制l生长周期短,繁殖率高生长周期短,繁殖率高植物组织培养特点植物组织培养特点l管理方便,利于工厂化生产和自动化控制管理方便,利于工厂化生产和
4、自动化控制第7页,讲稿共97张,创作于星期二(二)植物组织培养的理论基础(二)植物组织培养的理论基础细胞全能性细胞全能性1、细胞全能性、细胞全能性(celltotipotency):植物体的:植物体的每一个具有完整细胞核的细胞都具有该物种全每一个具有完整细胞核的细胞都具有该物种全部遗传的物质,在一定条件下具有发育成完整部遗传的物质,在一定条件下具有发育成完整植物体的潜在能力。植物体的潜在能力。第8页,讲稿共97张,创作于星期二2、植物细胞全能性的表达、植物细胞全能性的表达l脱分化(脱分化(dedifferentiation):将已分化的不分裂的静止细胞,放在将已分化的不分裂的静止细胞,放在培养
5、基上培养后,细胞重新进入分裂状态。一个成熟的细胞转变为分培养基上培养后,细胞重新进入分裂状态。一个成熟的细胞转变为分生状态的过程叫脱分化。生状态的过程叫脱分化。一个细胞一旦沿着某一条特定的途径分化发育后,一般不会再一个细胞一旦沿着某一条特定的途径分化发育后,一般不会再回复到未分化状态,但在组织培养条件下,可能发生脱分化和再分回复到未分化状态,但在组织培养条件下,可能发生脱分化和再分化。化。l再分化(再分化(redifferentiation):经脱分化的组织或细胞在一定的培养经脱分化的组织或细胞在一定的培养条件下可转变为各种不同的细胞类型,形成完整植株的过程。条件下可转变为各种不同的细胞类型,
6、形成完整植株的过程。第9页,讲稿共97张,创作于星期二脱分化脱分化愈愈伤伤组组织织再分化再分化根根芽芽再再生生植植株株3、植物组织培养过程、植物组织培养过程合适的外植体合适的外植体离体的植物器官离体的植物器官、组织、细胞、组织、细胞移栽移栽第10页,讲稿共97张,创作于星期二外植体(外植体(explant):由活体(由活体(invivo)植物体上切取下来的,用于组织培养的各植物体上切取下来的,用于组织培养的各种接种材料。包括各种器官、组织、细胞或原生质体等。种接种材料。包括各种器官、组织、细胞或原生质体等。即能被诱发产即能被诱发产生无性增殖系的器官或组织切段。生无性增殖系的器官或组织切段。胡胡
7、萝萝卜卜离离体体根根愈伤组织(愈伤组织(callus)在人工培养基上由外植体上形成的一团无序在人工培养基上由外植体上形成的一团无序生长状态的薄壁细胞。生长状态的薄壁细胞。指经细胞与组织培养产生的可传代的未分化指经细胞与组织培养产生的可传代的未分化细胞。细胞。第11页,讲稿共97张,创作于星期二4、组织培养植株再生的途径、组织培养植株再生的途径魔芋胚状体魔芋胚状体1)、体细胞胚胎发生途径)、体细胞胚胎发生途径(胚状体发生途径)(胚状体发生途径):是指在组织培养中起源于一个非合子细胞,经过胚胎发生是指在组织培养中起源于一个非合子细胞,经过胚胎发生和胚胎发育过程(经过原胚、球形胚、心形胚、鱼雷胚和子
8、叶胚和胚胎发育过程(经过原胚、球形胚、心形胚、鱼雷胚和子叶胚5 5个时期),形成具有双极性的胚状结构,而发育成再生植株的途径。个时期),形成具有双极性的胚状结构,而发育成再生植株的途径。第12页,讲稿共97张,创作于星期二胚状体发生途径胚状体发生途径外植体外植体脱脱分分化化愈伤组织愈伤组织胚状体胚状体再生植株再生植株再再分分化化第13页,讲稿共97张,创作于星期二2)、器官发生途径:)、器官发生途径:由愈伤组织或外植体诱导形成不定根或由愈伤组织或外植体诱导形成不定根或不定芽,再获得再生植株的方法。不定芽,再获得再生植株的方法。百合鳞叶培养百合鳞叶培养外植体器官发生途径外植体器官发生途径第14页
