第2章愈傷組織培養(yǎng)

1、第第2 2章章 愈傷組織培養(yǎng)愈傷組織培養(yǎng) Good Morning植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)第第2 2章章 愈傷組織培養(yǎng)愈傷組織培養(yǎng)(3(3學(xué)時學(xué)時) )本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：v愈傷組織的誘導(dǎo)與分化愈傷組織的誘導(dǎo)與分化v愈傷組織的繼代培養(yǎng)愈傷組織的繼代培養(yǎng)v愈傷組織的形態(tài)發(fā)生愈傷組織的形態(tài)發(fā)生 不定芽和根的發(fā)生不定芽和根的發(fā)生 體細胞胚的發(fā)生體細胞胚的發(fā)生v愈傷組織培養(yǎng)的應(yīng)用愈傷組織培養(yǎng)的應(yīng)用第第2章章 愈傷組織培養(yǎng)愈傷組織培養(yǎng)l1、了解愈傷組織細胞分化的各時期的特點、了解愈傷組織細胞分化的各時期的特點l2、掌握植物激素控制理論、掌握植物激素控制理論l3、掌握愈傷組織的形態(tài)發(fā)生、掌握愈傷組

2、織的形態(tài)發(fā)生l4、區(qū)別胚狀體發(fā)生途徑與器官發(fā)生途徑形、區(qū)別胚狀體發(fā)生途徑與器官發(fā)生途徑形成植株成植株l5、愈傷組織培養(yǎng)在園藝植物育種中的應(yīng)用、愈傷組織培養(yǎng)在園藝植物育種中的應(yīng)用第第2章章 愈傷組織培養(yǎng)愈傷組織培養(yǎng)本章教學(xué)目的與要求l定義定義:是指將外植體接種到人工培養(yǎng)基上，在是指將外植體接種到人工培養(yǎng)基上，在激素作用下，進行愈傷組織誘導(dǎo)、生長和分激素作用下，進行愈傷組織誘導(dǎo)、生長和分化的培養(yǎng)過程?；呐囵B(yǎng)過程。愈傷組織培養(yǎng)愈傷組織培養(yǎng)(callus culture)第第2章章 愈傷組織培養(yǎng)愈傷組織培養(yǎng)第一節(jié)第一節(jié) 愈傷組織的誘導(dǎo)和分化愈傷組織的誘導(dǎo)和分化 一一 愈傷組織的誘導(dǎo)愈傷組織的誘導(dǎo)l誘

3、導(dǎo)愈傷組織的關(guān)鍵主要是誘導(dǎo)愈傷組織的關(guān)鍵主要是培養(yǎng)條件培養(yǎng)條件，其，其中激素的成分和濃度是最重要的因素。中激素的成分和濃度是最重要的因素。第第2章章 愈傷組織培養(yǎng)愈傷組織培養(yǎng)Callus arising from leaf tissueCallus arising from vascular tissue From rootFrom embryo culture第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化Photo indicating where the callus (c) arises from 第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化Wound callus on

4、the stemof an Erythrina tree 刺桐樹刺桐樹第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化二愈傷組織的分化二愈傷組織的分化l從外植體脫分化形成從外植體脫分化形成典型的典型的愈傷組織大致愈傷組織大致可分為三個時期：可分為三個時期：第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化愈傷組織分化愈傷組織分化誘導(dǎo)期誘導(dǎo)期分裂期分裂期分化期分化期Stage 1. Induction（誘導(dǎo)期誘導(dǎo)期）: 第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化細胞準(zhǔn)備進行分裂的時期，是愈傷組織形成起點。細胞準(zhǔn)備進行分裂的時期，是愈傷組織形成起點。誘導(dǎo)期細胞內(nèi)發(fā)生的變化誘導(dǎo)期細胞

