植物組織培養(yǎng)的原理及特點(diǎn)

1、第二章第二章 植物組織培養(yǎng)的原理及特點(diǎn)植物組織培養(yǎng)的原理及特點(diǎn) 1. 植物細(xì)胞的全能性（植物細(xì)胞的全能性（totipotency)及全能性的實(shí)現(xiàn)及全能性的實(shí)現(xiàn) 根據(jù)細(xì)胞理論，細(xì)胞是生物有機(jī)體的根據(jù)細(xì)胞理論，細(xì)胞是生物有機(jī)體的基本結(jié)構(gòu)單位，特別是基本結(jié)構(gòu)單位，特別是植物細(xì)胞又是在生植物細(xì)胞又是在生理上，發(fā)育上具有潛在全能性的單位。理上，發(fā)育上具有潛在全能性的單位。 所謂所謂細(xì)胞全能性細(xì)胞全能性: :是指植物的每個(gè)細(xì)是指植物的每個(gè)細(xì)胞都具有該植物的胞都具有該植物的全部遺傳信息全部遺傳信息和和發(fā)育成發(fā)育成完整植株完整植株的能力。的能力。 換句話說，細(xì)胞的全能性是一個(gè)植物換句話說，細(xì)胞的全能性是一個(gè)植

2、物細(xì)胞產(chǎn)生一個(gè)完整植株的固有能力，不管細(xì)胞產(chǎn)生一個(gè)完整植株的固有能力，不管是性細(xì)胞還是體細(xì)胞，在特定環(huán)境下仍能是性細(xì)胞還是體細(xì)胞，在特定環(huán)境下仍能進(jìn)行表達(dá)，而產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立完整的個(gè)體。進(jìn)行表達(dá)，而產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立完整的個(gè)體。 植物細(xì)胞的全能性的具體含義植物細(xì)胞的全能性的具體含義 在植物的生長(zhǎng)發(fā)育中，從一個(gè)在植物的生長(zhǎng)發(fā)育中，從一個(gè)受精卵受精卵，以后可產(chǎn)生具有完整形態(tài)和結(jié)構(gòu)，以后可產(chǎn)生具有完整形態(tài)和結(jié)構(gòu)機(jī)能的植株，這是全能性，是該受精卵具有該物種全部遺傳信息的表現(xiàn)。機(jī)能的植株，這是全能性，是該受精卵具有該物種全部遺傳信息的表現(xiàn)。 植物的植物的體細(xì)胞體細(xì)胞是從合子的有絲分裂產(chǎn)生的，也具有全能性，具備著遺

3、傳是從合子的有絲分裂產(chǎn)生的，也具有全能性，具備著遺傳信息的傳遞，轉(zhuǎn)錄和翻譯的能力。在一個(gè)完整的植株上，某部分的體細(xì)胞只信息的傳遞，轉(zhuǎn)錄和翻譯的能力。在一個(gè)完整的植株上，某部分的體細(xì)胞只表現(xiàn)一定的形態(tài)，承受一定的功能，這是由于它們受到具體器官和組織的束表現(xiàn)一定的形態(tài)，承受一定的功能，這是由于它們受到具體器官和組織的束縛，但其遺傳潛力并沒有喪失縛，但其遺傳潛力并沒有喪失 差差 異：異：受精卵的全能性最高受精卵的全能性最高 。 受精卵分化后的細(xì)胞中，體細(xì)胞的全能性比生殖細(xì)胞的低。受精卵分化后的細(xì)胞中，體細(xì)胞的全能性比生殖細(xì)胞的低。 植物細(xì)胞在什么條件下表現(xiàn)出全能性呢植物細(xì)胞在什么條件下表現(xiàn)出全能性呢

4、? ? 一旦脫離原來所在的器官和組織，處于一旦脫離原來所在的器官和組織，處于離體狀態(tài)時(shí)，離體狀態(tài)時(shí)，在一定的營養(yǎng)在一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件的作用下，就可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完物質(zhì)、激素和其他外界條件的作用下，就可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整的植株。整的植株。 人工條件下實(shí)現(xiàn)的這一過程，就是人工條件下實(shí)現(xiàn)的這一過程，就是植物組織培養(yǎng)。植物組織培養(yǎng)。 生物體內(nèi)的細(xì)胞為什么沒有表現(xiàn)出全能性生物體內(nèi)的細(xì)胞為什么沒有表現(xiàn)出全能性, ,而是分化成不同的組織、而是分化成不同的組織、器官器官? ? 基因在特定時(shí)間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果?；蛟谔囟〞r(shí)間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果。n高等植物是由

