植物组织培养发展史

植物组织培养的发展历程日期：2010年5月9日来源：互联网作者：植物组培网点击：1372植物组织培养技术的蓬勃发展只是近50年的事，但它的研究可追溯到20世纪初期，根据其发展情况大致分为三个阶段。阶段年份主要内容探索阶段1839Schleidon和Schwann提出细胞学说1902Haberlandt提出植物细胞全能学说1904Hanning进行胚离体培养获得成功1922Kotte和Robbins进行根尖和茎尖培养形成了缺绿的叶和根奠基阶段1934White进行番茄根培养建立了第一个活跃生长的无性繁殖系1937White建立了第一个由已知化合物组成的综合培养基1943White出版了《植物组织培养手册》1948Skoog和崔发现腺嘌呤或腺苷可以解除IAA对芽形成的抑制1952Morel和Miller通过茎尖培养获得脱毒大丽花植株1954Muir使单细胞培养获得成功1956Miller等人发现了细胞分裂素-激动素1957Skoog和Miller提出植物生长调节剂控制器官形成的概念1958Steward等获得体细胞胚,证实了Haberlandt的细胞全能性迅速发展阶段1960Cocking等人用真菌纤维素酶分离植物原生质体获得成功1960Morel利用茎尖培养获得脱毒兰花,形成了”兰花产业”1962Murashibe和Skoog发表了MS培养基1964Guha等在叶曼陀罗上由花粉诱导得到单倍体植株1971Takebe等在烟草上首次由原生质体获得了再生植株1972Carlson等在烟草上获得了第一个体细胞种间杂种1974Kao等人建立原生质体的高钙高pH的PED融合法1978Melchers获得了第一个属间杂种植株-马铃薯番茄1983Zambryski等采用农杆菌介导获得首例转基因植物一、探索阶段根据Schleiden和Schwann的细胞学说，1902年德国植物生理学家Haberlandt提出了细胞全能性理论，认为在适当的条件下，离体的植物细胞具有不断分裂和繁殖，并发育成完整植株的潜在能力。为了证实这一观点，他在Knop培养液中离体培养野芝麻、凤眼兰的栅栏组织和虎眼万年青属植物的表皮细胞。由于选择的实验材料高度分化和培养基过于简单，他只观察到细胞的增长，并没有观察到细胞分裂。但这一理论对植物组织培养的发展起了先导作用，激励后人继续探索和追求。1904年Hanning在无机盐和蔗糖溶液中对萝卜和辣根菜的胚进行培养，结果发现离体胚可以充分发育成熟，并提前萌发形成小苗。1922年，Haberlandt的学生Kotte和美国的Robins在含有无机盐、葡萄糖、多种氨基酸和琼脂的培养基上，培养豌豆、玉米和棉花的茎尖和根尖，发现离体培养的组织可进行有限的生长，形成了缺绿的叶和根，但未发现培养细胞有形态发生能力。在Haberlandt实验之后的30年中，人们对植物组织培养的各个方面进行了大量的探索性研究，但由于对影响植物组织和细胞增殖及形态发生能力的因素尚未研究清楚，除了在胚和根的离体培养方面取得了一些结果外，其他的没有大的进展。二、奠基阶段直到1934年，美国植物生理学家White利用无机盐、蔗糖和酵母提取液组成的培养基上进行番茄根离体培养，建立了第一个活跃生长的无性繁殖系，使根的离体培养实验获得了真正的成功，并在以后28年间反复转移到新鲜培养基中继代培养了1600代。1937年White又以小麦根尖为材料，研究了光照、温度、培养基组成等各种培养条件对生长的影响，发现了B族维生素对离体根生长的作用，并用吡哆醇、硫胺素、烟酸3种B族维生素取代酵母提取液，建立了第一个由已知化合物组成的综合培养基，该培养基后来被定名为White培养基。与此同时，法国的Gautherer在研究山毛柳和黑杨等形成层的组织培养实验中，提出了B族维生素和生长素对组织培养的重要意义，并于1939年连续培养胡萝卜根形成层获得首次成功，Nobecourt也由胡萝卜建立了与上述类似的连续生长的组织培养物。White于1943年出版了《植物组织培养手册》专著，使植物组织培养开始成为一门新兴的学科。White、Gautherer和Nobecourt3位科学家被誉为植物组织培养学科的典籍人。1948年美国学者Skoog和我国学者崔在烟草茎切段和髓培养以及器官形成的研究中发现，腺嘌呤或腺苷可以解除培养基中生长素（IAA）对芽形成的抑制作用，能诱导形成芽，从而认识到腺嘌呤和生长素的比例是控制芽形成的重要因素。1952年Morel和Martin通过茎尖分生组织的离体培养，从已受病毒侵染的大丽花中首次获得脱毒植株。1953-1954年Muir利用振荡培养和机械方法获得了万寿菊和烟草的单细胞，并实施了看护培养，使单细胞培养获得初步成功。1957年，Skoog和Miller提出植物生长调节剂控制器官形成的概念，指出通过控制培养基中生长素和细胞分裂素的比例来控制器官的分化。1958年英国学者Steward等以胡萝卜为材料，通过体细胞胚胎发生途径培养获得完整的植株，首次得到了人工体细胞胚，证实了Haberlandt的细胞全能性理论。在这一发展阶段，通过对培养基成分和培养条件的广泛研究，特别是对B族维生素、生长素和细胞分裂素作用的研究，从而确立了植物组织培养的技术体系，并首次用实验证实了细胞全能性，为以后的快速发展奠定了基础。三、迅速发展阶段当影响植物细胞分裂和器官形成的机理被揭示后，植物组织培养进入了迅速发展阶段，研究工作更加深入，从大量的物种诱导获得再生植株，形成了一套成熟的理论体系和技术方法，并开始大规模的生产应用。1960年Cocking用真菌纤维素酶分离番茄原生质体获得成功，开创了植物原生质体培养和体细胞杂交的工作。1960年Morel利用茎尖培养兰花，该方法繁殖系数极高，并能脱去植物病毒，其后开创了兰花快速繁殖工作，并形成了“兰花产业”。1962年Murashibe和Skoog发表了适用于烟草愈伤组织快速生长的改良培养基，也就是现在广泛使用的MS培养基。1964年印度Guha等人成功地在毛叶曼佗罗花药培养中，由花粉诱导得到单倍体植株，从而促进了花药和花粉培养的研究。1971年Takebe等在烟草上首次由原生质体获得了再生植株，这不仅证实了原生质体同样具有全能性，而且在实践上为外源基因的导入提供了理想的受体材料。1972年Carlson等利用硝酸钠进行了两个烟草物种之间原生质体融合，获得了第一个体细胞种间杂种植株。1974年Kao等人建立了原生质体的高钙高pH的PEG融合法，把植物体细胞杂交技术推向新阶段。随着分子遗传学和植物基因工程的迅速发展，以植物组织培养为基础的植物基因转化技术得到了广泛应用，并取得了丰硕成果。自1983年Zambryski等采用根癌农杆菌介导转化烟草，获得了首例转基因植物以来，利用该技术在水稻、玉米、小麦、大麦等主要农作物上取得了突破进展。迄今为止，通过农杆菌介导将外源基因导入植物已育成了一批抗病、抗虫、抗除草剂、抗逆境及优质的转基因植物，其中有的开始在生产上大面积推广使用。转基因技术的发展和应用表明组织培养技术的研究已开始深入到细胞和分子水平。