1.3.植物组织培养的发展简史在线视频

大家好

植物组织培养技术是在细胞学植物生理学

微生物无菌培养技术

等学科的技术的基础上

建立和发展起来的

从二十世纪初这门学科的建立到现在

其发展历程大致经过了下述三个阶段

第一探索阶段

时间从二十世纪初至二十世纪三十年代中期

十九世纪三十年代末

的国学者

在细胞学说的推动下

1902年德国著名的植物生理学家

哈柏莱特提出高等植物的器官和组织

可以不断地进行分割

直到单个细胞的关裂

语言植物体的

细胞在适宜的条件下

具有发育成完整植株的潜力

及植物细胞的全能型的设想

为了证实这一点

他在加入蔗糖的克努普（Knop’s）溶液中

培养单个的离体植物细胞

所选用的材料是

小野芝麻的栅栏

虎眼万年青属植物的表皮细胞

遗憾的是限于当时的技术和水平

培养并没有获得成功

但他对植物组织培养的发展

起了新的作用

激励后人从事这方面的研究

再技术上也是一个良好的开端

这一时期在胚胎和根尖培养方面取得了某些成功

1904年汉宁

最先在含有无机盐溶液及有机成分的

成功的培养了萝卜和辣根的胚

1922年和1929年

克努森（Knudson）先后采用胚胎培养的方法

获得了大量的兰花幼苗

解决了兰花种子发芽困难的问题

莱巴赫（Laibach）通过培养

亚麻种间杂种

发育较晚的胚成功地得到了杂种植株物

这一时期植物组织培养研究

还处在探索阶段缺乏系统完善的理论和方法

二奠基阶段

时间从二十世纪三十年代中

至五十年代末

到了二十世纪三十年代中期

植物组织培养领域出现了两个重要的发现

一是认识了B族维生素

对植物生长的意义

二是发现了生长素

是一种天然的植物生长调节物质

1934年

White由番茄根建立了

第一个活跃生长的无性系

起初他在试验中使用的培养基因

包含无机盐

酵母清除液和蔗糖

后来在1937年

他用3种B族维生素

及吡哆醇硫胺素

和盐酸

取代酵母清除液

在这个以后被称为White培养基的

合成培养基上

培养材料在以后的28年间

连续培养了1600多袋

仍能生长

使根的离体培养

首次获得真正意义上的成功

与此同时

戈特雷 （1934）在山毛柳

和黑杨等形成层组织的培养中

发现虽然在含有葡萄糖

和盐酸半胱氨酸的克努普溶液中

这些组织可以不断地增殖几个月

但只有在培养基中加入了B族维生素

和IAA以后，山毛柳形成层细胞

生长才显著增加

这些实验揭示了N组维生素和生长素的重要意义

又直接导致了1939年

戈特雷连续培养胡萝卜根

形成层获得首次成功

同年，white

由烟草种间杂种的瘤组织

贝库特由胡萝卜

也建立了类似的连续生长的

组织培养物

因此

戈特雷 ，White和贝库特

一起被誉为植物组织培养的奠基人

二十世纪四十年代

到五十年代

活跃在植物组织培养领域的学者

以斯科格（Skoog）为代表

研究的主要内容是

利用嘌呤类物质

处理烟草髓愈伤组织

以控制组织的生长和芽的形成

科格（Skoog）（1944）和崔澂

发现 腺嘌呤

或腺苷不但可以促进愈伤组织的培养

而且还能解除培养基中

生长素（IAA）

对芽形成的抑制作用

诱导芽的形成

从而确定了线飘零

与生长素的比例

是控制芽或根形成的主要条件之一

在四十年代

奥弗比克（Overbeek）等

与1941年

首次把椰子汁作为附加物

引入到培养基中

是曼陀罗的新型幼胚

能够离体培养至成熟

到五十年代初

由于斯图尔德（Steward）

等在胡萝卜

组织培养中也使用了这一物质

从而使椰子汁

在组织培养的各个领域

都得到了广泛应用

20世纪50年代开始以后

植物组织培养的研究日趋繁荣

10年当中引人注目的进展就有以下6项

1952年

莫雷尔（Morel）和 马丁（Martin）首次证实

通过茎尖分生组织离体培养

可以由已受病毒侵染的大丽花中获得脱毒植株物

1953～1954年

缪尔（Muir）进行单细胞培养获得初步成功

1955年，米勒(Miller) 等

等由鲱鱼精子DNA中分离出一种

首次为人所知的细胞分裂素

并把它定名为激动素

现在，具有和激动素

