植物组织培养与细胞课件

1、-植物组织培养与细胞.第第3 3章章 植物植物(zhw)(zhw)组织培养与细胞培养组织培养与细胞培养东北大学生物东北大学生物(shngw)技术研究所技术研究所第一页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.3.3 3.3 植物植物(zhw)(zhw)组织与器官培养组织与器官培养3.3.1 3.3.1 植物组织培养的定义与分类植物组织培养的定义与分类3.3.2 3.3.2 重要概念重要概念3.3.3 3.3.3 细胞分化细胞分化(fnhu)(fnhu)和形态建成和形态建成3.3.4 3.3.4 植物组织培养的基本步骤植物组织培养的基本步骤3.3.5 3.3.5 植物组织器官培养植物组织器官培养3

2、.3.6 3.3.6 植物组织培养的应用植物组织培养的应用3.3.7 3.3.7 人工种子人工种子3.3.8 3.3.8 植物组织与器官的生物反应器培养植物组织与器官的生物反应器培养3.3.9 3.3.9 植物组织与器官培养存在的问题植物组织与器官培养存在的问题第二页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.3.3.1 3.3.1 植物组织培养的定义植物组织培养的定义(dngy)(dngy)与分类与分类1.1.定义定义 植物组织培养植物组织培养(plant tissue culture)(plant tissue culture)是指在无菌条是指在无菌条件下，将离体的植物器官（如根尖、茎尖、叶、

3、花、未件下，将离体的植物器官（如根尖、茎尖、叶、花、未成熟的果实、种子等）、组织（如花药组织、胚乳、皮成熟的果实、种子等）、组织（如花药组织、胚乳、皮层等）、胚胎（如成熟和未成熟的胚）、原生质体等培层等）、胚胎（如成熟和未成熟的胚）、原生质体等培养在人工配制的培养基上，给予适当的培养条件，诱发养在人工配制的培养基上，给予适当的培养条件，诱发产生愈伤组织、潜伏芽，或者产生愈伤组织、潜伏芽，或者(huzh)(huzh)长成新的完整植株的长成新的完整植株的一种实验技术。一种实验技术。其理论基础是细胞的全能性。其理论基础是细胞的全能性。 第三页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.2.2.分类分类根

4、据根据外植体种类外植体种类的不同的不同，组织培养可分为：，组织培养可分为：器官培养、组织培器官培养、组织培养、胚胎培养、细胞培养以及原生质体培养等养、胚胎培养、细胞培养以及原生质体培养等。根据根据培养方法培养方法的不同，组织培养可分为：的不同，组织培养可分为：微室培养、平板培养、微室培养、平板培养、悬浮培养、液体培养、固体培养等悬浮培养、液体培养、固体培养等。根据根据培养的功能性培养的功能性的不同，组织培养可分为：的不同，组织培养可分为：再生体系再生体系(tx)(tx)、离、离体受精、突变体选择、体细胞杂交等。体受精、突变体选择、体细胞杂交等。第四页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.3.

5、3.2 3.3.2 重要重要(zhngyo)(zhngyo)概念概念n 全能细胞（全能细胞（totipotent cell)totipotent cell)n 愈伤组织愈伤组织(zzh)(zzh) (callus) (callus)n 外植体外植体 (explantation)(explantation)n 继代培养继代培养 (secondary culture)(secondary culture)n 胚胎培养胚胎培养 (embryo culture)(embryo culture)n 脱分化（脱分化（dedifferentiation dedifferentiation ）n 再分化（再分

6、化（redifferentiation)redifferentiation)n 茎尖培养茎尖培养n 无性繁殖系无性繁殖系 (clone)(clone)n 器官发生（器官发生（organogenesis)organogenesis)n 胚状体（胚状体（embryoid)embryoid)第五页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞. 全能细胞（全能细胞（totipotent cell)totipotent cell)：能够表达生物体基因组的任何一种能够表达生物体基因组的任何一种基因，并能分化出该生物体内任何一种类型的细胞，进而发育为一个完全相基因，并能分化出该生物体内任何一种类型的细胞，进而发育

7、为一个完全相同生物体。同生物体。 愈伤组织愈伤组织(callus)(callus)：在离体培养在离体培养(piyng)(piyng)过程中由外植体组织增生的细过程中由外植体组织增生的细胞产生的具有分生能力的一团不规则的疏散排列的薄壁细胞。胞产生的具有分生能力的一团不规则的疏散排列的薄壁细胞。 外植体外植体(explant)(explant)：从植物体上分离下来的用于离体培养的材料，从植物体上分离下来的用于离体培养的材料，可以是器官、组织和原生质体等。可以是器官、组织和原生质体等。 继代培养继代培养(secondary culture)(secondary culture)：更换新鲜培养基来繁殖

8、同种类型更换新鲜培养基来繁殖同种类型的材料（愈伤组织的材料（愈伤组织. .芽等）。芽等）。第六页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞. 胚胎培养胚胎培养(embryo culture):(embryo culture):包括原胚和成熟胚培养、胚乳培养、胚珠包括原胚和成熟胚培养、胚乳培养、胚珠和子房和子房( (未授粉或已授粉的未授粉或已授粉的) )培养，可用于研究胚胎发生以及影响胚生长的因素；培养，可用于研究胚胎发生以及影响胚生长的因素；用试管受精或幼胚培养可获得种间或属间远缘杂种，因此它也是研究生殖生理的用试管受精或幼胚培养可获得种间或属间远缘杂种，因此它也是研究生殖生理的有用方法；胚乳培养