5、無數(shù)不同形態(tài)、不同生理生化特點(diǎn)及執(zhí)行不同功能的高等植物是由無數(shù)不同形態(tài)、不同生理生化特點(diǎn)及執(zhí)行不同功能的細(xì)胞構(gòu)成：一部分細(xì)胞繼續(xù)保持分生能力，如細(xì)胞構(gòu)成：一部分細(xì)胞繼續(xù)保持分生能力，如分生組織分生組織；另一部分；另一部分細(xì)胞逐漸分化失去分生能力而執(zhí)行其他功能，處于不分裂狀態(tài)，細(xì)胞逐漸分化失去分生能力而執(zhí)行其他功能，處于不分裂狀態(tài)，如如永久組織永久組織。n植物組織培養(yǎng)不僅能使處于分生狀態(tài)的細(xì)胞繼續(xù)保持分裂能力，同植物組織培養(yǎng)不僅能使處于分生狀態(tài)的細(xì)胞繼續(xù)保持分裂能力，同時(shí)也可使永久組織恢復(fù)分裂能力，如同生殖細(xì)胞或合子胚一樣。時(shí)也可使永久組織恢復(fù)分裂能力，如同生殖細(xì)胞或合子胚一樣。n一個(gè)已分化的細(xì)

6、胞若要表現(xiàn)其全能性：一個(gè)已分化的細(xì)胞若要表現(xiàn)其全能性： 首先要經(jīng)歷首先要經(jīng)歷脫分化脫分化過程，然后再經(jīng)歷過程，然后再經(jīng)歷分化分化過程。過程。植物細(xì)胞全能性的實(shí)現(xiàn)植物細(xì)胞全能性的實(shí)現(xiàn) 植物細(xì)胞的脫分化植物細(xì)胞的脫分化 一個(gè)已停止分裂的成熟細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚鸂顟B(tài)并形成未分化的愈傷組織的一個(gè)已停止分裂的成熟細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚鸂顟B(tài)并形成未分化的愈傷組織的現(xiàn)象叫現(xiàn)象叫脫分化。脫分化。即原已分化并具有一定功能的植物細(xì)胞脫離原有軌道，失去即原已分化并具有一定功能的植物細(xì)胞脫離原有軌道，失去原有狀態(tài)和功能而回復(fù)到能分裂和增殖的愈傷組織狀態(tài)，這就是植物組織培原有狀態(tài)和功能而回復(fù)到能分裂和增殖的愈傷組織狀態(tài)，這就是植物組

7、織培養(yǎng)中的去分化或脫分化過程。組織培養(yǎng)中，利用特定的條件，促進(jìn)細(xì)胞脫分養(yǎng)中的去分化或脫分化過程。組織培養(yǎng)中，利用特定的條件，促進(jìn)細(xì)胞脫分化，化，脫分化（脫分化（dedifferentiation): 脫分化過程的難易與植物種類、組織和細(xì)胞狀態(tài)有關(guān)脫分化過程的難易與植物種類、組織和細(xì)胞狀態(tài)有關(guān)。u一般單子葉植物和裸子植物比雙子葉植物難；一般單子葉植物和裸子植物比雙子葉植物難；u成年細(xì)胞和組織比幼年細(xì)胞和組織難；成年細(xì)胞和組織比幼年細(xì)胞和組織難；u單倍體細(xì)胞比二倍體細(xì)胞難。單倍體細(xì)胞比二倍體細(xì)胞難。植物細(xì)胞的脫分化的難易植物細(xì)胞的脫分化的難易植物細(xì)胞的再分化植物細(xì)胞的再分化 把原已分化的細(xì)胞，經(jīng)脫

8、分化培養(yǎng)后再次進(jìn)行分化的現(xiàn)象叫把原已分化的細(xì)胞，經(jīng)脫分化培養(yǎng)后再次進(jìn)行分化的現(xiàn)象叫再分化。再分化。 再分化有兩種方式：一種是器官發(fā)生，一種是胚胎發(fā)生。再分化有兩種方式：一種是器官發(fā)生，一種是胚胎發(fā)生。 在大多數(shù)情況下，在大多數(shù)情況下，再分化過程是在愈傷組織細(xì)胞中發(fā)生的再分化過程是在愈傷組織細(xì)胞中發(fā)生的, ,但在有但在有些情況下，再分化可以直接發(fā)生于脫分化的細(xì)胞中，無須經(jīng)歷愈傷組些情況下，再分化可以直接發(fā)生于脫分化的細(xì)胞中，無須經(jīng)歷愈傷組織階段。織階段。 再分化（再分化（redifferentiation): 植物細(xì)胞實(shí)現(xiàn)全能性的過程植物細(xì)胞實(shí)現(xiàn)全能性的過程 經(jīng)脫分化的組織或細(xì)胞在一定的培養(yǎng)條件

9、下具有轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)脫分化的組織或細(xì)胞在一定的培養(yǎng)條件下具有轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N不同細(xì)胞類型的能力。各種不同細(xì)胞類型的能力。切取的植物組織、器官和細(xì)胞，切取的植物組織、器官和細(xì)胞，在人工培養(yǎng)條件下，可促進(jìn)在人工培養(yǎng)條件下，可促進(jìn)脫分化脫分化，產(chǎn)生愈傷組織，然后經(jīng)，產(chǎn)生愈傷組織，然后經(jīng)過繼代培養(yǎng)，通過人為控制又可產(chǎn)生分化，即過繼代培養(yǎng)，通過人為控制又可產(chǎn)生分化，即再分化再分化，產(chǎn)生，產(chǎn)生分生組織，繼而進(jìn)行形態(tài)建成，最終分化出各器官，產(chǎn)生完分生組織，繼而進(jìn)行形態(tài)建成，最終分化出各器官，產(chǎn)生完整植株。整植株。 圖示圖示: :備注：備注：在有些情況下，再分化在有些情況下，再分化也可不經(jīng)愈傷組織階段，而直也可不經(jīng)愈傷組