9、,讲稿共97张,创作于星期二愈伤组织愈伤组织芽分化芽分化再生苗再生苗胚状体胚状体小小麦麦愈伤组织器官发生途径愈伤组织器官发生途径第15页,讲稿共97张,创作于星期二外植体外植体愈伤组织愈伤组织芽芽根根再生植株再生植株脱分化脱分化再分化再分化高生长素高生长素(1,2-D)高高(生长素生长素/细胞分裂素细胞分裂素)低低(生长素生长素/细胞分裂素细胞分裂素)器官发生途径器官发生途径第16页,讲稿共97张,创作于星期二愈伤组织愈伤组织第17页,讲稿共97张,创作于星期二l按培养材料分为(按培养材料分为(Gamborg等等):愈伤组织培养愈伤组织培养器器 官官 培培 养养细细 胞胞 培培 养养原生质体培
10、养原生质体培养最为常见的组织培养最为常见的组织培养悬浮细胞培养悬浮细胞培养单细胞培养单细胞培养胚、胚乳、珠心、子房、根、茎、叶、花和幼胚、胚乳、珠心、子房、根、茎、叶、花和幼果的部分组织的培养果的部分组织的培养(三)、植物组织培养的类型(三)、植物组织培养的类型第18页,讲稿共97张,创作于星期二l根据培养器官的不同:根据培养器官的不同:叶培养、根培养、花药培养、胚珠培养、茎尖叶培养、根培养、花药培养、胚珠培养、茎尖培养等培养等烟草烟草(三)、植物组织培养的类型(三)、植物组织培养的类型第19页,讲稿共97张,创作于星期二l根据培养方式:根据培养方式:固体培养、液体培养固体培养、液体培养 固体
11、培养固体培养:将培养物放在含有琼脂等固化剂的培养基表面进行培养。:将培养物放在含有琼脂等固化剂的培养基表面进行培养。液体培养液体培养:将培养物放在未加固化剂的培养基内培养,一般需进行震荡,又:将培养物放在未加固化剂的培养基内培养,一般需进行震荡,又称液体震荡培养。称液体震荡培养。(三)、植物组织培养的类型(三)、植物组织培养的类型固体培养固体培养液体培养液体培养第20页,讲稿共97张,创作于星期二l(1)固体培养法固体培养法l是最常用的方法。该方法简单,易行,但养分分是最常用的方法。该方法简单,易行,但养分分布不均,生长速度不均衡,并常有褐化中毒现象发生。布不均,生长速度不均衡,并常有褐化中毒
12、现象发生。l(2)液体培养法液体培养法l由于液体中氧气含量较少,常用振动培养的方法由于液体中氧气含量较少,常用振动培养的方法以确保氧气的供给以确保氧气的供给l 往复式摇床或旋转式摇床进行培养,速度一般为往复式摇床或旋转式摇床进行培养,速度一般为50-200r50-200rminmin,这种定期浸没的方法,既能使培养基均,这种定期浸没的方法,既能使培养基均一,又能保证氧气的供给。一,又能保证氧气的供给。固体培养、液体培养的特点:固体培养、液体培养的特点:第21页,讲稿共97张,创作于星期二l根据培养物量的多少:根据培养物量的多少:大量培养、微量培养大量培养、微量培养。l根据培养过程中是否需光:根
13、据培养过程中是否需光:光培养、暗培养光培养、暗培养l根据培养方法的不同:根据培养方法的不同:平板培养、微室培养、悬浮培养等平板培养、微室培养、悬浮培养等(三)、植物组织培养的类型(三)、植物组织培养的类型第22页,讲稿共97张,创作于星期二l按培养过程分为按培养过程分为:初代培养和继代培养初代培养和继代培养初代培养(初代培养(Primary culture):):指外植体的最初培养。指外植体的最初培养。继代培养(继代培养(Subculture):):将初代培养得到的培养体移植于新鲜培养基中这种将初代培养得到的培养体移植于新鲜培养基中这种反复多次移植的培养,称为继代培养。反复多次移植的培养,称为
14、继代培养。(三)、植物组织培养的类型(三)、植物组织培养的类型第23页,讲稿共97张,创作于星期二二、植物组织培养发展简史二、植物组织培养发展简史1 1、萌芽阶段萌芽阶段:(从从2020世纪初到世纪初到3030年代中)年代中)1838-1839 1838-1839年,德国科学家年,德国科学家Schleide Schleide 和和SchwannSchwann发表了细胞学说,发表了细胞学说,奠定了组织培养的理论基础。奠定了组织培养的理论基础。19021902年,德国植物学家年,德国植物学家Haberlandt Haberlandt 根据细胞学说,提出植物细胞全能根据细胞学说,提出植物细胞全能性(