9、是研究胚乳的功能、胚乳与胚的关系，以及获得三倍体植株有用方法；胚乳培养是研究胚乳的功能、胚乳与胚的关系，以及获得三倍体植株的一个手段。的一个手段。 脱分化（脱分化（dedifferentiation dedifferentiation ）: :已分化好的细胞在人工诱导条件下，已分化好的细胞在人工诱导条件下，恢复分生能力，回复到分化组织状态的过程。恢复分生能力，回复到分化组织状态的过程。 再分化（再分化（redifferentiation):redifferentiation):脱分化后具有分生能力的细胞再经过脱分化后具有分生能力的细胞再经过与原来相同的分化过程，重新形成与原来相同的分化过程，重

10、新形成(xngchng)(xngchng)各类组织和器官的过程。各类组织和器官的过程。第七页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞. 茎尖培养茎尖培养: :较小的仅带几个叶原基或少量幼叶的茎端部分较小的仅带几个叶原基或少量幼叶的茎端部分(b fen)(b fen)的培养。通的培养。通常用常用1 110mm10mm大小的外植体来加速植物的无性系繁殖。大小的外植体来加速植物的无性系繁殖。 无性繁殖系无性繁殖系(clone)(clone)：由同一个外植体反复进行继代培养后所得一系列由同一个外植体反复进行继代培养后所得一系列的无性繁殖后代。的无性繁殖后代。 器官发生（器官发生（organogenesi

11、s)organogenesis)：在组织培养中或悬浮培养中，由培养物在组织培养中或悬浮培养中，由培养物到显示有自然的器官形成，如形成芽或根的现象。到显示有自然的器官形成，如形成芽或根的现象。 胚状体（胚状体（embryoid)embryoid)：在离体培养过程中产生一种形似胚（具有明显的根端在离体培养过程中产生一种形似胚（具有明显的根端和芽端），功能与胚相同的结构。和芽端），功能与胚相同的结构。第八页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.3.3.3 3.3.3 植物细胞分化植物细胞分化(fnhu)(fnhu)和形态建成和形态建成n一般植物通过细胞或组织培养达到再生一般植物通过细胞或组织培养达

12、到再生(zishng)(zishng)目的要经过目的要经过两个步骤：两个步骤： (1) (1) 培养的植物细胞或组织的脱分化，形成愈伤组织；培养的植物细胞或组织的脱分化，形成愈伤组织； (2) (2) 有新形成的愈伤组织形成一些分生细胞团，随后又由其有新形成的愈伤组织形成一些分生细胞团，随后又由其分化成不同的器官原基（如根原基、叶原基等）。分化成不同的器官原基（如根原基、叶原基等）。第九页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞. 脱分化后的细胞进行再分化的过程有两种不同脱分化后的细胞进行再分化的过程有两种不同(b tn)(b tn)的方式：的方式： （1 1）器官发生方式：其中芽和根在愈伤组织

13、的不同部位分别独立形成，具有单极性）器官发生方式：其中芽和根在愈伤组织的不同部位分别独立形成，具有单极性结构。结构。 （2 2）胚胎发生方式：在愈伤组织表面或内部形成很多）胚胎发生方式：在愈伤组织表面或内部形成很多胚状体胚状体，它们类似于合子胚，它们类似于合子胚，具有双极性结构。具有双极性结构。魔芋魔芋(my)胚状体胚状体第十页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.通过胚状体途径产生再生植株有通过胚状体途径产生再生植株有3 3个显著优点：个显著优点： （1 1）在一个培养物上所能产生的胚状体数目往往比不定）在一个培养物上所能产生的胚状体数目往往比不定(bdng)(bdng)芽芽数目多；数目多

14、； （2 2）胚状体形成的速度快；）胚状体形成的速度快； （3 3）胚状体结构完整，一旦形成，一般都可以直接萌发形成）胚状体结构完整，一旦形成，一般都可以直接萌发形成小植株，因此成苗率高。小植株，因此成苗率高。第十一页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.3.3.4 3.3.4 植物植物(zhw)(zhw)组织培养的基本步骤组织培养的基本步骤以胡萝卜为例，介绍植物组织培养的一般过程以胡萝卜为例，介绍植物组织培养的一般过程(guchng)(guchng)（图解图解）：）：（1 1）培养材料的采集）培养材料的采集（2 2）培养材料的消毒培养材料的消毒（3 3）制备外植体制备外植体（4) 4) 接

15、种和培养接种和培养（5 5）组培苗的练苗和移栽）组培苗的练苗和移栽第十二页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.花药培养花药培养单倍体细胞单倍体细胞(xbo)和胚状体和胚状体细胞细胞(xbo)和和集合体悬浮培集合体悬浮培养养球形球形形成形成(xngchng)胚状体胚状体心形期心形期鱼雷期鱼雷期子叶期子叶期外植体外植体外植体在培养中直接振荡外植体在培养中直接振荡在培养液中振荡在培养液中振荡在生长素在生长素-营养物营养物琼脂培养基上生长琼脂培养基上生长的愈伤组织的愈伤组织植物组织培养的一般过程的完整周期图解植物组织培养的一般过程的完整周期图解第十三页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.（1

16、1）培养材料）培养材料(cilio)(cilio)的采集的采集n组织培养所用的材料非常广泛，可采取根、茎、叶、花、组织培养所用的材料非常广泛，可采取根、茎、叶、花、芽和种子的子叶，有时也利用花粉粒和花药，其中芽和种子的子叶，有时也利用花粉粒和花药，其中根尖根尖不易不易灭菌，一般很少采用。灭菌，一般很少采用。n对于对于木本花卉木本花卉来说，阔叶树可在来说，阔叶树可在一、二年生一、二年生的枝条上采集，的枝条上采集，针叶树种针叶树种多采种子内的多采种子内的子叶或胚轴。草本植物子叶或胚轴。草本植物多采集多采集茎茎尖尖。n在快速繁殖中，最常用的培养材料是茎尖，通常切块在在快速繁殖中，最常用的培养材料是茎

