第二章园艺植物组织培养的理论基础与基本技术演示文稿

第二章园艺植物组织培养的理论基础与基本技术演示文稿本文档共38页；当前第1页；编辑于星期六\10点43分优选第二章园艺植物组织培养的理论基础与基本技术本文档共38页；当前第2页；编辑于星期六\10点43分

2.主要特征：

（1）在培养容器中进行；（2）无菌培养环境，排除了微生物如真菌、细菌以及害虫等的侵入；（3）各种环境因子如营养因子、激素因子以及光照、温度等物理因子处于人工控制之下，并可达到最适条件。（4）通常打破了正常的植物发育过程和格局.

本文档共38页；当前第3页；编辑于星期六\10点43分3、组织培养的类型：根据培养材料不同分为：

（1）胚胎培养（EmbryoCulture）：包括成熟胚、幼胚、子房、胚珠等的培养。（2）器官培养（OrganCulture）：包括离体根、茎、叶、果实、种子、花器官的培养。（3）组织培养（TissueCulture）：如分生组织、薄壁组织、输导组织培养。（4）细胞培养（CellCulture）：指对单细胞或较小的细胞团进行培养。（5）原生质体培养（ProtoplastCulture）：指对去掉细胞壁后所获得的原生质体进行培养。本文档共38页；当前第4页；编辑于星期六\10点43分

牡丹成熟胚的离体培养与快速繁殖Matureembryocultureandrapidpropagationoftreepeony本文档共38页；当前第5页；编辑于星期六\10点43分花烛叶片离体培养及快速繁殖本文档共38页；当前第6页；编辑于星期六\10点43分大蒜根尖培养及植株再生本文档共38页；当前第7页；编辑于星期六\10点43分人参细胞悬浮培养本文档共38页；当前第8页；编辑于星期六\10点43分非洲紫罗兰原生质体分离、培养及植株再生本文档共38页；当前第9页；编辑于星期六\10点43分根据培养基的性质不同可分为:

（1）固体培养（Solidculture）:琼脂、卡拉胶等固化。（2）半液半固体培养(SemisolidCulture)：固液双层。（3）液体培养(LiquidCulture)：震荡、旋转或静置培养。液体培养的优点：

A不使用凝固剂，节约生产成本

B营养吸收充分；

C操作过程简化。缺点：通气不良，易造成细胞聚集，影响生长。本文档共38页；当前第10页；编辑于星期六\10点43分固体培养：液体培养本文档共38页；当前第11页；编辑于星期六\10点43分体胚液体培养本文档共38页；当前第12页；编辑于星期六\10点43分

不同类型液体培养装置本文档共38页；当前第13页；编辑于星期六\10点43分菠萝种苗液体培养系统

本文档共38页；当前第14页；编辑于星期六\10点43分按照培养方法不同分为：（1）静置培养：外植体在液体培养基中静置培养。（2）震荡培养：外植体接入液体培养基中，放到摇床上震荡培养。（3）看护培养：是指在培养皿中加入一定体积的固体培养基，在其上放置一块愈伤组织，再在其上放一张滤纸，最后把外植体放在滤纸上培养的方式。（4）饲喂培养：作为饲喂层的细胞经射线照射后，核失活但细胞存活，再将这种细胞制成琼脂平板，然后将培养物以液体浅层或平板技术铺在饲喂层上进行培养的方式。（5）微室培养：将细胞置于微室中进行培养，当细胞团长至一定大小时再转入适当培养基培养。本文档共38页；当前第15页；编辑于星期六\10点43分二、园艺植物组织培养的理论基础（一）植物细胞全能性（Totipotency）