10、織階段，而直接發(fā)生于脫分化的細(xì)胞。接發(fā)生于脫分化的細(xì)胞。外植體外植體愈傷組織愈傷組織生長(zhǎng)點(diǎn)生長(zhǎng)點(diǎn)根、莖、葉根、莖、葉 或胚狀體或胚狀體小植株小植株脫分化脫分化再分化再分化生生 長(zhǎng)長(zhǎng)小結(jié)小結(jié)n應(yīng)當(dāng)著重指出的是，對(duì)于植物細(xì)胞來說，應(yīng)當(dāng)著重指出的是，對(duì)于植物細(xì)胞來說，全能性是一個(gè)相當(dāng)基本的屬性，全能性是一個(gè)相當(dāng)基本的屬性，但全能性只是一種可能性但全能性只是一種可能性n要把這種可能性變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)性必須滿足兩個(gè)條件：要把這種可能性變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)性必須滿足兩個(gè)條件：一是要把這些細(xì)胞從植物一是要把這些細(xì)胞從植物體其余部分的抑制性的影響下解脫出來，即處于體其余部分的抑制性的影響下解脫出來，即處于離體狀態(tài)離體狀態(tài)；二是要

11、給予它；二是要給予它們適當(dāng)?shù)拇碳?，即給予它們一定的們適當(dāng)?shù)拇碳?，即給予它們一定的營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)，并使它們受到一定的，并使它們受到一定的激素激素的的作用作用. .n一個(gè)已分化的細(xì)胞若要表現(xiàn)其全能性一個(gè)已分化的細(xì)胞若要表現(xiàn)其全能性: :首先要經(jīng)歷首先要經(jīng)歷脫分化脫分化過程，然后再經(jīng)歷過程，然后再經(jīng)歷分化分化過程。過程。2. 植物離體分化過程的類型植物離體分化過程的類型 1978年，羅士韋根據(jù)植物組織培養(yǎng)再分化過程的不同年，羅士韋根據(jù)植物組織培養(yǎng)再分化過程的不同，將其劃分為以下五種類型：將其劃分為以下五種類型： 無菌短枝型無菌短枝型 叢生芽增殖型叢生芽增殖型 器官發(fā)生型器官發(fā)生型 胚狀體發(fā)生型胚狀

12、體發(fā)生型 原球莖發(fā)生型原球莖發(fā)生型具體做法是：具體做法是：將待將待繁殖的材料繁殖的材料剪成帶剪成帶一葉的單芽莖段一葉的單芽莖段，轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)入成成苗培養(yǎng)基苗培養(yǎng)基，一定時(shí)間后可，一定時(shí)間后可成苗成苗，再剪成帶一葉的單芽莖段，再剪成帶一葉的單芽莖段，繼繼代代又可成苗。又可成苗。特點(diǎn)：特點(diǎn)：該方法一次成苗，遺傳性狀穩(wěn)定，培養(yǎng)過程簡(jiǎn)單，適用該方法一次成苗，遺傳性狀穩(wěn)定，培養(yǎng)過程簡(jiǎn)單，適用范圍大，移栽容易成活。范圍大，移栽容易成活。實(shí)例：實(shí)例：這是葡萄試管苗繁殖最常用的，也是其它方法最后階段這是葡萄試管苗繁殖最常用的，也是其它方法最后階段的常用方法，但繁殖初期速度較慢。的常用方法，但繁殖初期速度較慢。 2

13、.1 無菌短枝型無菌短枝型無菌短枝無菌短枝切切割割2.2 叢生芽增殖型叢生芽增殖型n方法：方法：莖尖或初代培養(yǎng)的芽，在適宜的培養(yǎng)基上誘導(dǎo)，不莖尖或初代培養(yǎng)的芽，在適宜的培養(yǎng)基上誘導(dǎo)，不斷發(fā)生腋芽，而成叢生芽，然后轉(zhuǎn)入生根培養(yǎng)基，誘導(dǎo)生根斷發(fā)生腋芽，而成叢生芽，然后轉(zhuǎn)入生根培養(yǎng)基，誘導(dǎo)生根成苗，擴(kuò)大繁殖。成苗，擴(kuò)大繁殖。n特點(diǎn)：特點(diǎn)：這種方法從芽到芽，遺傳性狀穩(wěn)定，繁殖速度快，這種方法從芽到芽，遺傳性狀穩(wěn)定，繁殖速度快，是莖尖培養(yǎng)和脫毒苗初期必由之路，但過程較復(fù)雜，品種之是莖尖培養(yǎng)和脫毒苗初期必由之路，但過程較復(fù)雜，品種之間的差異較大。間的差異較大。芽（單芽、叢芽）芽（單芽、叢芽） 叢生芽叢生芽

