植物组培快繁和脱毒技术

1、 植物组织培养和脱毒技术正是实现这一重要前题的快繁技术。它已被广泛用于各种优良品种的迅速繁殖和推广，在花卉、园艺、农林等方面发挥重要作用。 良种的快速繁殖和推广应用是实良种的快速繁殖和推广应用是实现农业高效生产的一个重要前题。现农业高效生产的一个重要前题。 由植物的一个器官、组织甚至细胞，通过离体培养，获得一个完整的植株。 打破有性生殖的限制，极大提高植物的繁殖效率。 植物离体快繁（植物离体快繁（MicropropagationMicropropagation）又叫微型繁殖或试管繁殖，它是把植物又叫微型繁殖或试管繁殖，它是把植物材料放在试管内，给予人工培养基和合材料放在试管内，给予人工培养基和

2、合适培养条件，达到高速增殖，属离体无适培养条件，达到高速增殖，属离体无性繁殖。性繁殖。 其特点是快速，每年能以千百万倍其特点是快速，每年能以千百万倍的速度繁殖后代，比常规繁殖方法快万的速度繁殖后代，比常规繁殖方法快万倍到数十万倍。倍到数十万倍。 第一节第一节 植物的离体快繁植物的离体快繁 良种快繁良种快繁 脱毒良种苗快繁和无病毒苗大量快繁；脱毒良种苗快繁和无病毒苗大量快繁； 特殊育种材料快繁；特殊育种材料快繁； 制种材料快速繁殖；制种材料快速繁殖； 自然和人工诱变有用突变体的快繁；自然和人工诱变有用突变体的快繁； 基因工程植株的快繁；基因工程植株的快繁； 离体保存种质的快繁；离体保存种质的快繁

3、； 濒危植物的离体快繁濒危植物的离体快繁. .一一 . .离体快繁的应用离体快繁的应用快速繁殖新品种，迅速推广快速繁殖新品种，迅速推广 周期短（周期短（1-3月）月） 不受季节限制不受季节限制 繁殖系数高繁殖系数高有效保持优良品种的特性有效保持优良品种的特性 离体无性繁殖离体无性繁殖 性状不分离，也不退化性状不分离，也不退化 避免病虫害侵染避免病虫害侵染 是异交作物和无性繁殖品种繁育的是异交作物和无性繁殖品种繁育的理想途径理想途径生产无病毒种苗，防治品种退化节约耕地，提高农产品附加值 以变态器官作为繁以变态器官作为繁殖体的作物年产品殖体的作物年产品用留作种的比例用留作种的比例 大蒜大蒜 1/8

4、-1/51/8-1/5 马铃薯马铃薯 1/101/10 贝母贝母1/31/3 魔芋魔芋1/51/5便于运输便于运输 种苗体积小，自带容器，便于携带和种苗体积小，自带容器，便于携带和运输。运输。 以马铃薯为例，一亩地以马铃薯为例，一亩地40004000株计算，株计算，常规薯常规薯40004000个重个重200kg200kg（50g/50g/个）个）, ,试试管薯只有管薯只有1kg1kg（100-200mg/100-200mg/个）个）二二 .离体快繁的一般技术离体快繁的一般技术150.jpg离体快繁的一般技术离体快繁的一般技术 培养材料选择及消毒培养材料选择及消毒材料的初代培养材料的初代培养(

5、(无菌母株制备无菌母株制备) ) 试管苗的增殖与继代培养（不定芽增殖）试管苗的增殖与继代培养（不定芽增殖） 试管苗的生根与移栽（完整植株形成）试管苗的生根与移栽（完整植株形成） 再生植株鉴定再生植株鉴定芦荟的植物组织培养过程芦荟的植物组织培养过程1 2 3 4 56 7 8 910 111 1、培养材料选择及消毒、培养材料选择及消毒种和品种选择种和品种选择 1）、培养材料的选择）、培养材料的选择n 培养部位选择培养部位选择n取材季节选择取材季节选择n器官的生理状态和发育年龄器官的生理状态和发育年龄n材料的大小材料的大小增殖方式增殖方式腋芽增殖腋芽增殖不定芽增殖不定芽增殖体细胞胚增殖体细胞胚增殖