1、植物细胞全能性：1902年由Haberlandt提出，即植物体细胞在适当的条件下，具有不断分裂和繁殖、发育成完整植株的能力。

20世纪80年代，认为每一个植物细胞具有该植物的全部遗传信息，在适当条件下可表达出该细胞的所有遗传信息，分化出植物有机体所有不同类型细胞，形成不同类型的器官甚至胚状体，直至形成完整再生植株。植物细胞全能性的证明是通过1958年Steward等在胡萝卜根段细胞体胚发生试验及1964年Guha等进行的曼陀罗花药培养。本文档共38页；当前第16页；编辑于星期六\10点43分从一个体细胞发育成一个植株本文档共38页；当前第17页；编辑于星期六\10点43分2、全能性表达：植物体的全部细胞均是由细胞分裂产生，因此每个细胞包含整套遗传基因，但是由于受到整个植株、器官、组织的束缚。致使植株中不同部位的细胞仅表现出一定的形态和功能。但遗传潜力未消失，一旦脱离原器官或组织的束缚，并在一定营养和环境条件下培养，就可实现其全能性。少数植物体细胞在发育过程中可能丢失或增加一部分遗传物质,因而失去全能性。如筛管细胞,它在发育过程中失去细胞核,因而没有全能性。由于受技术水平限制，目前还无法使所有的离体植物细胞都实现其全能性。细胞全能性的表达难易程度却随植物种类、组织和细胞的不同而异。本文档共38页；当前第18页；编辑于星期六\10点43分

脱分化（Dedifferentiation）：已分化的植物细胞要表达全能性,必需先脱分化,使细胞恢复到胚性阶段。生长素尤其是2,4-Ｄ对脱分化具有重要作用。

2,4-Ｄ浓度高时,诱发不均等分裂；而浓度低时,只诱发均等分裂。一旦发生不均等分裂,细胞就对生长素失去敏感性,在无生长素的条件下能自发形成体细胞胚。本文档共38页；当前第19页；编辑于星期六\10点43分本文档共38页；当前第20页；编辑于星期六\10点43分（二）植物细胞分化（Celldifferentiation）1、分化的概念

（1）分化：是指植物体各个部分出现异质性的现象，包括在细胞水平分化、组织水平分化和器官水平分化。（2）细胞分化：是指导致细胞形成不同结构，引起功能改变或潜在的发育方式改变的过程。细胞分化是组织分化和器官分化的基础，是植株离体再生的基础。本文档共38页；当前第21页；编辑于星期六\10点43分本文档共38页；当前第22页；编辑于星期六\10点43分本文档共38页；当前第23页；编辑于星期六\10点43分2、植物细胞分化的某些规律和机理

细胞分化是发育生物学的核心问题，它是基因选择性活化或阻遏的结果。成熟已分化细胞中仅5-10%的基因处于活化状态。因此分化的基本问题是具有全能性的细胞是通过何种方式使部分遗传信息不表达，而小部分特定基因活化，使细胞表现出所执行的功能。分化的主要表现：（1）细胞分化基本分为形态结构分化和生理生化分化两类，生理生化分化在形态结构分化之前。（2）完整植株中，发育的途径一旦被‘决定’，通常不易改变，但离体培养中脱分化过程可以使细胞丧失‘决定’作用。（3）分化与极性（Polarity）关系密切。（4）生理隔离或机械隔离在细胞分化中有促进作用。（5）细胞分裂对细胞分化具有重要作用。特定环境下的分裂可导致特定的分化。本文档共38页；当前第24页；编辑于星期六\10点43分（5）植物生长调节剂有明显调节作用。如生长素与分裂素比值，高，促进生根；低，芽。（6）细胞核染色体和DNA的变化对细胞分化影响比较大。如DNA差异复制。本文档共38页；当前第25页；编辑于星期六\10点43分（三）脱分化（Dedifferentiation）

1、概念：

也称去分化，指离体条件下生长细胞、组织或器官经过细胞分裂或不分裂逐渐失去原来的结构和功能而恢复分生状态，形成无组织结构的细胞团或愈伤组织或不分化细胞的过程。如叶柄基部的薄壁细胞成为离层细胞；伤害导致局部细胞形成愈伤组织。本文档共38页；当前第26页；编辑于星期六\10点43分2、脱分化的机理