14、分分離離noimage頂芽頂芽腋芽腋芽叢生芽的發(fā)育叢生芽的發(fā)育i inoimage微型扦插微型扦插頂芽頂芽ctkctk刺激刺激 帶芽的帶芽的 莖切段莖切段 側(cè)芽側(cè)芽接種培養(yǎng)接種培養(yǎng)形成的莖梢節(jié)長(zhǎng)，直形成的莖梢節(jié)長(zhǎng)，直立向上呈小灌木叢狀立向上呈小灌木叢狀獲得較多嫩莖梢獲得較多嫩莖梢莖段培養(yǎng)莖段培養(yǎng)繼代擴(kuò)繁繼代擴(kuò)繁試管苗試管苗生根培養(yǎng)生根培養(yǎng)無愈傷組織產(chǎn)生無愈傷組織產(chǎn)生初代初代繼代繼代叢生芽的發(fā)育叢生芽的發(fā)育iiii 2.3 器官發(fā)生型器官發(fā)生型方法：從植物葉片、子房、花藥、胚珠、葉柄等，誘導(dǎo)出方法：從植物葉片、子房、花藥、胚珠、葉柄等，誘導(dǎo)出愈傷愈傷組織組織，從愈傷組織上誘導(dǎo)，從愈傷組織上誘導(dǎo)不

15、定芽不定芽，進(jìn)一步發(fā)育，形成，進(jìn)一步發(fā)育，形成完整植株完整植株特點(diǎn)：特點(diǎn)：這種方法從原來成熟組織上重新誘導(dǎo)出分生組織，發(fā)生這種方法從原來成熟組織上重新誘導(dǎo)出分生組織，發(fā)生單芽或叢生芽，可擴(kuò)大繁殖，也可創(chuàng)造有益突變體體，但可能單芽或叢生芽，可擴(kuò)大繁殖，也可創(chuàng)造有益突變體體，但可能會(huì)發(fā)生變異，用于良種繁殖時(shí)應(yīng)注意。會(huì)發(fā)生變異，用于良種繁殖時(shí)應(yīng)注意。noimage愈傷組織培養(yǎng)愈傷組織培養(yǎng)愈傷組織愈傷組織具分裂能力的細(xì)胞具分裂能力的細(xì)胞已分化細(xì)胞已分化細(xì)胞脫分化脫分化 繼繼 代代愈傷組織愈傷組織 分分 裂裂誘導(dǎo)期誘導(dǎo)期分裂期分裂期形成期形成期noimage愈傷組織誘導(dǎo)期愈傷組織誘導(dǎo)期 誘導(dǎo)期誘導(dǎo)期是外

16、植體細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞分裂的準(zhǔn)備時(shí)期，是愈傷組織形成的是外植體細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞分裂的準(zhǔn)備時(shí)期，是愈傷組織形成的起點(diǎn)。起點(diǎn)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：處在靜止?fàn)顟B(tài)的成熟細(xì)胞通過一些刺激因素和激素的誘導(dǎo)作處在靜止?fàn)顟B(tài)的成熟細(xì)胞通過一些刺激因素和激素的誘導(dǎo)作用，使其細(xì)胞內(nèi)合成代謝活動(dòng)加強(qiáng)，迅速進(jìn)行蛋白質(zhì)和核酸物質(zhì)的合成，用，使其細(xì)胞內(nèi)合成代謝活動(dòng)加強(qiáng)，迅速進(jìn)行蛋白質(zhì)和核酸物質(zhì)的合成，rna含量迅速增加，細(xì)胞核體積明顯增大，細(xì)胞大小變化不大。含量迅速增加，細(xì)胞核體積明顯增大，細(xì)胞大小變化不大。 誘導(dǎo)期的長(zhǎng)短，因植物種類、外植體的生理狀況和外部因素而異。誘導(dǎo)期的長(zhǎng)短，因植物種類、外植體的生理狀況和外部因素而異。 外源生長(zhǎng)物質(zhì)

17、對(duì)誘導(dǎo)細(xì)胞開始分裂效果最好。最常用的有外源生長(zhǎng)物質(zhì)對(duì)誘導(dǎo)細(xì)胞開始分裂效果最好。最常用的有2,4-d、naa、iaa和細(xì)胞分裂素等。和細(xì)胞分裂素等。noimage愈傷組織分裂期愈傷組織分裂期 指細(xì)胞通過一分為二的分裂，指細(xì)胞通過一分為二的分裂，不斷增生子細(xì)胞，即發(fā)生脫分化的不斷增生子細(xì)胞，即發(fā)生脫分化的過程。過程。特征：特征：細(xì)胞分裂快，細(xì)胞體積迅速細(xì)胞分裂快，細(xì)胞體積迅速變小當(dāng)細(xì)胞體積最小，細(xì)胞核和變小當(dāng)細(xì)胞體積最小，細(xì)胞核和核仁最大，細(xì)胞內(nèi)無大液泡，核仁最大，細(xì)胞內(nèi)無大液泡，rna含量最高時(shí)，標(biāo)志細(xì)胞分裂含量最高時(shí)，標(biāo)志細(xì)胞分裂進(jìn)入了高峰期進(jìn)入了高峰期noimage愈傷組織愈傷組織形成期形成

