2023学年完整公开课版问题探究

一、什么是植物组织培养？什么是组织培养或离体培养或试管培养？问题探究分株繁殖压条繁殖播种繁殖嫁接繁殖扦插繁殖组织培养繁殖器官（organ)：根、茎、叶、花、果实、种子等组织（tissue)：花药、胚珠、胚、胚乳、形成层、皮层等细胞（cell）：体细胞、生殖细胞、花粉等植物组织培养（tissueculture）是指在无菌条件下将离体的植物器官、组织、细胞以及除去细胞壁的原生质体放在（培养在）人工配置的培养基上，给予适当的培养条件，使其长成完整的植株。

(一)概念无菌离体材料：①器官：根、茎、叶、花、果实②组织：花药组织、胚乳、皮层③细胞：体细胞（2n）、生殖细胞（n）④原生质体培养基（人工）培养条件：温度、光照、湿度植物组织培养的四要素AGlimpseofPlantTissueCulture芦荟的植物组织培养过程以植物的体细胞（器官/组织，细胞/原生质体）为培养材料，可以诱导形成完整植物体。另：以植物的性细胞为培养材料，可以诱导形成完整的植物体。单套染色体组，不能正常开花结实。1、广义概念：

无菌操作分离植物体一部分(即外植体)接种到培养基，在人工条件下培养直至生成完整植株。2、狭义概念：

指对植物体组织或由植物器官培养产生的愈伤组织进行培养直至生成完整植株。广义和狭义概念有何区别？

组培范围不同，即外植体范围不同。广义组培狭义组培1.根据被切除的植物体来源不同和对象不同分为：植株培养愈伤组织培养器官培养细胞培养原生质体培养是对植物体的各部分组织进行培养；或对由植物器官培养产生的愈伤组织进行培养，二者均通过再分化诱导形成植株。

离体器官的培养(二)植物组织培养的类型对完整植株材料的培养，如幼苗、较大植株。对由愈伤组织等进行液体振荡培养所得到的能保持较好分散性的离体单细胞或花粉单细胞或很小的细胞团的培养。用酶及物理方法除去细胞壁的原生质体的培养

2.根据培养方式：固体培养、液体培养

固体培养固体培养：将培养物放在含有琼脂等固化剂的培养基表面进行培养。液体培养：将培养物放在未加固化剂的培养基内培养，一般需进行震荡，又称液体震荡培养。液体培养(1)固体培养法

是最常用的方法。该方法简单，易行，

但养分分布不均，生长速度不均衡，并常有

褐化中毒现象发生。(2)液体培养法

由于液体中氧气含量较少，常用振动培养的方法以确

保氧气的供给,往复式摇床或旋转式摇床进行培养，速度一般为50-200r／min，这种定期浸没的方法，既能使培养基均一，又能保证氧气的供给。

固体培养、液体培养的特点：褐化3.根据培养器官的不同：

烟草（叶培养）可分为：叶培养、根培养、花药培养、胚珠培养、茎尖培养等松树种子培养4.根据培养物量的多少：大量培养、微量培养。

5.根据培养过程中是否需光：光培养、暗培养

6.根据培养方法的不同：

如：细胞培养：

（1）平板培养（2）微室培养（3）悬浮培养（4）单细胞培养7.按培养过程分为:初代培养和继代培养初代培养（Primaryculture）：指外植体的最初培养。继代培养（Subculture）：将初代培养得到的培养体移植于新鲜培养基中这种反复多次移植的培养，称为继代培养。初代培养：芽、茎段、叶片、花器等外植体在离体培养条件下诱导愈伤组织、侧芽或不定芽、胚状体过程继代培养：更换新鲜培养基来繁殖同种类型的材料（愈伤组织、芽）。三、植物组织培养的理论基础—细胞全能性1、细胞全能性（celltotipotency)

：植物体的每一个具有完整细胞核的细胞都具有该物种全部遗传的物质，在一定条件下具有发育成完整植物体的潜在能力。1)含义：（1）植物细胞（体或生殖细胞）均具有植物体全部的遗传信息。（2）每个植物细胞均具有发育成完整植物体的潜在能力。2）原理:

植物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，植物体的每一个活细胞都应该具有全能性2、植物细胞全能性的表达一个细胞一旦沿着某一条特定的途径分化发育后，一般不会再回复到未分化状态，但在组织培养条件下，可能发生脱分化和再分化。植物细胞的分化和脱分化分化(differentiation)：指细胞在形态上的功能上发生永久性的（不可逆转的）适度变化的过程。（2）细胞的再分化和形态（器官、胚）建成

再分化（redifferentiation):在人工培养的特定条件下，细胞经过脱分化的过程而形成的无结构的分生组织（愈伤组织）再次分化，进行器官形成，产生芽或胚状体，形成完整植株的过程。脱分化（dedifferentiation)：将已分化的不分裂的静止细胞，放在培养基上培养后，细胞重新进入分裂状态。一个成熟的细胞转变为分生状态的过程叫脱分化。植物再生植株的途径愈伤组织的概念分化脱分化再分化完整植株愈伤组织（callus）：原来是指植物在受伤之后，在伤口表面形成的一团薄壁细胞。组织培养中指在人工培养基上由外植体上形成的一团无序生长状态的薄壁细胞。胡萝卜离体根脱分化（dedifferentiation）细胞脱分化的难易程度与植物种类、组织和细胞状态有关：单子叶、裸子植物＞双子叶植物成熟的细胞和组织＞幼嫩的细胞和组织单倍体细胞＞二倍体细胞3、细胞全能性的实现途径（1）要使这些细胞处于离体条件下，解除植物体其余部分对这些细胞的抑制影响；（2）要给于它们适当的刺激，就是给于他们一定的营养物质和激素作用。四．愈伤组织的形成和形态发生从外植体脱分化形成典型的愈伤组织大致可分为三个时期：愈伤组织分化诱导期分裂期分化期诱导期分裂期分化期Stage1.Induction（诱导期）:

细胞准备进行分裂的时期，是愈伤组织形成起点。诱导期分裂期诱导期细胞内发生的变化气体交换增加，如氧气的吸收增加RNA含量增加（增加到300%）蛋白质量增加（每个细胞的总增加量为200%）酶活性增强细胞正准备分裂的时期通过一些刺激因素和激素的诱导作用，使其合成代谢活化，细胞内的合成代谢迅速进行，但细胞的数目和大小不变。影响诱导期的长短的因素植物种类如菊芋只需1天，胡萝卜需几天；外植体的生理状况如菊芋贮藏后，诱导期会延长外部因素如弱光下生长比在强光下生长的易于诱导。特点：Stage2.Celldivision分裂期指外植体细胞经诱导脱分化，不断分裂、增生子细胞的过程。（有丝分裂）Friable易碎

细胞分裂快，结构疏松，缺少有组织的结构，维持其不分化的状态，颜色浅而透明。分裂期愈伤组织的共同特征：1.细胞的数目迅速增加。2.每个细胞平均鲜重下降。3.细胞体积变小，内无液泡。4．细胞的核和核仁增大到最大。5.细胞中RNA含量增加，而DNA含量保持不变。6.随着细胞不断分裂和生长，细胞总干重、蛋白质和核酸量大大增加，新细胞壁合成极快。分裂期细胞的主要表现:黑暗培养下烟草愈伤组织

Stage3.Differentiation分化期

指愈伤组织细胞停止分裂，细胞内发生一系列形态和生理上的变化,形成一些不同形态和功能的细胞的时期。分化的愈伤A细胞分裂部位和方向发生改变：B形成分生组织瘤状或片状结构和维管束。C细胞的体积相对稳定，不再减少。D出现了各种类型的细胞：如管胞、纤维细胞、薄壁细胞、分生细胞、色素细胞等。E生长旺盛的愈伤组织呈乳白色、白色或浅绿色，老化的多转化为黄色或褐色。分化期细胞特点：五、愈伤组织的形态发生方式:器官（不定芽）发生方式胚胎发生方式（一）器官（不定芽）发生方式（adventitiousbud）

器官发生一般分3个不同的生长阶段1、外植体脱分化形成愈伤；2、愈伤组织中形成一些分生细胞，形成瘤状结构，

这是细胞分化、分化组织出现和有限细胞分裂的共同结果；3、器官原基形成（发生顺序不一致）四种情况愈伤组织的器官发生顺序有三种情况：愈伤组织仅有根或芽器官的分别形成，即无根的芽或无芽的根；（1）先长芽，后长根，多数情况；（2）先长根，再从根的基部长芽。这种情况较难诱导芽的形成，尤其对于单子叶植物；（3）先在愈伤组织的邻近不同部位分别形成芽和根，然后两者结合起来形成一株植株。愈伤组织芽分化小麦的形态发生试管苗胚状体（embryoid）：指在组织培养中，由一个非合子细胞(体细胞)，经胚胎发生和胚胎发育过程（经过原胚、球形胚、心形胚、鱼雷胚和子叶胚5个时期），形成具有双极性的胚状结构。（二）胚状体方式（somaticembryo）外植体脱分化愈伤组织胚状体再生植株由外植体经胚状体形成完整植株的过程：注意：体细胞胚1、不同于合子胚2、不同于孤雌/雄胚3、不同于器官发生合子胚高等植物的卵细胞在受精后发育成的胚称为合子胚高等植物的性细胞不经受精直接发育成的胚称为孤雌/雄胚胚状体与合子胚的比较:合子胚胚状体质量萌发率高，质量好萌发率低，质量差来源受精卵体细胞胚柄有，明显即使有也不明显形态固定，体积相对较小复杂，常有两个以上的子叶，体积较大变异率低高胚状体发生途径与器官发生途径形成植株的区别:①胚状体具有两极性，即有茎端和根端。②胚状体的维管组织与外植体的维管组织无解剖结构上的联系。③胚状体维管组织的分布是独立的“Y”字形。体细胞胚发生

与器官发生胚状体发生方式的优点：胚状体产生的量比不定芽多；胚状体可以制成人工种子，便于运输和保存；胚状体的有性后代遗传性更接近母体植株。胚状体制人工种子对胚状体的要求是：形态应和天然胚相似，其发育须达子叶形成时期，萌发后能生长成具有完整茎、叶的正常幼苗；其基因型应等同于亲本；要求人工种皮内应富含营养物质、激素、维生素、菌肥及化学药剂等，供胚状体萌发生长等需要。还要求有一定的硬度耐干燥且能长期保存。CharacteristicsofPlantTissueCultureTechniques②培养条件可以人为控制，不受季节限制，可全年连续生产③生长周期短，繁殖率高六、植物组织培养特点④管理方便，利于工厂化生产和自动化控制①取材少植物组织培养的意义及应用一、植物组织培养的意义1、植物组织培养是本世纪发展起来的一门新的技术，也是生物领域中的尖端技术。2