5、內(nèi)發(fā)生的變化l氣體交換增加，如氧氣的吸收增加氣體交換增加，如氧氣的吸收增加lRNA含量增加（增加到含量增加（增加到300%）l蛋白質(zhì)量增加（每個細胞的總增加量為蛋白質(zhì)量增加（每個細胞的總增加量為200%）l酶活性增強酶活性增強第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化Stage 2. Cell division 分裂期分裂期 指外植體細胞經(jīng)誘導(dǎo)脫分化，不斷分裂、指外植體細胞經(jīng)誘導(dǎo)脫分化，不斷分裂、增生子細胞的過程。增生子細胞的過程。第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化p1.1.細胞的細胞的數(shù)目迅速增加數(shù)目迅速增加。p2.2.每個細胞每個細胞平均鮮重下降平均鮮重下降。p

6、3.3.細胞體積小，內(nèi)無液泡細胞體積小，內(nèi)無液泡。p4 4細胞的核和核仁增大到最大。細胞的核和核仁增大到最大。p5.5.細胞中細胞中RNARNA含量減少，而含量減少，而DNADNA含量保持不變含量保持不變。p6. 6. 隨著細胞不斷分裂和生長，隨著細胞不斷分裂和生長，細胞總干重、蛋細胞總干重、蛋白質(zhì)和核酸量大大增加，新細胞壁合成極快白質(zhì)和核酸量大大增加，新細胞壁合成極快。第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化分裂期細胞的主要表現(xiàn)分裂期細胞的主要表現(xiàn):l 細胞分裂快，結(jié)構(gòu)疏松，缺少有組織的結(jié)構(gòu)，細胞分裂快，結(jié)構(gòu)疏松，缺少有組織的結(jié)構(gòu)，維持其不分化的狀態(tài)，顏色淺而透明。維持其不分化的

7、狀態(tài)，顏色淺而透明。1mg/l 2,4-D10mg/l 2,4-D第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化分裂期愈傷組織的共同特征：分裂期愈傷組織的共同特征：Stage 3. Differentiation 分化期分化期 指愈傷組織細胞停止分指愈傷組織細胞停止分裂，細胞內(nèi)發(fā)生一系列形裂，細胞內(nèi)發(fā)生一系列形態(tài)和生理上的變化態(tài)和生理上的變化, ,形成一形成一些不同形態(tài)和功能的細胞些不同形態(tài)和功能的細胞的時期。的時期。第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化A A 細胞分裂部位和方向發(fā)生改變細胞分裂部位和方向發(fā)生改變：B B 形成瘤狀或片狀形成瘤狀或片狀的的分生組織結(jié)節(jié)分生組

8、織結(jié)節(jié)?；??；蚓S管組織結(jié)節(jié)。維管組織結(jié)節(jié)。C C 細胞的體積相對穩(wěn)定，不再減少。細胞的體積相對穩(wěn)定，不再減少。D D 出現(xiàn)了各種類型的細胞出現(xiàn)了各種類型的細胞：如管胞、纖維細胞、：如管胞、纖維細胞、薄壁細胞、薄壁細胞、分生細胞、色素細胞分生細胞、色素細胞等。等。E E 生長旺盛的愈傷組織呈乳白色、白色或淺綠色，生長旺盛的愈傷組織呈乳白色、白色或淺綠色，老化的老化的多轉(zhuǎn)化為黃色或褐色多轉(zhuǎn)化為黃色或褐色。第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化分化期細胞特點：分化期細胞特點：Callus types： Friable易碎易碎 Hard / lignified callus Rhizog

9、enic callus生根的愈傷生根的愈傷 Callus exuding sticky poly-saccharides滲出粘性多糖的愈傷滲出粘性多糖的愈傷 根據(jù)愈傷質(zhì)地劃分為：根據(jù)愈傷質(zhì)地劃分為：第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化Callus may have a yellow, white, green or red (anthocyanin 花青苷花青苷) appearance. 不同顏色的愈傷不同顏色的愈傷第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化第一節(jié)愈傷組織的誘導(dǎo)和分化第二節(jié)第二節(jié) 愈傷組織的繼代培養(yǎng)愈傷組織的繼代培養(yǎng)1 1、定義：定義：培養(yǎng)物在培養(yǎng)基上生長一段時間培養(yǎng)物在培養(yǎng)基

