植物组织培养技术及其在育种中的应用

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1、第19章植物组织培养技术及其在育种中的应用植物组织培养技术是现代植物生物技术的基本技术。一、现代生物技术及其基本概念（一）生物技术概念生物技术（Biotechnology)，有时也称生物工程（Bioengineering）,是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础科学的原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类产出所需产品。生物技术是一门综合性学科。现代生物技术已成功地应用于植物育种中。（二）生物技术的种类基因工程（GeneEngineering）细胞工程（CellEngineering）酶工程（

2、EnzymeEngineering）发酵工程（FermentationEngineering）蛋白质工程（ProteinEngineering）（三）细胞工程细胞工程就是在细胞水平研究开发、利用各类细胞的工程。亦即人们根据科学设计改变细胞的遗传基础，通过无菌操作，大量培养细胞、组织乃至完整个体的技术。（四）克隆概念分离基因的技术；扩增基因的技术；将单一细胞扩增成细胞群体的技术；将一个生命体复制成一个与之完全相同的新个体的过程；将单一个体扩增成一个遗传上完全相同的群体。一个遗传上来源完全相同的生物群体。二、植物组织培养的基本步骤1、

3、植物细胞的全能性（CellTotipotency）一个植物细胞能产生一个完整植株的固有能力称之为细胞的全能性。2、植物离体分化的类型无菌短枝型丛生芽增殖型器官发生型胚状体发生型原球茎发生型3、植物组织培养的特点培育材料经济；培养条件可人为控制；生长周期短，繁殖率高；管理方便，利于自动化控制。5、植物组织培养的基本操作无菌操作技术细胞培养技术原生质体融合技术接种用具的灭菌接种前，必须把用具放入接种室或箱内，初用接种室或箱时要用甲醛（一般市售分析纯的有效成份为36-38%熏蒸5小时以上再开紫外光灯照射40-60分钟，以后在每次接种之前

4、，把要接种的试管或三角瓶放入接种室（箱）内，用5%的煤酚瓶皂溶液即来苏尔（一般市售的有效成份为47-53%）或5%的石灰炭酸液喷雾消毒，再打开紫外光灯照20-40分钟，这样消毒后，再经30-40分钟便可进行接种。接种材料的表面灭菌接种前花蕾或穗的彻底灭菌是杜绝污染的主要关键，先用70-75%的酒精浸泡10-15秒钟或用酒精棉球擦两遍，初步杀死表面所带的微生物，放在10%的漂白粉液或饱和漂白粉液中浸泡15-30分钟杀菌，然后用无菌水冲洗2-3次。消毒过的穗子或花蕾用消毒纱布包好，待取花药接种，注意，穗子或花蕾的操作要在无菌条件下进行

5、。5、植物组织培养所需营养与环境条件（1）无机营养大量元素：一般是指浓度大于0.5mmol/L.氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)。微量元素：包括铁(Fe)、铜(Cu)、钼(Mo)、锌(Zn)、钠(Na)、锰(Mn)、钴(Co)、硼(B)、碘(I)。（2）有机营养维生素、肌醇、氨基酸、有机添加物。（3）生长调节物生长素：2，4-D、奈乙酸(NAA)、吲哚丁酸（IBA）、吲哚乙酸(IAA)。细胞分裂素：激动素（KT）、6-苄基氨基嘌呤（6BA）、玉米素（ZT）。赤霉素（GA）：脱落酸（ABA）、乙烯利（C

6、EDP）。（4）琼脂（5）能源和渗透压（6）其他成分（7）温度（8）光照（光强、光质）培养基的配制：培养基母液的配制；配制培养基的步骤；培养基的分装及灭菌。6、植物组织培养经历的五个阶段：（1）预备阶段外植体的获得；接种材料的消毒处理；配制适宜的培养基；（2）诱导去分化阶段（3）继代增殖阶段（4）生根成芽阶段（5）移栽成活阶段三、植物组织培养技术在育种中的应用种质资源保护；优良品种快速繁殖；诱发和离体筛选突变体；克服远缘杂交困难；克服种子发育中的障碍；单倍体育种的技术环节基因工程的基础技术（一）单倍体育种单倍体的概念及其特点只含有

7、一套染色体组的生物体；被子植物的配子体世代。矮小性；不育性；全显性。2.单倍体植物在育种上的意义单倍体植物的直接利用；克服杂种分离，缩短育种年限；快速获得异花授粉植物的自交系；单倍体植物的诱变育种；克服远缘杂种不孕性与不稳定的现象；3.单倍体植株和愈伤组织的培养（1）单倍体材料的采集单倍体育种的首要问题是如何获得大最的单倍体植株。据现有的研究材料，用花药培养产生单倍体植株有两个途径:第一是在离体培养的花药中，花粉经过类似胚胎发育的过程直接形成单倍体植物，如烟草、曼陀罗等。第二是在离体培养的花药中，花粉形成愈伤组织，再从愈伤组织分化

8、出单倍体植株。（2）花药的接种接种前的准备工作接种和培养花药是在无菌条件下进行的，所用的一切用具必须彻底灭菌。花粉发育时期的鉴定适宜的花粉发育时期对于提高花粉诱导愈伤组织分化的频率是很重要的，为此，进行花药培养前，要用显微镜进行花粉发育时期的鉴定。