18、期形成期形成期是指外植體細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)期和分裂是指外植體細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)期和分裂期后形成無序結(jié)構(gòu)的愈傷組織。期后形成無序結(jié)構(gòu)的愈傷組織。特征：特征：細(xì)胞的平均大小相對(duì)穩(wěn)定，不再減細(xì)胞的平均大小相對(duì)穩(wěn)定，不再減小細(xì)胞分裂由原來局限在組織外緣的平小細(xì)胞分裂由原來局限在組織外緣的平周分裂轉(zhuǎn)為組織內(nèi)部的較深層局部細(xì)胞的周分裂轉(zhuǎn)為組織內(nèi)部的較深層局部細(xì)胞的分裂分裂, , 形成瘤狀結(jié)構(gòu)的外表和內(nèi)部分化；形成瘤狀結(jié)構(gòu)的外表和內(nèi)部分化；出現(xiàn)多種類型的細(xì)胞。出現(xiàn)多種類型的細(xì)胞。脫分化脫分化分分 化化愈傷組織愈傷組織芽、芽叢芽、芽叢切割芽叢切割芽叢 繼代培養(yǎng)繼代培養(yǎng)大量芽叢大量芽叢試管苗試管苗生根培養(yǎng)生根培養(yǎng)外植體外植

19、體初代初代繼代繼代不定芽的發(fā)育不定芽的發(fā)育 2.4 胚狀體發(fā)生型胚狀體發(fā)生型 指由培養(yǎng)細(xì)胞誘導(dǎo)分化出具胚芽、胚根、胚軸的胚狀結(jié)指由培養(yǎng)細(xì)胞誘導(dǎo)分化出具胚芽、胚根、胚軸的胚狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而長(zhǎng)成完整植株。我們把由愈傷組織的類似薄壁組織構(gòu)，進(jìn)而長(zhǎng)成完整植株。我們把由愈傷組織的類似薄壁組織細(xì)胞不經(jīng)有性過程而直接產(chǎn)生類似胚的這一結(jié)構(gòu)，稱為細(xì)胞不經(jīng)有性過程而直接產(chǎn)生類似胚的這一結(jié)構(gòu)，稱為胚狀胚狀體。體。胚狀體胚狀體 (somatic embryo):胚狀體胚狀體在外觀上，這種方式和不定芽均有光滑、圓形突起的形狀。在外觀上，這種方式和不定芽均有光滑、圓形突起的形狀。noimage外外 植植 體體愈傷組織愈傷組織

20、小孢子小孢子游離單細(xì)胞游離單細(xì)胞器官器官胚胚 狀狀 體體試試 管管 苗苗體細(xì)胞胚狀體的發(fā)育體細(xì)胞胚狀體的發(fā)育n特點(diǎn)：特點(diǎn)：這種胚狀體具有數(shù)量多，結(jié)構(gòu)完整，易成苗和繁殖這種胚狀體具有數(shù)量多，結(jié)構(gòu)完整，易成苗和繁殖速度快的特點(diǎn)，是植物離體無性繁殖最快的方法，也是人速度快的特點(diǎn)，是植物離體無性繁殖最快的方法，也是人工種子和細(xì)胞工程的前提，受到國內(nèi)外的普遍重視。工種子和細(xì)胞工程的前提，受到國內(nèi)外的普遍重視。n注意：注意：能誘導(dǎo)胚狀體的植物種類及品種還不多，其發(fā)生機(jī)能誘導(dǎo)胚狀體的植物種類及品種還不多，其發(fā)生機(jī)理尚不清楚，有的還存在一定變異，應(yīng)先經(jīng)試驗(yàn)后才能在理尚不清楚，有的還存在一定變異，應(yīng)先經(jīng)試驗(yàn)后才

21、能在生產(chǎn)上大量應(yīng)用。生產(chǎn)上大量應(yīng)用。胚狀體發(fā)生型特點(diǎn)胚狀體發(fā)生型特點(diǎn)noimage原球莖特點(diǎn)原球莖特點(diǎn): : 縮短的、呈珠粒狀的、由胚性縮短的、呈珠粒狀的、由胚性細(xì)胞組成的、類似嫩莖的器官。細(xì)胞組成的、類似嫩莖的器官。2.5 原球莖發(fā)生型原球莖發(fā)生型 原球莖發(fā)生型原球莖發(fā)生型 大部分蘭花的培養(yǎng)屬于這一類型。大部分蘭花的培養(yǎng)屬于這一類型。原球莖是一種類胚原球莖是一種類胚組織，組織，培養(yǎng)蘭花類的莖尖或腋芽可直接產(chǎn)生原球莖，繼而培養(yǎng)蘭花類的莖尖或腋芽可直接產(chǎn)生原球莖，繼而分化成植株，也可以繼代增殖產(chǎn)生新的原球莖，這取決于分化成植株，也可以繼代增殖產(chǎn)生新的原球莖，這取決于培養(yǎng)條件和培養(yǎng)基。培養(yǎng)條件和培