10、上生長一段時間以后，由于營養(yǎng)物質(zhì)枯竭，水分散失，以后，由于營養(yǎng)物質(zhì)枯竭，水分散失，以及代謝產(chǎn)物的積累，必須轉(zhuǎn)移到新鮮以及代謝產(chǎn)物的積累，必須轉(zhuǎn)移到新鮮培養(yǎng)基上培養(yǎng)培養(yǎng)基上培養(yǎng), ,這個過程叫做這個過程叫做繼代培養(yǎng)繼代培養(yǎng)。第第2章章 愈傷組織培養(yǎng)愈傷組織培養(yǎng)2、愈傷組織培養(yǎng)的調(diào)控因素：、愈傷組織培養(yǎng)的調(diào)控因素：外植體外植體培養(yǎng)基培養(yǎng)基培養(yǎng)環(huán)境培養(yǎng)環(huán)境第二節(jié)愈傷組織的繼代培養(yǎng)第二節(jié)愈傷組織的繼代培養(yǎng)（一）材料本身（一）材料本身第二節(jié)愈傷組織的繼代培養(yǎng)第二節(jié)愈傷組織的繼代培養(yǎng)年齡年齡器官和部位器官和部位遺傳型遺傳型外植體外植體 1 1無機營養(yǎng)無機營養(yǎng) l培養(yǎng)基中的培養(yǎng)基中的N N，大多數(shù)都用硝態(tài)氮

11、，對細胞，大多數(shù)都用硝態(tài)氮，對細胞分化起重要作用。分化起重要作用。 2 2植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)l一般使用的濃度為一般使用的濃度為0.1-10mg0.1-10mgL L。l使用植物生長調(diào)節(jié)劑時，要注意使用植物生長調(diào)節(jié)劑時，要注意種類和濃度種類和濃度，特別是生長素和細胞分裂素的比值。特別是生長素和細胞分裂素的比值。 第二節(jié)愈傷組織的繼代培養(yǎng)第二節(jié)愈傷組織的繼代培養(yǎng)（二）培養(yǎng)基（二）培養(yǎng)基器官分化的植物激素控制理論器官分化的植物激素控制理論(激素配比模式激素配比模式)l生長素與細胞分裂素的比值是根和芽形成的控生長素與細胞分裂素的比值是根和芽形成的控制條件，決定著發(fā)育的方向制條件，決定著發(fā)

12、育的方向: :是愈傷組織、長是愈傷組織、長根還是長芽。根還是長芽。 高高 利于根的形成利于根的形成生長素生長素/細胞分裂素細胞分裂素 適中適中 利于愈傷組織的形成利于愈傷組織的形成 低低 利于芽的形成利于芽的形成第二節(jié)愈傷組織的繼代培養(yǎng)第二節(jié)愈傷組織的繼代培養(yǎng)愈傷組織分化愈傷組織分化第二節(jié)愈傷組織的繼代培養(yǎng)第二節(jié)愈傷組織的繼代培養(yǎng)l培養(yǎng)基中加入培養(yǎng)基中加入糖、各類糖、各類B B族維生素、肌醇和甘氨族維生素、肌醇和甘氨酸酸等，等，可滿足愈傷組織生長和分化的要求可滿足愈傷組織生長和分化的要求。l各種各種氨基酸和嘌呤、嘧啶類物質(zhì)氨基酸和嘌呤、嘧啶類物質(zhì)，可促進器官可促進器官分化。分化。l水解酪蛋白水