17、尖，通常切块在0.50.5厘米厘米左右，如果为培养无病毒苗而采用的培养材料通常仅左右，如果为培养无病毒苗而采用的培养材料通常仅取茎尖的分生组织部分，其长度取茎尖的分生组织部分，其长度(chngd)(chngd)在在0.10.1毫米以下毫米以下。第十四页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.（2 2）培养）培养(piyng)(piyng)材料的消毒材料的消毒n先将材料用流水冲洗干净，最后先将材料用流水冲洗干净，最后(zuhu)(zuhu)一遍用蒸馏水冲洗，再用一遍用蒸馏水冲洗，再用无菌纱布或吸水纸将材料上的水分吸干，并用消毒刀片切成小无菌纱布或吸水纸将材料上的水分吸干，并用消毒刀片切成小块。块

18、。n在无菌坏境中将材料放入在无菌坏境中将材料放入7070酒精中浸泡酒精中浸泡30306060秒。秒。n再将材料移入漂白粉的再将材料移入漂白粉的饱和液饱和液或或0.010.01升汞水中消毒升汞水中消毒1010分分钟。钟。n取出后用无菌水冲洗三、四次。取出后用无菌水冲洗三、四次。第十五页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.（3 3）制备）制备(zhbi)(zhbi)外植体外植体n将已消毒的材料，用无菌刀、剪、镊等，在无菌的环境下，剥去将已消毒的材料，用无菌刀、剪、镊等，在无菌的环境下，剥去芽的鳞片、嫩枝的外皮和种皮胚乳等，叶片芽的鳞片、嫩枝的外皮和种皮胚乳等，叶片(ypin)(ypin)则不需

19、剥皮。则不需剥皮。然后切成然后切成0.20.20.50.5厘米厚的小片，这就是外植体。在操作中严禁厘米厚的小片，这就是外植体。在操作中严禁用手触动材料。用手触动材料。 第十六页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.（4) 4) 接种接种(jizhng)(jizhng)和培养和培养n接种：接种： 在无菌坏境下，将切好的外植体立即接在培养基上，每瓶接种在无菌坏境下，将切好的外植体立即接在培养基上，每瓶接种4 41010个。个。n封口：封口： 接种后，瓶、管用无菌药棉或盖封口，培养皿用无菌胶带封接种后，瓶、管用无菌药棉或盖封口，培养皿用无菌胶带封口。口。n温度：温度： 培养基大多应保持在培养基大多

20、应保持在2525左右，但要因花卉种类及材料部左右，但要因花卉种类及材料部位的不同而区别对待。位的不同而区别对待。n增殖：增殖： 外植体的增殖是组培的关键阶段，在新梢等形成后为了外植体的增殖是组培的关键阶段，在新梢等形成后为了(wi le)(wi le)扩扩大繁殖系数，需要继代培养。把材料分株或切段转入增殖培养基中，增殖培大繁殖系数，需要继代培养。把材料分株或切段转入增殖培养基中，增殖培养基一般在分化培养基上加以改良，以利于增殖率的提高。增殖养基一般在分化培养基上加以改良，以利于增殖率的提高。增殖1 1个月左右个月左右后，可视情况进行再增殖。后，可视情况进行再增殖。n根的诱导：根的诱导： 继代培

21、养形成的不定芽和侧芽等一般没有根，必须转继代培养形成的不定芽和侧芽等一般没有根，必须转到生根培养基上进行生根培养。到生根培养基上进行生根培养。1 1个月后即可获得健壮根系。个月后即可获得健壮根系。第十七页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.（5 5）组培苗的练苗和移栽）组培苗的练苗和移栽(y zi)(y zi)n试管苗从无菌以及光照、温度、湿度稳定的环境进入自然环试管苗从无菌以及光照、温度、湿度稳定的环境进入自然环境，必须进行炼苗。境，必须进行炼苗。n一般移植前，先将培养容器打开，于室内自然光照下放一般移植前，先将培养容器打开，于室内自然光照下放3 3天天，然，然后取出小苗，用自来水把根系

22、上的营养基冲洗干净，再栽入后取出小苗，用自来水把根系上的营养基冲洗干净，再栽入已准备好的已准备好的基质基质中，基质使用前最好消毒。移栽前要适当遮荫，中，基质使用前最好消毒。移栽前要适当遮荫，加强水分加强水分(shufn)(shufn)管理，保持管理，保持较高的空气湿度较高的空气湿度（相对湿度（相对湿度9898左左右），但基质不宜过湿，以防烂苗。右），但基质不宜过湿，以防烂苗。第十八页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.这是这是哪个哪个(n ge)阶段？阶段？这是哪这是哪个个(n ge)阶段？阶段？植物植物(zhw)组织培养流程图组织培养流程图第十九页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.

23、3.3.5 3.3.5 植物组织器官植物组织器官(qgun)(qgun)培养培养n1.1.定义定义 植物组织器官培养植物组织器官培养就是在植物细胞全能性理就是在植物细胞全能性理论指导下，在组织以及器官水平上开展研究的，其论指导下，在组织以及器官水平上开展研究的，其目的目的(md)是实现植物细胞的全能性以完成植物生命是实现植物细胞的全能性以完成植物生命周期的过程。周期的过程。第二十页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.2. 2. 愈伤组织愈伤组织(zzh)(zzh)诱导诱导（1) 1) 愈伤组织形成特点愈伤组织形成特点 由外植体或单个细胞由外植体或单个细胞(xbo)(xbo)形成愈伤组织一般