6、愈伤组织增殖愈伤组织增殖腋芽增殖 培养方法简单，能高度保持遗传稳定培养方法简单，能高度保持遗传稳定性，能长期继代增殖。性，能长期继代增殖。 一般不需要添加外源激素，即使加也一般不需要添加外源激素，即使加也要严格控制浓度，防治产生愈伤组织。要严格控制浓度，防治产生愈伤组织。不定芽增殖 从现存的芽以外的任从现存的芽以外的任何器官、组织上通过何器官、组织上通过器官发生重新形成芽。器官发生重新形成芽。 繁殖系数高繁殖系数高 遗传稳定性较好遗传稳定性较好 继代次数有限继代次数有限体胚增殖体胚增殖 增长率高，双极性免去生根环节增长率高，双极性免去生根环节 但胚状体休眠的诱导和接触难以把握，成但胚状体休眠的

7、诱导和接触难以把握，成苗率不高。苗率不高。 除特殊用途（人工种子），还不用于快繁除特殊用途（人工种子），还不用于快繁愈伤组织增殖所有植物通过组培方法均可诱导愈伤组织，再进一步分化形成植株。所有植物通过组培方法均可诱导愈伤组织，再进一步分化形成植株。一切通过其它方式不能成功的植物，均可通过此途径获得组培苗。一切通过其它方式不能成功的植物，均可通过此途径获得组培苗。成功率高，繁殖系数大，但遗传稳定性差。成功率高，繁殖系数大，但遗传稳定性差。对品种遗传稳定性要求高的作物一般不采用这一途径。对品种遗传稳定性要求高的作物一般不采用这一途径。2 2）、培养材料的灭菌）、培养材料的灭菌 A A、常用消毒剂、

8、常用消毒剂 对消毒剂的要求是：对消毒剂的要求是：n有良好消毒作用有良好消毒作用n易冲洗或自行分解易冲洗或自行分解n不损伤材料，不影响生长不损伤材料，不影响生长B B、培养材料灭菌、培养材料灭菌不同材料其带菌情况不一，选择不同的消毒剂进行处理。通常先用不同材料其带菌情况不一，选择不同的消毒剂进行处理。通常先用自来水冲洗，有的需用肥皂、洗衣粉或吐温等进行洗涤之后在消毒，自来水冲洗，有的需用肥皂、洗衣粉或吐温等进行洗涤之后在消毒，消毒完后用无菌水多次冲洗后方可接种。值得注意的是，常规灭菌消毒完后用无菌水多次冲洗后方可接种。值得注意的是，常规灭菌针对培养材料的外生污染菌，对内生菌无效。内生菌污染问题很

9、难针对培养材料的外生污染菌，对内生菌无效。内生菌污染问题很难界定并且很难解决。界定并且很难解决。2 2、材料的初代培养、材料的初代培养1 1）、初代培养物的建立）、初代培养物的建立 做到：做到：保证无菌、条件合适、技术过关和防止保证无菌、条件合适、技术过关和防止污染和外植体的褐变污染和外植体的褐变 保证无菌是最基本的前提。保证无菌是最基本的前提。选择合适的种类、品种及培养部位；选择合适的种类、品种及培养部位；选择合适的培养基、激素及其它添加物选择合适的培养基、激素及其它添加物还要注意掌握适宜的培养条件。还要注意掌握适宜的培养条件。2 2）、培养反应的观察与统计）、培养反应的观察与统计 植物离体

10、快繁时，由于植物种类不同，所采用的外植体类植物离体快繁时，由于植物种类不同，所采用的外植体类型不同及培养基的化学组成不同，因而器官再生途径有很大的差型不同及培养基的化学组成不同，因而器官再生途径有很大的差异。异。 外植体接种后，可能通过不同的途径实现全能性的实现。有的外植体接种后，可能通过不同的途径实现全能性的实现。有的先形成愈伤组织再进行器官分化；有的直接形成胚状体；有的先先形成愈伤组织再进行器官分化；有的直接形成胚状体；有的先芽后根；有的先根后芽芽后根；有的先根后芽。愈伤组织发生愈伤组织发生 愈伤组织（愈伤组织（CallusCallus） 组织培养中外植体经脱分化形组织培养中外植体经脱分化