13、解酪蛋白中含有多種氨基酸，中含有多種氨基酸，助于器官分化助于器官分化l酰胺類酰胺類往往有往往有促進器官形成促進器官形成的作用。的作用。第二節(jié)愈傷組織的繼代培養(yǎng)第二節(jié)愈傷組織的繼代培養(yǎng)3有機成分有機成分第二節(jié)愈傷組織的繼代培養(yǎng)第二節(jié)愈傷組織的繼代培養(yǎng)4.培養(yǎng)方式：培養(yǎng)方式：固體培養(yǎng)固體培養(yǎng)液體培養(yǎng)液體培養(yǎng)（三）培養(yǎng)條件（三）培養(yǎng)條件第二節(jié)愈傷組織的繼代培養(yǎng)第二節(jié)愈傷組織的繼代培養(yǎng)光照光照溫度溫度24-28光強、光照時間、光質(zhì)光強、光照時間、光質(zhì)第三節(jié)第三節(jié) 愈傷組織的形態(tài)發(fā)生愈傷組織的形態(tài)發(fā)生l形態(tài)建成形態(tài)建成：外植體細胞外植體細胞在適宜的培養(yǎng)條件在適宜的培養(yǎng)條件下下發(fā)生脫分化、再分化，產(chǎn)生芽和

14、根，或發(fā)生脫分化、再分化，產(chǎn)生芽和根，或者形成者形成胚狀體，發(fā)育成苗或完整植株。胚狀體，發(fā)育成苗或完整植株。魔芋胚狀體魔芋胚狀體小麥愈傷組織小麥愈傷組織第第2章章 愈傷組織培養(yǎng)愈傷組織培養(yǎng)愈傷組織的形態(tài)發(fā)生方式愈傷組織的形態(tài)發(fā)生方式: :不定芽方式不定芽方式胚狀體方式胚狀體方式第三節(jié)愈傷組織的形態(tài)發(fā)生第三節(jié)愈傷組織的形態(tài)發(fā)生外植體外植體愈傷組織愈傷組織芽芽根根再生植株再生植株脫分化脫分化再分化再分化高生長素高生長素(1,2-D)高高(生長素生長素/細胞分裂素細胞分裂素)低低(生長素生長素/細胞分裂素細胞分裂素)一、不定芽方式（一、不定芽方式（adventitious bud）第三節(jié)愈傷組織的形

15、態(tài)發(fā)生第三節(jié)愈傷組織的形態(tài)發(fā)生愈傷組織的器官發(fā)生順序有四種情況：愈傷組織的器官發(fā)生順序有四種情況：l（1）愈傷組織僅有根或芽器官的分別形成，）愈傷組織僅有根或芽器官的分別形成，即無根的芽或無芽的根；即無根的芽或無芽的根；l（2）先長芽，后長根，）先長芽，后長根，多數(shù)情況多數(shù)情況；l（3）先長根，再從根的基部長芽。這種情況）先長根，再從根的基部長芽。這種情況較難誘導(dǎo)芽的形成，尤其對于單子葉植物；較難誘導(dǎo)芽的形成，尤其對于單子葉植物；l（4）先在愈傷組織的鄰近不同部位分別形成）先在愈傷組織的鄰近不同部位分別形成芽和根，然后兩者結(jié)合起來形成一株植株。芽和根，然后兩者結(jié)合起來形成一株植株。第三節(jié)愈傷組

16、織的形態(tài)發(fā)生第三節(jié)愈傷組織的形態(tài)發(fā)生愈傷組織愈傷組織芽分化芽分化再生苗再生苗第三節(jié)第三節(jié) 愈傷組織的形態(tài)發(fā)生愈傷組織的形態(tài)發(fā)生小麥的形態(tài)發(fā)生小麥的形態(tài)發(fā)生試管苗試管苗胚狀體（胚狀體（embryoid）：）：指在組織培指在組織培養(yǎng)中，由一個非合子細胞養(yǎng)中，由一個非合子細胞( (體細胞體細胞) )，經(jīng)胚胎發(fā)生和胚胎發(fā)育過程（經(jīng)過經(jīng)胚胎發(fā)生和胚胎發(fā)育過程（經(jīng)過原胚、球形胚、心形胚、魚雷胚和原胚、球形胚、心形胚、魚雷胚和子葉胚子葉胚5 5個時期），形成具有雙極個時期），形成具有雙極性的胚狀結(jié)構(gòu)。性的胚狀結(jié)構(gòu)。第三節(jié)第三節(jié) 愈傷組織的形態(tài)發(fā)生愈傷組織的形態(tài)發(fā)生二、胚狀體方式（二、胚狀體方式（somati