24、要经过形成愈伤组织一般要经过3 3个步骤：个步骤：v 启动期（或诱导期）启动期（或诱导期）v 分裂期分裂期v 分化期分化期第二十一页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞. 启动期（或诱导期）启动期（或诱导期）: :是成熟组织在各种刺激因素的诱是成熟组织在各种刺激因素的诱导作用导作用(zuyng)(zuyng)下细胞内蛋白质及核酸的合成代谢迅速加强的下细胞内蛋白质及核酸的合成代谢迅速加强的过程。受激作用过程。受激作用(zuyng)(zuyng)后分裂前细胞的主要变化有：后分裂前细胞的主要变化有：一是一是呼吸作用加强，消耗氧量明显增加；二是多聚核糖体呼吸作用加强，消耗氧量明显增加；二是多聚核糖体

25、的不断增加，到有丝分裂前的不断增加，到有丝分裂前RNARNA的含量可增加的含量可增加300%300%；三；三是蛋白质合成加快，分裂前细胞内蛋白质的总量增加是蛋白质合成加快，分裂前细胞内蛋白质的总量增加200%200%；四是各种与分裂有关的酶活性大大加强。；四是各种与分裂有关的酶活性大大加强。第二十二页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.分裂分裂(fnli)期：期：其主要特征是：细胞数目增加很大，结构疏松，其主要特征是：细胞数目增加很大，结构疏松，缺少有组织特征的结构，一般呈现透明状或浅颜色。缺少有组织特征的结构，一般呈现透明状或浅颜色。分化期：分化期：停止分裂的细胞发生生理代谢方面的变化，

26、出现停止分裂的细胞发生生理代谢方面的变化，出现(chxin)了形态和生理功能上的分化，直至出现了形态和生理功能上的分化，直至出现(chxin)了分生组织的瘤状了分生组织的瘤状结构及维管组织。此时，细胞体积不再减小，呈现的颜色多种多结构及维管组织。此时，细胞体积不再减小，呈现的颜色多种多样。样。第二十三页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.（2 2）愈伤组织）愈伤组织(zzh)(zzh)的生长及分化的生长及分化第二十四页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.（3 3）影响）影响(yngxing)(yngxing)愈伤组织培养的主要因素愈伤组织培养的主要因素v 外植体外植体: :虽然所有植物

27、都有被诱导产生愈伤组织的潜在能力，虽然所有植物都有被诱导产生愈伤组织的潜在能力，但是不同的植物种类诱导形成愈伤组织的难易程度差别很大。但是不同的植物种类诱导形成愈伤组织的难易程度差别很大。v 基本培养基：基本培养基：众多的培养基基本上都可以诱导出愈伤组众多的培养基基本上都可以诱导出愈伤组织，但不同的植物种类、基因型和外植体诱导形成愈伤组织的织，但不同的植物种类、基因型和外植体诱导形成愈伤组织的难易程度不同，对培养基的反应难易程度不同，对培养基的反应(fnyng)(fnyng)也有差别。也有差别。v 激素组合：激素组合：通常高浓度的生长素和低浓度的激动素有利通常高浓度的生长素和低浓度的激动素有利

28、于愈伤组织的诱导和增殖。其中，于愈伤组织的诱导和增殖。其中，2,4-D2,4-D是诱导愈伤组织最是诱导愈伤组织最有效的物质。有效的物质。第二十五页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.3.3.举例举例(j l)(j l)以番杏的组织培养为例介绍组织器官培养技术：以番杏的组织培养为例介绍组织器官培养技术： 番杏别名洋菠菜，属番杏科番杏属的多年生草本植物。主要以肥厚多汁的嫩茎叶番杏别名洋菠菜，属番杏科番杏属的多年生草本植物。主要以肥厚多汁的嫩茎叶作蔬菜食用，并可全株入药，有凉血、解毒、利尿、消疮疥等的功效。作蔬菜食用，并可全株入药，有凉血、解毒、利尿、消疮疥等的功效。具体方法如下：具体方法如下：

29、（1 1）材料和培养基：材料和培养基：番杏果实和幼苗；番杏果实和幼苗；(1(1）芽分化培养基：芽分化培养基：MS+6-BA1.0mg/LMS+6-BA1.0mg/L（单（单位下同）位下同）+NAA0.1+3.0%+NAA0.1+3.0%蔗糖蔗糖; ;(2(2）诱导愈伤组织与分化培养基：诱导愈伤组织与分化培养基：MS+6-BA MS+6-BA 1.0+2,4-D 0.5+3.0%1.0+2,4-D 0.5+3.0%蔗糖蔗糖; ;(3(3）生根培养基：生根培养基：3/4MS+NAA0.1+1.5%3/4MS+NAA0.1+1.5%蔗糖蔗糖; ;(4(4）继继代代(j di)(j di)培养基：培养

30、基：MSMS培养基。以上各培养基加培养基。以上各培养基加0.7%0.7%琼脂，琼脂，PH5.8PH5.8。（2 2）培养条件：培养条件：培养温度培养温度2525左右，日光灯照明，每天光照左右，日光灯照明，每天光照10h, 10h, 光照强光照强度度10001500lx10001500lx。第二十六页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.（3 3）无菌苗的获取：无菌苗的获取：将番杏果实在浓硫酸中浸泡约将番杏果实在浓硫酸中浸泡约1h1h，流水冲洗，流水冲洗30min30min。再在超净工作台（图示）内用再在超净工作台（图示）内用70%70%乙醇浸泡乙醇浸泡2-3min2-3min，在无菌滤纸上吸

31、干或，在无菌滤纸上吸干或酒精灯焰烧干，再用酒精灯焰烧干，再用0.1%0.1%升汞浸泡升汞浸泡10min, 10min, 无菌水冲洗无菌水冲洗3-43-4次次, , 用无菌手术用无菌手术刀轻轻刮去果实被腐蚀的部分刀轻轻刮去果实被腐蚀的部分(b fen)(b fen)，然后将其接种于培养基，然后将其接种于培养基（3 3）中，中，培养培养1 1周后种子长出无菌苗（周后种子长出无菌苗（图示）。图示）。（4 4）愈伤组织培养：愈伤组织培养：切取切取0.5cm0.5cm长的不带腋芽的茎段，置于长的不带腋芽的茎段，置于（2 2）号号培养基上。培养基上。3 3周后，茎段周围出现白色松脆的愈伤组织（周后，茎段周