11、形成的一种无组织结构的团块组织，成的一种无组织结构的团块组织，由于这种组织以往常见于受创伤的由于这种组织以往常见于受创伤的植物器官和基干表面，故叫愈伤组植物器官和基干表面，故叫愈伤组织（织（Wound CallusWound Callus）。）。离体培养时，一方面由于材料受切伤后分泌的伤源激离体培养时，一方面由于材料受切伤后分泌的伤源激素作用，另一方面培养基中添加的外源激素的作用，素作用，另一方面培养基中添加的外源激素的作用，往往在切口处产生愈伤组织。生长素往往在切口处产生愈伤组织。生长素, ,尤其是尤其是2 2，4 4D D对愈伤组织诱导形成中作用显著。对愈伤组织诱导形成中作用显著。芽形成芽

12、形成芽的产生方式有两种：芽的产生方式有两种：从愈伤组织上产生从愈伤组织上产生不定芽不定芽（除现有的芽之外，在任何器官上的（除现有的芽之外，在任何器官上的通过器官发生重新形成的芽通过器官发生重新形成的芽 ）；）；从茎尖、侧枝上产生，即腋芽萌发形成从茎尖、侧枝上产生，即腋芽萌发形成丛生芽丛生芽。（由于培养基由于培养基中添加高细胞分裂素的作用，促进了腋芽的萌发中添加高细胞分裂素的作用，促进了腋芽的萌发 ）. .根形成根形成 根的起源有两种：根的起源有两种：一种是起源于苗基部切口处形成的愈伤组织上，由一种是起源于苗基部切口处形成的愈伤组织上，由愈伤组织内部愈伤组织内部形成；形成；另一种是起源于苗基部切

13、口处愈伤组织的上部，直接起源于另一种是起源于苗基部切口处愈伤组织的上部，直接起源于中柱中柱鞘细胞鞘细胞，由于发生与茎的中柱相连，故利于移栽成活。，由于发生与茎的中柱相连，故利于移栽成活。 胚状体形成胚状体形成 概念：概念： 离体离体培养下培养下起源起源于非合子细胞，于非合子细胞，经历经历了胚胎发生和胚胎发了胚胎发生和胚胎发育过程所形成的类胚育过程所形成的类胚结构。结构。原球茎形成原球茎形成3 3、试管苗的增殖与继代培养、试管苗的增殖与继代培养1 1）、试管繁殖速率及计算）、试管繁殖速率及计算 理论计算理论计算： 接种一个芽或一块增殖的培养物，经一段时间的培养后看能接种一个芽或一块增殖的培养物，

14、经一段时间的培养后看能得到多少个芽或苗，从而推算理论上一年能繁殖出多少苗。得到多少个芽或苗，从而推算理论上一年能繁殖出多少苗。 实际计算实际计算： 接种一个芽或转接一个苗，经过一定的实际繁殖周期看实际接种一个芽或转接一个苗，经过一定的实际繁殖周期看实际得到多少个苗或成苗，再换算成每个周期实际繁殖的数量。得到多少个苗或成苗，再换算成每个周期实际繁殖的数量。 Y Ym mX Xn nmXmXn n Y Y年繁殖数年繁殖数 m m无菌母株苗数无菌母株苗数 X X每个培养周期增殖的倍数每个培养周期增殖的倍数 n n全年增殖次数全年增殖次数理论计算：月季繁殖速率计算月季繁殖速率计算每每5 5周转接一次（

15、周转接一次（N=10N=10）甲品种每次增殖甲品种每次增殖3 3倍，乙品种每次增殖倍，乙品种每次增殖5 5倍，丙品种倍，丙品种7 7倍。倍。X=3X=3，5 5，7 7假定一开始都是假定一开始都是1 1个芽（个芽（M=1M=1）那么三品种一年能增殖苗数：那么三品种一年能增殖苗数： Y Y甲甲1 13 310105.905.9010104 4 （万万） Y Y乙乙1 15 510109.769.7610106 6 （百万百万） Y Y丙丙1 17 710102.822.8210108 8 （亿亿）2 2）、提高繁殖速度的方法）、提高繁殖速度的方法A A、改进培养基、改进培养基 培养基种类、无机及