15、性(totipotencytotipotency)理论。)理论。19041904年,年,Hanning Hanning 最先成功地培养了萝卜和辣根菜的胚。最先成功地培养了萝卜和辣根菜的胚。19221922年,年,Knudson Knudson 采用胚培养法获得大量兰花幼苗。采用胚培养法获得大量兰花幼苗。克服其种子发芽克服其种子发芽困难的问题困难的问题1925年:年:Laibach亚麻种间杂交幼胚培养得到杂种亚麻种间杂交幼胚培养得到杂种玉米成熟胚的培养玉米成熟胚的培养第24页,讲稿共97张,创作于星期二Haberlandt:观点:观点:贡献:贡献:提出细胞全能性提出细胞全能性首次进行离体细胞培养
16、首次进行离体细胞培养高等植物的组织和器官可以分高等植物的组织和器官可以分割成单个细胞割成单个细胞小野芝麻和凤眼兰的栅栏细胞和虎眼万年青属表皮细胞小野芝麻和凤眼兰的栅栏细胞和虎眼万年青属表皮细胞无分裂无分裂细胞高度分化细胞高度分化+培养基中无生长激素培养基中无生长激素Knop+蔗糖蔗糖第25页,讲稿共97张,创作于星期二19341934年,美国植物生理学家年,美国植物生理学家White White 用番茄根尖建立起第一个活跃生长用番茄根尖建立起第一个活跃生长的无性繁殖系,从而使非胚器官的培养首先获得成功。的无性繁殖系,从而使非胚器官的培养首先获得成功。2 2、奠基阶段奠基阶段(从(从2020世纪
17、世纪3030年代末到年代末到5050年代中)年代中)1934年:年:Gautherete培养山毛杨、黑杨形成层组织产生了培养山毛杨、黑杨形成层组织产生了Callus1937年:年:White发现发现3种种B族维生素和族维生素和IAA对植物生长有用对植物生长有用1939年:年:Gautherete培养胡萝卜根小外植体成功培养胡萝卜根小外植体成功1939年:年:White培养烟草种间杂种幼茎切段原形成层成功培养烟草种间杂种幼茎切段原形成层成功1939年:年:Nobecourt培养胡萝卜根块茎薄壁组织成功培养胡萝卜根块茎薄壁组织成功第26页,讲稿共97张,创作于星期二组织培养的奠基人组织培养的奠基人
18、第27页,讲稿共97张,创作于星期二3、快速发展和应用阶段快速发展和应用阶段(从(从20世纪世纪50年代末至今)年代末至今)l 1958 1958年,英国科学家年,英国科学家Steward Steward 等用胡萝卜根的愈伤组织细胞进行等用胡萝卜根的愈伤组织细胞进行悬浮培养,成功诱导出胚状体并分化为完整的小植株。这是悬浮培养,成功诱导出胚状体并分化为完整的小植株。这是第一次实现第一次实现人工体细胞胚,是植物组织培养的第一个突破。人工体细胞胚,是植物组织培养的第一个突破。l 19601960年英国学者年英国学者CockingCocking用酶法分离原生质体成功。这是用酶法分离原生质体成功。这是植
19、物组织植物组织培养的第二个突破。培养的第二个突破。l 19621962年,年,Murashinge Murashinge 和和Skoog Skoog 在烟草培养中筛选出至今仍被广泛使在烟草培养中筛选出至今仍被广泛使用的用的MSMS培养基培养基。l 1964-19661964-1966年,印度科学家年,印度科学家Guha Guha 和和Maheswari Maheswari 在曼陀罗花药培在曼陀罗花药培养中养中首次由花粉诱导得到了单倍体植株首次由花粉诱导得到了单倍体植株。l19721972年,年,Carlson Carlson 通过两个种的烟草原生质体融合培养,获得了通过两个种的烟草原生质体融合
20、培养,获得了第一个第一个体细胞杂交的杂种植株体细胞杂交的杂种植株。第28页,讲稿共97张,创作于星期二三、应用领域三、应用领域1、快速繁殖、快速繁殖2、种苗脱毒、种苗脱毒3、远缘杂交、远缘杂交8、植物性药物和生物制品的生产植物性药物和生物制品的生产7、基因工程、基因工程6、种质保存、种质保存4、突变育种、突变育种5、单倍体育种、单倍体育种第29页,讲稿共97张,创作于星期二四、植物组织培养在技术上的发展四、植物组织培养在技术上的发展q研究材料范围逐步扩大研究材料范围逐步扩大q培养方法逐步完善培养方法逐步完善q培养基不断改进培养基不断改进q实验手段逐步完备实验手段逐步完备第30页,讲稿共97张,