32、围出现白色松脆的愈伤组织（图示图示）。愈伤）。愈伤组织的形成标志着接种外植体的生长状态已脱离分化状态，开始组织的形成标志着接种外植体的生长状态已脱离分化状态，开始重新恢复分生能力。重新恢复分生能力。第二十七页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.超净工作台番杏无菌苗(jn mio)番杏愈伤组织(zzh)第二十八页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.（5 5）继代培养：继代培养：将愈伤组织在无菌条件下从试管中取出，用无菌水将愈伤组织在无菌条件下从试管中取出，用无菌水洗净，以镊子和解剖刀剔除附着在愈伤块上的培养基，并用无菌水反洗净，以镊子和解剖刀剔除附着在愈伤块上的培养基，并用无菌水反复冲洗

33、数次，直至愈伤块上无残留培养基为止。用解剖刀将愈伤块切复冲洗数次，直至愈伤块上无残留培养基为止。用解剖刀将愈伤块切成数小块，在接种到装有愈伤组织诱导培养基的三角瓶中，再与诱导成数小块，在接种到装有愈伤组织诱导培养基的三角瓶中，再与诱导愈伤组织相同的培养条件下继续培养。几天后，三角瓶中的小愈伤块愈伤组织相同的培养条件下继续培养。几天后，三角瓶中的小愈伤块即可逐渐长大，这一过程称作继代培养。通过愈伤组织的继代培养，即可逐渐长大，这一过程称作继代培养。通过愈伤组织的继代培养，原来原来(yunli)(yunli)接种的接种的1 1个番杏茎段组织可繁殖出大量的新接种材料用于分个番杏茎段组织可繁殖出大量的

34、新接种材料用于分化培养。化培养。（6 6）分化培养：分化培养：剥离白色松脆的愈伤组织继续置于剥离白色松脆的愈伤组织继续置于（2 2）号培养基上，号培养基上，2 2月后，部分白色愈伤组织上出现绿色芽点（月后，部分白色愈伤组织上出现绿色芽点（图示图示）。随着时间推移，绿）。随着时间推移，绿色芽点不断膨大，其中部分形成正常绿苗（图示色芽点不断膨大，其中部分形成正常绿苗（图示）。）。第二十九页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.带绿色(l s)芽点的愈伤组织番杏分化(fnhu)绿苗番杏盆栽(pn zi)苗番杏无菌苗第三十页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.（7 7）生根培养：生根培养：剥离绿

35、苗接种到剥离绿苗接种到（3 3）号培养基上诱导生根（号培养基上诱导生根（图图示示）。）。7d7d后开始陆续出根，后开始陆续出根，3 3周后可有多条须根形成，生根率达周后可有多条须根形成，生根率达95.7%95.7%。（8 8）炼苗与移栽：炼苗与移栽：移栽前，敞瓶炼苗移栽前，敞瓶炼苗3-4d3-4d，取出洗净后，栽至装有，取出洗净后，栽至装有蛭石的塑料杯中，加自来水，杯上罩上玻璃蛭石的塑料杯中，加自来水，杯上罩上玻璃(b l)(b l)烧杯保湿，烧杯保湿，4d4d后后昼覆夜敞，昼覆夜敞，2 2周后可除掉玻璃周后可除掉玻璃(b l)(b l)杯。杯。3 3周后，试管苗张出新根，周后，试管苗张出新根

36、，再将其移入蛭石与土（再将其移入蛭石与土（2 2：1 1）的盆（）的盆（图示图示）中。成活率为）中。成活率为83.3%83.3%。第三十一页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.3.3.6 3.3.6 植物植物(zhw)(zhw)组织培养的应用组织培养的应用1. 1. 无性系快速繁殖技术无性系快速繁殖技术2. 2. 获得无病毒植株获得无病毒植株3. 3. 新品种培育新品种培育4. 4. 在遗传、生理生化和病理等研究上的应用在遗传、生理生化和病理等研究上的应用(yngyng)(yngyng)5. 5. 种质资源的保存种质资源的保存6. 6. 产业化生产前景产业化生产前景 第三十二页，共一百一十

37、四页。-植物组织培养与细胞.1. 1. 无性系快速无性系快速(kui s)(kui s)繁殖技术繁殖技术n对那些繁殖系数低或很难用种子繁殖的名特珍品种的繁殖实用意义更大对那些繁殖系数低或很难用种子繁殖的名特珍品种的繁殖实用意义更大, ,甚至是无可取代。甚至是无可取代。如脱毒苗、新育成、新引进、稀缺育种、优良单株、濒危植如脱毒苗、新育成、新引进、稀缺育种、优良单株、濒危植物和基因工程植株等可通过离体快速繁殖物和基因工程植株等可通过离体快速繁殖, ,以比常规育苗方法快数百倍到数万倍以比常规育苗方法快数百倍到数万倍的速度扩大繁殖的速度扩大繁殖, ,及时提供大量优质种苗。及时提供大量优质种苗。如野生珍

38、稀兰花属国家二级以上保护植如野生珍稀兰花属国家二级以上保护植物物, ,野生兰花的组织培养利于保护这些珍稀的植物资源。野生兰花的组织培养利于保护这些珍稀的植物资源。n目前目前, ,在国内外已掀起在国内外已掀起“试管苗试管苗”热热, ,如如国外在兰花、杜鹃、月季、草莓、苹果、国外在兰花、杜鹃、月季、草莓、苹果、柑桔、石竹、铁线莲、桉树等柑桔、石竹、铁线莲、桉树等进行快速繁殖已达到商品化生产进行快速繁殖已达到商品化生产; ;我国近年来已获成我国近年来已获成功推广的功推广的有甘蔗、葡萄、罗汉果、兰花、银杏、水稻、甘蔗、菠萝、香蕉、草莓、月有甘蔗、葡萄、罗汉果、兰花、银杏、水稻、甘蔗、菠萝、香蕉、草莓、