脱分化机理尚未完全阐明。一般认为脱分化过程是分化的逆过程，在分化过程中细胞膜透性改变，细胞核增大，内质网范围扩大，多核糖体形成，过氧化物酶增加，蛋白质和酚类物质合成活跃等，这些变化改变了细胞原有的生理状态，引起细胞的分裂。本文档共38页；当前第27页；编辑于星期六\10点43分（1）损伤。切割损伤的刺激，促使细胞增殖。（2）在诱导愈伤组织时常加入生长素类，但同时配合细胞分裂素的效果可能更好。（3）弱光或黑暗条件有利于脱分化中的细胞分裂。（4）细胞位置.外植体本身的各类细胞可能对培养条件的刺激有不同的敏感性。（5）外植体的生理状态。不同生理年龄和不同季节都会有不同的培养反应。（6）植物种类的差异。一般双子叶植物比单子叶植物及裸子植物容易。3、影响脱分化的主要因素本文档共38页；当前第28页；编辑于星期六\10点43分（四）再分化（Re-differentiation）1、概念：指离体培养的植物细胞和组织可以由脱分化状态重新进行分化，形成另一种或几种类型的细胞、组织、器官，甚至形成完整植株。（1）细胞水平再分化：首先可见的是细胞壁变厚、假导管细胞的形成，以及酶水平的变化和明显的机能分化，从而形成各种类型的细胞。（2）组织水平再分化：在高水平生长素条件下，最常见的是维管组织（Vasculartissue）的分化.松散的愈伤组织内含大量拟分生组织或瘤状结构；致密的愈伤组织内组织分化很少，大多由高度液泡化的细胞组成。本文档共38页；当前第29页；编辑于星期六\10点43分

（3）器官水平再分化：

依起源不同，分器官型（Organ）和器官发生型（Organogenesis）。器官型：直接由外植体细胞形成器官原基，继而发育成器官；器官发生型：外植体先形成愈伤组织，再由愈伤组织产生不同的器官原基。

本文档共38页；当前第30页；编辑于星期六\10点43分

（五）植株再生途径：

1.器官发生途径：离体培养的组织或细胞团分化形成不定芽和不定根等器官的过程。

直接器官发生：植物器官可以直接由外植体上诱导。如茎尖培养。间接器官发生：成熟细胞经过脱分化（dedifferentiation）及再分化（redifferentiation）过程而形成新的组织和器官的过程。如叶片培养。器官发生再生植株的方式大致有：

A先形成芽，芽的基部后产生后根；

B先形成根，根上再出芽；

C愈伤组织的不同部位形成芽和根，然后形成微管束组织把两者结合起来.本文档共38页；当前第31页；编辑于星期六\10点43分2.体细胞胚胎发生：指二倍体（或单倍体）的体细胞在特定条件下．未经性细胞融合而通过与合子胚发生类似的途径发育出新个体的形态发生过程。经体胚发生形成类似合子胚的结构称为胚状体（embryoid）或体细胞胚(somaticembryo)。体细胞胚发育可经过原胚、球形胚、心形胚、鱼雷胚到子叶胚等阶段。3.原球茎（protocorm）发生：兰科植物离体培养中的特殊的形态发生方式，由茎尖或侧芽等培养产生一些球形结构，其自身可以增殖，并可进一步萌发出小植株。最初是将由兰花种子萌发过程中形成的球形结构称为原球茎，由其他外植体诱导形成的球形结构与种子形成的原球茎类似，所以叫做类原球茎（Protocormlikebodies，PLBs）。由于原球茎途径与器官发生类似，通常将原球茎途径归纳为器官发生途径。

此外，蕨类植物的绿色球状体途径(Greenglobularbody,GGB)等也是特殊的器官发生途径。本文档共38页；当前第32页；编辑于星期六\10点43分直接器官发生间接器官发生体细胞胚胎发生本文档共38页；当前第33页；编辑于星期六\10点43分贯叶金丝桃不定芽直接再生过程本文档共38页；当前第34页；编辑于星期六\10点43分

优化培养基无蔗糖1%蔗糖5%蔗糖

无BAP