21、创作于星期二植物再生植株的途径植物再生植株的途径第31页,讲稿共97张,创作于星期二小结:小结:(1)植物组织培养植物组织培养是指分离单个或多个细胞或植物体的一部分,在人是指分离单个或多个细胞或植物体的一部分,在人工配制的培养基上进行培养,使之长成一株完整植物体的过程。工配制的培养基上进行培养,使之长成一株完整植物体的过程。(2)类型:类型:按照外植体的不同,分为植株培养、胚胎培养、器官培养、按照外植体的不同,分为植株培养、胚胎培养、器官培养、细胞培养和原生质体培养细胞培养和原生质体培养5种类型。种类型。(3)组织培养特点组织培养特点:培养条件可以人为控制;生长周期短,繁殖率:培养条件可以人为
22、控制;生长周期短,繁殖率高;管理方便,利于工厂化生产的突出特点,因而发展迅速。高;管理方便,利于工厂化生产的突出特点,因而发展迅速。(4)组织培养技术在农业生产上的应用组织培养技术在农业生产上的应用主要体现于以下几个方面:主要体现于以下几个方面:快速繁殖优良苗木;获得脱毒苗;育种上应用;工厂化育苗。快速繁殖优良苗木;获得脱毒苗;育种上应用;工厂化育苗。第32页,讲稿共97张,创作于星期二植物组织培养实验室 构建及操作技术植物组织培养学植物组织培养学第33页,讲稿共97张,创作于星期二本节教学目的与要求:l(1)掌握组织培养实验室的设计;掌握组织培养实验室的设计;l(2)掌握组织培养常用的实验仪
23、器设备及其使用方法;掌握组织培养常用的实验仪器设备及其使用方法;l(3)掌握调控组织培养的主要环境条件。掌握调控组织培养的主要环境条件。l(4)掌握灭菌和消毒的区别;掌握灭菌和消毒的区别;l(5)掌握灭菌的不同方法和具体操作过程;掌握灭菌的不同方法和具体操作过程;第34页,讲稿共97张,创作于星期二p 商业性组织培养实验室和小工厂的设商业性组织培养实验室和小工厂的设计与主要设备计与主要设备p 培养基及其配制培养基及其配制p 外植体的选择与培养外植体的选择与培养p 试管苗的驯化与移栽试管苗的驯化与移栽 本节主要内容本节主要内容第35页,讲稿共97张,创作于星期二 1 1、培养器皿的清洗;、培养器
24、皿的清洗;2 2、培养基的配制、分装和高压灭菌;、培养基的配制、分装和高压灭菌;3 3、无菌操作、无菌操作材料的表面灭菌和接种;材料的表面灭菌和接种;4 4、将培养物放到培养室培养;、将培养物放到培养室培养;5 5、试管苗的驯化、移栽和初期管理。、试管苗的驯化、移栽和初期管理。一 商业性组织培养实验室和小工厂的 设计与主要设备一般组织培养的操作工序:一般组织培养的操作工序:第36页,讲稿共97张,创作于星期二准备室准备室温室温室驯化室驯化室培养室培养室无菌操作室无菌操作室缓冲室缓冲室实验室组成实验室组成一、设计:一、设计:第37页,讲稿共97张,创作于星期二二、仪器设备和器皿用具1、超净工作台
25、或接种箱、超净工作台或接种箱2、空调、空调3、除湿机或加湿器、除湿机或加湿器4、恒温培养箱、恒温培养箱5、高压灭菌锅、高压灭菌锅6、冰箱、冰箱7、天平、天平8、显微镜、显微镜9、水浴锅、水浴锅10、摇床与转床、摇床与转床11、蒸馏水发生器、蒸馏水发生器12、酸度计、酸度计13、离心机、离心机(一一)常常见见仪仪器器设设备备组织培养实验室的组织培养实验室的 设计与主要设备设计与主要设备第38页,讲稿共97张,创作于星期二1、培养器皿:试管、三角瓶、培养皿、圆形培养瓶、果酱瓶2、分注器3、离心管4、刻度移液管5、细菌过滤器6、实验器皿:量筒、烧杯、容量瓶、试剂瓶、塑料瓶、酒精灯等。组织培养实验室的
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