39、月季、菊花、无籽西瓜、栎树季、菊花、无籽西瓜、栎树(l sh)(l sh)、山楂、猕猴桃、雪松等品种、山楂、猕猴桃、雪松等品种。试管苗在国际国。试管苗在国际国内市场上已形成产业化生产内市场上已形成产业化生产, ,如广西都安县山葡萄苗、罗城县毛葡萄苗均由国内如广西都安县山葡萄苗、罗城县毛葡萄苗均由国内组织培养公司提供组织培养公司提供, ,每年需要量达数十万株。每年需要量达数十万株。第三十三页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.2. 2. 获得获得(hud)(hud)无病毒植株无病毒植株n很多农作物都带有病毒很多农作物都带有病毒, ,病毒是植物的严重病害病毒是植物的严重病害, ,至至2000

40、2000 年年, ,已定名或暂定名的已定名或暂定名的植物病毒的种类已达植物病毒的种类已达909 909 种种, ,极难防治。如防治无方极难防治。如防治无方, ,不仅会影响作物的品质及不仅会影响作物的品质及产量产量, ,严重的只能拔除病株严重的只能拔除病株, ,造成很大经济损失。病毒在植株上的分布是不均一造成很大经济损失。病毒在植株上的分布是不均一的的, ,病毒是通过维管系统及胞间连丝移动的病毒是通过维管系统及胞间连丝移动的, ,老的组织和器官病毒含量老的组织和器官病毒含量高高, ,幼嫩未成熟的组织和器官病毒含量较低幼嫩未成熟的组织和器官病毒含量较低, ,如分裂速度很快的茎尖、根如分裂速度很快的

41、茎尖、根尖生长点几乎不含病毒。用植物生长点培养尖生长点几乎不含病毒。用植物生长点培养(piyng)(piyng)法可获得无病毒植株法可获得无病毒植株, ,恢复植物的优良品质恢复植物的优良品质, ,达到复壮的目的。达到复壮的目的。n目前已在广西荔蒲芋、永福罗汉果、桉树、马铃薯、甘薯、百合、兰目前已在广西荔蒲芋、永福罗汉果、桉树、马铃薯、甘薯、百合、兰花、大蒜、石竹、柑桔、草莓等植物品种上得到成功推广。花、大蒜、石竹、柑桔、草莓等植物品种上得到成功推广。第三十四页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.3. 3. 新品种培育新品种培育(piy)(piy)n单倍体育种单倍体育种: :通过花药培养通过

42、花药培养, ,从小孢子获得单倍体植株从小孢子获得单倍体植株, ,染色体加倍后获得正染色体加倍后获得正常二倍体植株常二倍体植株, ,这是一条育种的新途径。单倍体育种可以缩短育种年限这是一条育种的新途径。单倍体育种可以缩短育种年限(ninxin)(ninxin), ,节约人力物力节约人力物力, ,较快地获得优良品种较快地获得优良品种, ,目前已有目前已有4040多种多种植物获得了单植物获得了单倍体植株。我国在倍体植株。我国在水稻、小麦、烟草、柏树、橡胶、辣椒等植物水稻、小麦、烟草、柏树、橡胶、辣椒等植物的单倍体育的单倍体育种的工作上种的工作上, ,处于领先地位。处于领先地位。n胚培培养、子房培养、

43、胚珠培养胚培培养、子房培养、胚珠培养: :为了克服植物远缘杂交的不亲和性为了克服植物远缘杂交的不亲和性, ,可采用可采用胚、子房、胚珠培养和试管受精等手段使胚正常发育并成功地培养出杂交后胚、子房、胚珠培养和试管受精等手段使胚正常发育并成功地培养出杂交后代。现在已在棉花、玉米、黄麻等品种上获得成功。代。现在已在棉花、玉米、黄麻等品种上获得成功。第三十五页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.4.4.在遗传、生理生化和病理等研究在遗传、生理生化和病理等研究(ynji)(ynji)上的应用上的应用n要揭开生命活动的秘密，需要要揭开生命活动的秘密，需要多科学、多技术多科学、多技术的相互配合，其中植物

44、组的相互配合，其中植物组织培养技术是不可缺少的，它为织培养技术是不可缺少的，它为遗传学、分子生物学、细胞生物学、生物遗传学、分子生物学、细胞生物学、生物工程等工程等提供了一种有效、快速的方法。因为要揭示生命的奥秘，首先要提供了一种有效、快速的方法。因为要揭示生命的奥秘，首先要研究单个基因的作用，研究它在细胞内是如何组装的，如何与其它基因研究单个基因的作用，研究它在细胞内是如何组装的，如何与其它基因发生联系，如何表达和调控等。分离单个基因，对它发生联系，如何表达和调控等。分离单个基因，对它DNADNA进行测序，再进行测序，再对其中的某些碱基实行突变，然后还需要将基因送到受体细胞当中，看对其中的某

45、些碱基实行突变，然后还需要将基因送到受体细胞当中，看表达情况，以确定其功能。表达情况，以确定其功能。接受基因的受体细胞要产生再生植株，就需要通接受基因的受体细胞要产生再生植株，就需要通过组织培养的方法才能过组织培养的方法才能(cinng)(cinng)实现。实现。 第三十六页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.5. 5. 种质资源种质资源(zyun)(zyun)的保存的保存n传统上传统上, ,种质是以种子的形式保存的。这种保存方法的种质是以种子的形式保存的。这种保存方法的局限性局限性: : (1)(1) 种子生活力随种子生活力随贮存时间的延长生活力逐渐下降贮存时间的延长生活力逐渐下降, ,