22、養(yǎng)基。3.植物組織培養(yǎng)的特點(diǎn)植物組織培養(yǎng)的特點(diǎn)3.1 培養(yǎng)材料經(jīng)濟(jì)培養(yǎng)材料經(jīng)濟(jì)3.2 培養(yǎng)條件可人為控制培養(yǎng)條件可人為控制3.3 生長(zhǎng)周期短，繁殖率高生長(zhǎng)周期短，繁殖率高3.4 管理方便，利于自動(dòng)化控制管理方便，利于自動(dòng)化控制植物組織培養(yǎng)的特點(diǎn)植物組織培養(yǎng)的特點(diǎn)3.1 培養(yǎng)材料經(jīng)濟(jì)培養(yǎng)材料經(jīng)濟(jì) 由于植物細(xì)胞具有全能性，故單個(gè)或小塊組織細(xì)胞培養(yǎng)由于植物細(xì)胞具有全能性，故單個(gè)或小塊組織細(xì)胞培養(yǎng)即可再生植株，這在研究上有重大價(jià)值。即可再生植株，這在研究上有重大價(jià)值。 在生產(chǎn)實(shí)踐中，由于取材少，培養(yǎng)效果好，對(duì)于新品在生產(chǎn)實(shí)踐中，由于取材少，培養(yǎng)效果好，對(duì)于新品種的推廣和良種復(fù)壯更新，都有重大的實(shí)踐意義

23、。種的推廣和良種復(fù)壯更新，都有重大的實(shí)踐意義。3.2 培養(yǎng)條件可以人為控制培養(yǎng)條件可以人為控制 組織培養(yǎng)采用的植物材料完全是在人為提供的培養(yǎng)基質(zhì)和組織培養(yǎng)采用的植物材料完全是在人為提供的培養(yǎng)基質(zhì)和小氣候環(huán)境條件下進(jìn)行生長(zhǎng)，擺脫了大自然中四季、晝夜的變小氣候環(huán)境條件下進(jìn)行生長(zhǎng)，擺脫了大自然中四季、晝夜的變化以及災(zāi)害性氣候的不利影響，且條件均一，對(duì)植物生長(zhǎng)極為化以及災(zāi)害性氣候的不利影響，且條件均一，對(duì)植物生長(zhǎng)極為有利，便于穩(wěn)定地進(jìn)行周年培養(yǎng)生產(chǎn)。有利，便于穩(wěn)定地進(jìn)行周年培養(yǎng)生產(chǎn)。 培養(yǎng)條件可以人為加以控制培養(yǎng)條件可以人為加以控制3.3 生長(zhǎng)周期短，繁殖率高生長(zhǎng)周期短，繁殖率高 植物組織培養(yǎng)是由于人

24、為控制培養(yǎng)條件，根據(jù)不同植物不植物組織培養(yǎng)是由于人為控制培養(yǎng)條件，根據(jù)不同植物不同部位的不同要求而提供不同的培養(yǎng)條件，因此生長(zhǎng)較快。另同部位的不同要求而提供不同的培養(yǎng)條件，因此生長(zhǎng)較快。另外，植株也比較小，往往外，植株也比較小，往往2030d為一個(gè)周期。為一個(gè)周期。 所以，雖然植物組織培養(yǎng)需要一定設(shè)備及能源消耗，但由所以，雖然植物組織培養(yǎng)需要一定設(shè)備及能源消耗，但由于植物材料能按幾何級(jí)數(shù)繁殖生產(chǎn)，故總體來說成本低廉，且于植物材料能按幾何級(jí)數(shù)繁殖生產(chǎn)，故總體來說成本低廉，且能及時(shí)提供規(guī)格一致的優(yōu)質(zhì)種苗或脫病毒種苗。能及時(shí)提供規(guī)格一致的優(yōu)質(zhì)種苗或脫病毒種苗。 繁殖系數(shù)大，培養(yǎng)周期短繁殖系數(shù)大，培養(yǎng)

25、周期短3.4 管理方便，利于工廠化生產(chǎn)和自動(dòng)化控制管理方便，利于工廠化生產(chǎn)和自動(dòng)化控制 植物組織培養(yǎng)是在一定的場(chǎng)所和環(huán)境下，人為提供一定的植物組織培養(yǎng)是在一定的場(chǎng)所和環(huán)境下，人為提供一定的溫度、光照、濕度、營養(yǎng)、激素等條件，既利于高度集約化和溫度、光照、濕度、營養(yǎng)、激素等條件，既利于高度集約化和高密度工廠化生產(chǎn)，也利于自動(dòng)化控制生產(chǎn)。它是未來農(nóng)業(yè)工高密度工廠化生產(chǎn)，也利于自動(dòng)化控制生產(chǎn)。它是未來農(nóng)業(yè)工廠化育苗的發(fā)展方向。廠化育苗的發(fā)展方向。管理方便，有利于實(shí)現(xiàn)工管理方便，有利于實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)廠化生產(chǎn)和自動(dòng)化控制和自動(dòng)化控制4.1 植物所需必需元素的生理作用植物所需必需元素的生理作用 植物需要若