16、有机成分、糖浓度、琼脂，培养基种类、无机及有机成分、糖浓度、琼脂，特别是特别是植物激素植物激素都影响试管苗增殖和分化。都影响试管苗增殖和分化。B B、改善培养条件、改善培养条件 252522恒温培养；光对增殖的影响；培养基的恒温培养；光对增殖的影响；培养基的PHPH值一般在值一般在5.65.66.06.0之间；气体条件也影响增殖，氧气不足也会影之间；气体条件也影响增殖，氧气不足也会影响增殖和生长。响增殖和生长。 细胞分裂素细胞分裂素可打破顶端优势对腋芽的抑制作用，组培中常添可打破顶端优势对腋芽的抑制作用，组培中常添加细胞分裂素促进腋芽的不断分化和生长，逐渐形成芽丛；加细胞分裂素促进腋芽的不断分

17、化和生长，逐渐形成芽丛； 不定芽（除现有的芽之外，在任何器官上的通过器官发生重新形成不定芽（除现有的芽之外，在任何器官上的通过器官发生重新形成的芽）形成，一般使用的芽）形成，一般使用细胞分裂素高于生长素细胞分裂素高于生长素的配比，两者配比的配比，两者配比接近接近1 1的也用得很多；的也用得很多； 一般在含丰富一般在含丰富还原氮还原氮的培养基上诱导胚状体的培养基上诱导胚状体形成，加生长素，特别是形成，加生长素，特别是2 2，4 4D D能诱导能诱导胚状体发生，然后转移到降低浓度或没有生胚状体发生，然后转移到降低浓度或没有生长素的培养基上使其成熟长素的培养基上使其成熟 。3 3、继代和增殖中应注意

18、的问题、继代和增殖中应注意的问题外源激素的积累：外源激素的积累： 由于长期反复的继代增殖，外源激素大量积累，会导致不正常生长和由于长期反复的继代增殖，外源激素大量积累，会导致不正常生长和分化，形成各种畸形芽、畸形茎、透明芽等，影响再生植株的质量。分化，形成各种畸形芽、畸形茎、透明芽等，影响再生植株的质量。解决方法：解决方法： 继代培养中降低激素的水平继代培养中降低激素的水平。4 4、试管苗的生根与移栽、试管苗的生根与移栽1 1、生根、生根 A A、试管内生根、试管内生根B B、试管外生根、试管外生根2 2、移栽、移栽 试管苗从试管内移到试管外，经历了三个重要的转变： 由异养变成自养； 由无菌变

19、为有菌； 由恒温、高湿、弱光向自然变温、低湿、强光过渡。 三、离体快繁的使用范围三、离体快繁的使用范围用于加速某些难繁殖或繁殖速率很低的植物，需要加速繁殖的特用于加速某些难繁殖或繁殖速率很低的植物，需要加速繁殖的特殊基因型，如名贵花卉、优质种源、果树芽变分离、工程植株等。殊基因型，如名贵花卉、优质种源、果树芽变分离、工程植株等。用于自然繁殖极易感染病毒的植株，如马铃薯、甘蔗、香蕉、石用于自然繁殖极易感染病毒的植株，如马铃薯、甘蔗、香蕉、石竹、百合等。竹、百合等。用于有性繁殖变异范围大而自然条件下又不易繁殖的植物，如非用于有性繁殖变异范围大而自然条件下又不易繁殖的植物，如非洲菊、紫罗兰等。洲菊、

20、紫罗兰等。四、离体快繁中的有关问题四、离体快繁中的有关问题 培养物的增殖方式培养物的增殖方式 外源生长调节物质对品种典外源生长调节物质对品种典型性的影响型性的影响 继代次数与变异继代次数与变异 为什么要脱毒？为什么要脱毒？ 怎样脱毒？怎样脱毒？ 怎样鉴定无病毒植株？怎样鉴定无病毒植株？ 第二节第二节 植物的组培脱毒技植物的组培脱毒技术术 病毒不仅使人患病，同样也侵害植物，使植物出现皱叶、黄病毒不仅使人患病，同样也侵害植物，使植物出现皱叶、黄叶、落叶，以致品质变劣、花色变淡、花数减少、产量降低。叶、落叶，以致品质变劣、花色变淡、花数减少、产量降低。 多数农作物，特别是无性繁殖作物，都易受到一种或