像类似活性的合成的

或天然的化合物已有多种

它们总称为细胞分裂素

用这类物质

我们就有可能诱导已经成熟和高度分化的组织的细胞进行分裂

1957年

斯科格(Skoog) 和米勒(Miller）提出了有关

植物激素控制器官形成的概念

指出在烟草髓组织培养中

根和茎的分化是生长素对细胞分裂素比率的函数

通过改变培养基中

这两类生长调节物质的相对浓度可以控制器官的分化

这一比率高时

促进生根低时促进茎芽的分化

二者浓度相等时

组织则趋向于以一种

无结构的方式生长

后来证明

激素可调控器官发生的概念

对于多数物种都可适用

不同组织所要求的外源激素水平会有所不同

1958年

威克森(Wickson) 和蒂曼(Thimann) 指出

应用外源细胞分裂素可促成

在顶芽存在的情况下´处于休眠状态的腋芽的生长

这意味着

当把茎尖接种在含有细胞分裂素的培养基上以后

可使侧芽解除休眠状态

而且

能够从顶端优势下解脱出来的

不只是那些原来茎尖上的腋芽

还有在培养中长成的侧枝上的腋芽

结果就会形成一个郁郁葱葱的结构

里面包含了数目很多的小枝条

其中每个小枝条又可取出来´重复上述过程

于是在相当短的时间内

就可以得到成千上万的小枝条

当把这些小枝条

转接到另外一种培养基上诱导生根以后

即可移植于土壤中

后来

穆拉希吉( Murashige) 发展了这一方法制订了一系列标准程序

把这一方法广泛用于从蕨类植物

到花卉果树的快速繁殖上

1958～1959年

赖纳特( Reinert) 和斯图尔德(Steward)分别报道

在胡萝卜愈伤组织培养中

形成了体细胞胚

这是一种不同于通过芽和根的分化而形成植株再生方式

现在知道有很多物种都能形成体细胞胚

3.迅速发展阶段和应用阶段

时间从20世纪60年代至现在

20世纪60年代以后

植物细胞组织培养进入了迅速发展阶段

研究工作更加深入和扎实

并开始走向大规模的应用阶段

1960年，科金(Cocking)

用真菌纤维素酶由番茄幼根分离得到大量活性原生质体

开创了植物原生质体培养

和体细胞杂交研究工作

1960年凯塔(Kanta)

在植物研究试管受精研究中首次获得成功

1960年，莫雷尔(Morel)利用

兰花的茎尖培养实现了脱去病毒和快速繁殖的两个目的

这一技术导致兰花工业的兴起

1962年，穆拉希吉 和斯科格

发表了促进烟草组织快速生长的培养基组成

这就是目前广泛使用的著名的MS培养基

1964年，古哈和马斯勒瓦里

成功地由曼陀罗花药培养获得单倍体植株

这一发现掀起了采用单倍体育种技术

来加速常规杂交育种速度的热潮

1967年，布伊金(Bouygin)和尼奇(Nitsch)

通过花药培养获得了烟草的单倍体植株

1970年，卡尔森(CaLrlson)通过离体培养

筛选得到生化突变体

同年

鲍尔（Power）等首次成功实现原生质体融合

1971年，采贝(Takebe）等首次

由烟草原生质体获得再生植株这一成功

促进了体细胞杂交技术的发展

同时也为外源基因导入提供了理想的受体材料

1972年，卡尔森(Carlson）通过

原生质体融合首次获得了两个烟草物种的体细胞杂种

1974年，卡奥Kao，迈克尔丘克(Michayluk)

沃林(Wallin)等人建立了原生质体的高 Ca2+、高pH

PEG融合法，把植物体细胞杂交技术推向新阶段

1975年，卡奥Kao和迈克尔丘克(Michayluk)

开发出专门用于植物原生质体培养的8P培养基

被研究者们广泛使用

1978年，梅尔彻斯等

等将番茄与马铃薯进行体细胞杂交获得成功

1978年，穆拉希吉

提出了“人工种子”的概念之后的几年

在世界各国掀起“人工种子”开发热潮

1981年，拉金（Larkin）

和 斯考克罗夫特提出了体细胞无性系变异的概念

1982年，齐默尔曼(Zimmermann)

开发了原生质体的电融合法

20世纪80年代中期

由于水稻、大豆、小麦

等主要农作物原生质体植株再生的相继成功

将植物原生质体研究推向高潮

20世纪80年代初

随着土壤农杆菌包括根癌农杆菌和发根农杆菌

功地应用于植物遗传转化

植物基因工程研究开始成为研究的热点和重点