46、并常受到病虫害的侵袭并常受到病虫害的侵袭; ; (2)(2) 难以保存无性难以保存无性繁殖的作物。另一方面繁殖的作物。另一方面, ,如用苗圃或田间如用苗圃或田间(tin jin)(tin jin)大量保存各种植物基因型大量保存各种植物基因型, ,成本极高成本极高, ,还存在天灾毁灭的危险。还存在天灾毁灭的危险。n在在低温条件下低温条件下(- 20 - - 196 )(- 20 - - 196 ) , ,在试管中保存组织培养物质的方法保存种质在试管中保存组织培养物质的方法保存种质, ,具有传统方法不可比拟的具有传统方法不可比拟的优点优点: : (1)(1) 只需要较少的空间就能保存大量的只需要较

47、少的空间就能保存大量的“营养营养体种子体种子”( vegetative seeds) ; ( vegetative seeds) ; (2)(2) 不受病虫害侵染不受病虫害侵染; ; (3)(3) 当需要的时候当需要的时候, ,可可把所贮存的材料用作核心原种迅速繁殖出大量植株把所贮存的材料用作核心原种迅速繁殖出大量植株; ; (4)(4) 由于不带已知的病毒和由于不带已知的病毒和病原菌病原菌, ,因此可以把这些植物的克隆在国际间进行交换因此可以把这些植物的克隆在国际间进行交换; ; (5)(5) 节省大量人力、节省大量人力、财力、物力。经低温贮藏的物种财力、物力。经低温贮藏的物种, ,保持了稳

48、定的遗传性和良好的存活率。保持了稳定的遗传性和良好的存活率。据报导据报导, ,冷冻冷冻保存的胡萝卜胚状体保存的胡萝卜胚状体, ,在保存了在保存了1 1 年之后仍有再生成植株的能力。年之后仍有再生成植株的能力。第三十七页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.6. 6. 产业化生产产业化生产(shngchn)(shngchn)前景前景n植物有用化合物包括植物有用化合物包括药物、蛋白质、脂肪药物、蛋白质、脂肪(zhfng)(zhfng)、糖类、橡、糖类、橡胶、香精油、色素等胶、香精油、色素等。这些化合物许多都是高等植物的次生代。这些化合物许多都是高等植物的次生代谢物谢物, ,有些化合物还不能大规模

49、地人工合成有些化合物还不能大规模地人工合成, ,而靠植物产生这些而靠植物产生这些化合物产量有限。因此化合物产量有限。因此, ,利用组织培养方法利用组织培养方法, ,培养植物的某些器培养植物的某些器官或愈伤组织官或愈伤组织, ,并筛选出并筛选出高产、高合成能力、生长快高产、高合成能力、生长快的细胞的细胞株系株系, ,以进行工业化生产植物有用化合物以进行工业化生产植物有用化合物, ,是一条行之有是一条行之有效的途径。效的途径。n近年来近年来, ,南京药学院丁家宜利用组织培养生产出人参干粉。这是南京药学院丁家宜利用组织培养生产出人参干粉。这是我国我国第一个第一个用组织培养进行医药的工业化生产的例子。

50、用组织培养进行医药的工业化生产的例子。第三十八页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞. 总之，现在的植物组织培养仍然处于发展阶段，很多总之，现在的植物组织培养仍然处于发展阶段，很多机理人们还没有搞清楚，它的潜力机理人们还没有搞清楚，它的潜力(qinl)(qinl)也远没有发挥出也远没有发挥出来。相信在今后的几十年内，组织培养在我国将会有更大来。相信在今后的几十年内，组织培养在我国将会有更大的发展，在农业、制药业、加工业等方面将会发挥更大的的发展，在农业、制药业、加工业等方面将会发挥更大的作用，创造出更大的经济效益。作用，创造出更大的经济效益。第三十九页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.

51、思考题思考题n1.1.愈伤组织的形态发生有哪两种情况愈伤组织的形态发生有哪两种情况? ?并比较各自并比较各自(gz)(gz)由此形成完整植株的不同。由此形成完整植株的不同。 n2.2.请以某种植物为例来论述其无菌苗的诱导、继请以某种植物为例来论述其无菌苗的诱导、继代快繁、生根培养及其驯化移栽过程。代快繁、生根培养及其驯化移栽过程。 n3.3.植物组织培养的主要意义有哪些？最新进展如植物组织培养的主要意义有哪些？最新进展如何？何？第四十页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.3.3.7 3.3.7 人工人工(rngng)(rngng)种子种子1.1.定义定义n人工种子（人工种子（artific

52、ial seed)artificial seed)是指通过植物组织培养的方法是指通过植物组织培养的方法获得的具有正常发育能力的材料，外面还被有特定物质，获得的具有正常发育能力的材料，外面还被有特定物质，在适宜条件下可以在适宜条件下可以(ky)(ky)发芽成苗的植物幼体。发芽成苗的植物幼体。n19781978年年，由著名的植物学家，由著名的植物学家MurashigeMurashige最早提出人工种子概最早提出人工种子概念。念。人工人工(rngng)种子种子第四十一页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.2. 人工人工(rngng)种子的优点种子的优点（1 1）可根据不同植物的要求配制，如可加入

53、植物激素、）可根据不同植物的要求配制，如可加入植物激素、有益微生物或抗病、抗虫成分等，这样获得的人工种有益微生物或抗病、抗虫成分等，这样获得的人工种子就优越于天然种子，生产效率高；子就优越于天然种子，生产效率高；（2 2）可以固定杂交优势，加速良种繁育；）可以固定杂交优势，加速良种繁育；（3 3）可作为植物基因工程和遗传工程）可作为植物基因工程和遗传工程(ychun gngchng)(ychun gngchng)的桥的桥梁；梁；（4 4）可保存珍贵品种。）可保存珍贵品种。第四十二页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.选取目标植物选取目标植物从适合的外植体诱导愈伤组织从适合的外植体诱导愈伤组