21、多种病原多数农作物，特别是无性繁殖作物，都易受到一种或多种病原菌的周身浸染。病原菌的浸染不一定都会造成植物的死亡，很多病菌的周身浸染。病原菌的浸染不一定都会造成植物的死亡，很多病毒甚至可能不表现任何可见症状。但在植物中病毒的存在会减少作毒甚至可能不表现任何可见症状。但在植物中病毒的存在会减少作物的产量和降低作物的品质。物的产量和降低作物的品质。 植物病毒多经无性繁殖而传递，有性繁殖的植物除豆类一部植物病毒多经无性繁殖而传递，有性繁殖的植物除豆类一部分作物外，种子均不会传递病毒。若使用未受侵染个体的种子进行分作物外，种子均不会传递病毒。若使用未受侵染个体的种子进行繁殖，就有可能得到无病毒植株。不

22、过有性繁殖后代常表现遗传变繁殖，就有可能得到无病毒植株。不过有性繁殖后代常表现遗传变异性。异性。 由于依赖营养繁殖的作物很多，植物的快速繁殖技术也正是建由于依赖营养繁殖的作物很多，植物的快速繁殖技术也正是建立在无性繁殖的基础上，因而脱毒方法就显得尤为重要。立在无性繁殖的基础上，因而脱毒方法就显得尤为重要。 1 1、茎尖培养脱毒、茎尖培养脱毒 2 2、物理学方法脱毒、物理学方法脱毒 3 3、化学疗法脱毒、化学疗法脱毒 4 4、其他方法脱毒、其他方法脱毒 愈伤组织培养脱毒愈伤组织培养脱毒 珠心胚培养脱毒珠心胚培养脱毒 茎尖微体嫁接（茎尖微体嫁接（MGSTMGST）一、一、 快速繁殖中去除病毒的方法

23、快速繁殖中去除病毒的方法脱毒的方法：脱毒的方法：1. 茎尖培养脱毒茎尖培养脱毒 1 1、 茎尖培养脱毒茎尖培养脱毒分生组织能逃避病毒浸染的原因：分生组织能逃避病毒浸染的原因： 在植物体内，病毒易于通过维管系统而移动，但在分生组织中不在植物体内，病毒易于通过维管系统而移动，但在分生组织中不存在存在维管系统维管系统。病毒在细胞间的移动只能通过病毒在细胞间的移动只能通过胞间连丝，胞间连丝，但它的速度很慢，赶不上但它的速度很慢，赶不上细胞不断分裂的生长速度；细胞不断分裂的生长速度；在旺盛分裂的分生细胞中在旺盛分裂的分生细胞中，代谢活性，代谢活性很高，使病毒无法复制；在茎很高，使病毒无法复制；在茎尖中存

24、在高水平的尖中存在高水平的生长素生长素，可抑制病毒的增殖。，可抑制病毒的增殖。 去病毒去病毒茎尖大小茎尖大小成活成活茎尖长茎尖长(mm)(mm)叶原基数叶原基数小植株数小植株数脱毒植株数脱毒植株数脱毒率脱毒率（）（）0.120.121 15050242448480.270.272 24242181842.942.90.60.64 464640 00 02 2、物理学方法脱毒、物理学方法脱毒 其原理是将植物组织置于高于或低于正常温度的环境其原理是将植物组织置于高于或低于正常温度的环境中，使内部的病毒受热（冷）以后部分或全部钝化（中，使内部的病毒受热（冷）以后部分或全部钝化（而而非杀死非杀死），但

25、寄主植物的组织很少或不会受到伤害。），但寄主植物的组织很少或不会受到伤害。 A A、高温处理、高温处理 又称温热疗法（又称温热疗法（thermotherapythermotherapy），有两种处理方法：），有两种处理方法：一是一是温汤浸渍处理温汤浸渍处理，适用于休眠器官、剪下的接穗或准备种植的材料，适用于休眠器官、剪下的接穗或准备种植的材料，在在5050左右的温水中浸渍数分钟至数小时，方法简便易行，但易导左右的温水中浸渍数分钟至数小时，方法简便易行，但易导致材料受伤。致材料受伤。二是二是热风处理热风处理，将生长的盆栽植物移入温热治疗室（箱）内，处理温，将生长的盆栽植物移入温热治疗室（箱）内，处理温度和时间因植物种类和器官的生理状况而异，一般为度和时间因植物种类和器官的生理状况而异，一般为35354040，短，短则几十分钟，长可达数月。则几十分钟，长可达数月。B B、低温处理、低温处理 又称冷疗法（又称冷疗法（cryotherapycryotherapy） 将菊花植株在将菊花植株在55条件下经条件下经4 47.57.5个月的处理后，切取茎尖进行培养，个月的处理后，切取茎尖