26、干礦質(zhì)元素、氣體元素及某些生理活性物質(zhì)等來維持自己的植物需要若干礦質(zhì)元素、氣體元素及某些生理活性物質(zhì)等來維持自己的生存，這些必需元素有四個(gè)方面的生理作用：生存，這些必需元素有四個(gè)方面的生理作用： 作為結(jié)構(gòu)物質(zhì)參與機(jī)體的建造、如作為結(jié)構(gòu)物質(zhì)參與機(jī)體的建造、如c、h、o、n等。等。 構(gòu)成特殊的生理活性物質(zhì)，在代謝中起調(diào)節(jié)作用，構(gòu)成特殊的生理活性物質(zhì)，在代謝中起調(diào)節(jié)作用， 如如vb族等。族等。 維持離子濃度的平衡，電荷平衡，膠體平衡等。維持離子濃度的平衡，電荷平衡，膠體平衡等。 影響器官的形態(tài)發(fā)生和建成，如影響器官的形態(tài)發(fā)生和建成，如k、fe等。等。 4. 植物組織培養(yǎng)所需營養(yǎng)與環(huán)境條件植物組織培養(yǎng)

27、所需營養(yǎng)與環(huán)境條件4.2 植物組織培養(yǎng)所需營養(yǎng)與環(huán)境條件植物組織培養(yǎng)所需營養(yǎng)與環(huán)境條件 植物組織培養(yǎng)需要一定的營養(yǎng)及環(huán)境條件，主要包括以下植物組織培養(yǎng)需要一定的營養(yǎng)及環(huán)境條件，主要包括以下八方面內(nèi)容：八方面內(nèi)容： 4.2.1 無機(jī)營養(yǎng)無機(jī)營養(yǎng) 4.2.5 能源和滲透壓能源和滲透壓 4.2.2 有機(jī)營養(yǎng)有機(jī)營養(yǎng) 4.2.6 其它成分其它成分 4.2.3 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì) 4.2.7 溫溫 度度 4.2.4 瓊瓊 脂脂 4.2.8 光光 照照4.2.1 無機(jī)營養(yǎng)無機(jī)營養(yǎng) 無機(jī)營養(yǎng)無機(jī)營養(yǎng)在植物發(fā)育中非常重要，鎂在植物發(fā)育中非常重要，鎂mg是葉綠素分子的一部分，鈣是葉綠素分子的一部分

28、，鈣ca是細(xì)胞壁的組分之一，氮是細(xì)胞壁的組分之一，氮n是各種氨基酸、維生素、蛋白質(zhì)和核酸的重要是各種氨基酸、維生素、蛋白質(zhì)和核酸的重要組成部分。此外，鐵組成部分。此外，鐵fe、鉬、鉬mo、鋅、鋅zn等是某些酶的組成部分，植物除了等是某些酶的組成部分，植物除了c、h、o外，已知還有外，已知還有12種元素對(duì)于植物的生長(zhǎng)是必需的，它們是種元素對(duì)于植物的生長(zhǎng)是必需的，它們是n、p、k、ca、mg、s、fe、mn、cu、zn、b、ai。 其中前其中前6種元素需要的數(shù)量大，因此稱為種元素需要的數(shù)量大，因此稱為大量元素大量元素或主要元素（一般或主要元素（一般指濃度大于指濃度大于0.5mmol/l）；后）；后

29、6種元素需要的數(shù)量較小，因此稱為種元素需要的數(shù)量較小，因此稱為微量元素微量元素或次要元素（一般指濃度小于或次要元素（一般指濃度小于0.5mmol/l）。）。 4.2.2 有機(jī)營養(yǎng)有機(jī)營養(yǎng)n植物組織培養(yǎng)中，經(jīng)常使用的維生素及其作用：植物組織培養(yǎng)中，經(jīng)常使用的維生素及其作用：vc： 防止組織褐化；防止組織褐化；vb1：與愈傷組織的產(chǎn)生和生活力有關(guān)；：與愈傷組織的產(chǎn)生和生活力有關(guān)；vb6：促進(jìn)根的生長(zhǎng)；：促進(jìn)根的生長(zhǎng)；煙酸：促進(jìn)胚的發(fā)育；煙酸：促進(jìn)胚的發(fā)育；肌醇：利于胚和芽的形成。肌醇：利于胚和芽的形成。維生素類維生素類 氨基酸：是重要的有機(jī)氮源。氨基酸：是重要的有機(jī)氮源。(1)甘氨酸甘氨酸 (2)