54、织把愈伤组织转移到液体培养基把愈伤组织转移到液体培养基愈伤组织在液体培养基中增生扩大愈伤组织在液体培养基中增生扩大愈伤组织转移至无激素培养愈伤组织转移至无激素培养体细胞胚体细胞胚包裹人工种皮包裹人工种皮温室（大棚）播种温室（大棚）播种获取目标植物获取目标植物3. 3. 人工人工(rngng)(rngng)种子制作及培养流程图示种子制作及培养流程图示第四十三页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.4. 4. 人工人工(rngng)(rngng)种子制作的关键环节种子制作的关键环节 n（1 1）制备大量的高质量体细胞胚是人工）制备大量的高质量体细胞胚是人工(rngng)(rngng)种种子制作的

55、前提。子制作的前提。n（2 2）体细胞胚胎发生的同步化控制。）体细胞胚胎发生的同步化控制。n（3 3）选择合理的包埋技术。）选择合理的包埋技术。第四十四页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞. 所谓高质量的体细胞胚，所谓高质量的体细胞胚，指的是体细胞胚具有指的是体细胞胚具有发育成完整小植株的能力，这就要求体细胞胚在解剖发育成完整小植株的能力，这就要求体细胞胚在解剖构造上具有明显构造上具有明显(mngxin)的胚根、胚芽的双极性结构，的胚根、胚芽的双极性结构，这是人工种子制作能否成功的关键所在。这是人工种子制作能否成功的关键所在。第四十五页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞. 人工种子的制

56、作要求胚状体的人工种子的制作要求胚状体的形态上大小一致，发育进形态上大小一致，发育进程上相似程上相似，这样制成的人工种子其，这样制成的人工种子其活力强，萌发率高。活力强，萌发率高。 如何对体细胞胚胎发生如何对体细胞胚胎发生(fshng)(fshng)进行同步化控制和纯进行同步化控制和纯化筛选呢？化筛选呢？（1 1）化学抑制法化学抑制法（2 2）低温抑制法低温抑制法（3 3）渗透压选择法）渗透压选择法（4 4）机械过筛选择法）机械过筛选择法（5 5）应用植物胚性细胞分级仪）应用植物胚性细胞分级仪第四十六页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.化学抑制法：化学抑制法：在细胞培养初期加入抑制在细胞

57、培养初期加入抑制DNADNA合成的药合成的药物，使细胞物，使细胞DNADNA合成暂时停止，当除去合成暂时停止，当除去(ch q)(ch q)DNADNA抑制剂抑制剂时，细胞开始进入同步分裂。时，细胞开始进入同步分裂。低温抑制法：低温抑制法：采用低温处理导致发育停滞，形成所谓的温采用低温处理导致发育停滞，形成所谓的温度冲击，处理时间度冲击，处理时间(shjin)(shjin)过后，恢复正常温度，可以使胚性过后，恢复正常温度，可以使胚性细胞达到同步分裂的目的。细胞达到同步分裂的目的。第四十七页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.I. I. 人造种皮人造种皮 要求：要求：能保持胚状体的活力，利于

58、能保持胚状体的活力，利于(ly)(ly)萌发或贮藏。如海藻萌发或贮藏。如海藻酸钠、明胶、树胶、琼脂糖、淀粉及动物胶等。酸钠、明胶、树胶、琼脂糖、淀粉及动物胶等。II.II. 人造胚乳人造胚乳 人工胚乳的主要成分为人工胚乳的主要成分为无机盐、碳水化合物及蛋白质无机盐、碳水化合物及蛋白质等营等营养物质。养物质。III.III.包埋技术包埋技术v滴注法滴注法v装模法装模法第四十八页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.滴注法滴注法第四十九页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.5. 人工种子的研究现状及应用人工种子的研究现状及应用(yngyng)前景前景n美国加州的植物遗传公司率先申请了胡萝卜等

59、多种植物的人工种子美国加州的植物遗传公司率先申请了胡萝卜等多种植物的人工种子(zhng zi)(zhng zi)的的研究专利。研究专利。n瑞士、法国的一些大公司集中研究开发蔬菜芽人工种子和胚芽生产。瑞士、法国的一些大公司集中研究开发蔬菜芽人工种子和胚芽生产。n欧洲多个国家联合攻关的尤利卡计划中，把人工种子的研制作为生物技欧洲多个国家联合攻关的尤利卡计划中，把人工种子的研制作为生物技术研究的重点项目。术研究的重点项目。n我国在胡萝卜、芹菜、黄连、苜蓿等植物的人工种子的开发应用上我国在胡萝卜、芹菜、黄连、苜蓿等植物的人工种子的开发应用上也获得了阶段性成果。也获得了阶段性成果。 正因为人工种子在生产

60、和科学研究中具有重要意义，所以正因为人工种子在生产和科学研究中具有重要意义，所以国内外都非常重视该领域的研究。国内外都非常重视该领域的研究。人工种子的产生是对植物传统繁殖人工种子的产生是对植物传统繁殖(fnzh)(fnzh)方式的革命。方式的革命。第五十页，共一百一十四页。-植物组织培养与细胞.3.3.8 3.3.8 植物组织植物组织(zzh)(zzh)与器官的生物反应器培养与器官的生物反应器培养 生物反应器技术生物反应器技术是植物组织或器官培养生产次生代谢产物走是植物组织或器官培养生产次生代谢产物走向工业化和产业化的关键技术。与适用于微生物、植物细胞培向工业化和产业化的关键技术。与适用于微生