17、c embryo）注意：體細胞胚注意：體細胞胚1、不同于合子胚不同于合子胚2、不同于孤雌不同于孤雌/雄胚雄胚3、不同于器官發(fā)生方式形成的幼苗不同于器官發(fā)生方式形成的幼苗第三節(jié)第三節(jié) 愈傷組織的形態(tài)發(fā)生愈傷組織的形態(tài)發(fā)生胚狀體與合子胚的比較胚狀體與合子胚的比較:合子胚合子胚胚狀體胚狀體質(zhì)量質(zhì)量萌發(fā)率高，質(zhì)量好萌發(fā)率高，質(zhì)量好萌發(fā)率低，質(zhì)量差萌發(fā)率低，質(zhì)量差來源來源受精卵受精卵體細胞體細胞胚柄胚柄有，明顯有，明顯即使有也不明顯即使有也不明顯形態(tài)形態(tài)固定，體積相對較小固定，體積相對較小復(fù)雜，常有兩個以上的子葉，復(fù)雜，常有兩個以上的子葉，體積較大體積較大變異率變異率低低高高第三節(jié)第三節(jié) 愈傷組織的形態(tài)

18、發(fā)生愈傷組織的形態(tài)發(fā)生由外植體經(jīng)胚狀體形成完整植株的過程：由外植體經(jīng)胚狀體形成完整植株的過程：外植體外植體脫脫分分化化愈傷組織愈傷組織胚狀體胚狀體再生植株再生植株第三節(jié)第三節(jié) 愈傷組織的形態(tài)發(fā)生愈傷組織的形態(tài)發(fā)生胚狀體發(fā)生途徑與器官發(fā)生途徑形成植株的區(qū)別胚狀體發(fā)生途徑與器官發(fā)生途徑形成植株的區(qū)別:l胚狀體胚狀體具有兩極性具有兩極性，即有莖端和根端。，即有莖端和根端。l胚狀體的胚狀體的維管組織與外植體的維管組織無解維管組織與外植體的維管組織無解剖結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系剖結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系。l胚狀體胚狀體維管組織的分布是獨立的維管組織的分布是獨立的“Y”Y”字形字形。第三節(jié)第三節(jié) 愈傷組織的形態(tài)發(fā)生愈傷組織的形態(tài)發(fā)生體細胞胚發(fā)生與器官發(fā)生體細胞胚發(fā)生與器官發(fā)生第三節(jié)第三節(jié) 愈傷組織的形態(tài)發(fā)生愈傷組織的形態(tài)發(fā)生胚狀體方式比不定芽方式有更多的優(yōu)點：胚狀體方式比不定芽方式有更多的優(yōu)點：l胚狀體產(chǎn)生的數(shù)量比不定芽多；胚狀體產(chǎn)生的數(shù)量比不定芽多；l胚狀體可以制成人工種子，便于運輸和胚狀體可以制成人工種子，便于運輸和保存保存；l胚狀體的有性后代遺傳性更接近母體植株。胚狀體的有性后代遺傳性更接近母體植株。第三節(jié)第三節(jié) 愈傷組織的形態(tài)發(fā)生愈傷組織的形態(tài)發(fā)生第四節(jié)第四節(jié) 愈傷組織培養(yǎng)的應(yīng)用愈傷組織培養(yǎng)的應(yīng)用1 1、加快了園藝植物新品種和良種繁