30、絲氨酸絲氨酸 (3)酪氨酸酪氨酸氨基酸類氨基酸類(4)谷氨酰胺谷氨酰胺(5)水解酪蛋白水解酪蛋白(ch) (6)水解乳蛋白水解乳蛋白(lh)有機(jī)添加物有機(jī)添加物椰乳椰乳 香蕉香蕉馬鈴薯馬鈴薯 酵母提取液酵母提取液 麥芽提取液麥芽提取液 蘋果汁蘋果汁 番茄汁番茄汁 柑桔汁柑桔汁4.2.3 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì) 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)包括植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)包括: :u 生長(zhǎng)素生長(zhǎng)素; ;u 細(xì)胞分裂素細(xì)胞分裂素; ;u 赤霉素等。赤霉素等。4.2.3.1 生長(zhǎng)素生長(zhǎng)素 生長(zhǎng)素常用的有：生長(zhǎng)素常用的有：n2,4二氯苯氧乙酸二氯苯氧乙酸(2,4d)；n萘乙酸萘乙酸(naa)；n吲哚乙酸吲哚乙酸(i

31、aa)；n吲哚丁酸吲哚丁酸(iba)等。等。生長(zhǎng)素的作用生長(zhǎng)素的作用n生長(zhǎng)素的主要作用是：生長(zhǎng)素的主要作用是：誘導(dǎo)愈傷組織形成；誘導(dǎo)根的分化誘導(dǎo)愈傷組織形成；誘導(dǎo)根的分化;促進(jìn)根、促進(jìn)根、莖、芽的生長(zhǎng)。莖、芽的生長(zhǎng)。n它們的作用大小它們的作用大小為為2,4-d naaibaiaa。niaa為天然植物生長(zhǎng)素，也可用化學(xué)方法合成，它見光易分解，高溫為天然植物生長(zhǎng)素，也可用化學(xué)方法合成，它見光易分解，高溫高壓時(shí)也易破壞，故應(yīng)置于棕色瓶中，放在高壓時(shí)也易破壞，故應(yīng)置于棕色瓶中，放在45下保存；下保存；iba、naa、2,4d都是人工合成的物質(zhì)，它在都是人工合成的物質(zhì)，它在120下仍然穩(wěn)定。下仍然穩(wěn)定。

32、naana：naa 0mg/l，芽（少），根（無），芽（少），根（無）nb：naa 0.1mg/l，芽（少），根（無），愈傷組織（少量），芽（少），根（無），愈傷組織（少量）nc：naa 0.5mg/l，芽（少），根（多），愈傷組織（一定量），芽（少），根（多），愈傷組織（一定量）a b c 4.2.3.2 細(xì)胞分裂素細(xì)胞分裂素 細(xì)胞分裂素的主要作用：細(xì)胞分裂素的主要作用：(1)(1)有促進(jìn)細(xì)胞分裂和分化；有促進(jìn)細(xì)胞分裂和分化；(2)(2)延遲組織衰老；延遲組織衰老；(3)(3)增強(qiáng)蛋白質(zhì)合成；增強(qiáng)蛋白質(zhì)合成；(4)(4)抑制頂端優(yōu)勢(shì)；抑制頂端優(yōu)勢(shì)；(5)(5)促進(jìn)側(cè)芽生長(zhǎng)；促進(jìn)側(cè)芽生長(zhǎng)；(6

33、)(6)顯著地改變其它激素作用的特點(diǎn)。顯著地改變其它激素作用的特點(diǎn)。 細(xì)胞分裂素的種類細(xì)胞分裂素的種類細(xì)胞分裂素常用的有細(xì)胞分裂素常用的有:激動(dòng)素激動(dòng)素(kt);6-芐基氨基嘌呤芐基氨基嘌呤(6-ba);玉米素玉米素(zt);2-異戊烯腺嘌呤異戊烯腺嘌呤(2ip)等。等。它們作用的強(qiáng)弱順序?yàn)椋核鼈冏饔玫膹?qiáng)弱順序?yàn)椋簔t=2ip6-bakt。它們經(jīng)高溫高壓滅菌后性能很穩(wěn)定，只是它們經(jīng)高溫高壓滅菌后性能很穩(wěn)定，只是kt見光易分解，見光易分解，故應(yīng)在故應(yīng)在45低溫黑暗下保存。低溫黑暗下保存。 bana：ba(0mg/l) ，芽（減少），根（增多）愈傷組織（一定量），芽（減少），根（增多）愈傷組織（一

34、定量）nb：ba(0.1mg/l)，芽（適量），根（適量）愈傷組織（一定量），芽（適量），根（適量）愈傷組織（一定量）a b 4.2.3.3 赤霉素赤霉素n赤霉素赤霉素-在組織培養(yǎng)中使用的只有在組織培養(yǎng)中使用的只有g(shù)a3一種，它是一種一種，它是一種天然產(chǎn)物，能促進(jìn)已分化的芽的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)。天然產(chǎn)物，能促進(jìn)已分化的芽的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)。 小結(jié)小結(jié)n2,4-d多用于誘導(dǎo)脫分化，而誘導(dǎo)再分化一般用多用于誘導(dǎo)脫分化，而誘導(dǎo)再分化一般用naa、iba 及及iaa、naa有利于單子葉植物的分化，有利于單子葉植物的分化，iba誘導(dǎo)生根效果最好。誘導(dǎo)生根效果最好。n低濃度的低濃度的2,4-d有利于胚狀體的分化，但妨礙胚狀

35、體進(jìn)一步發(fā)育。有利于胚狀體的分化，但妨礙胚狀體進(jìn)一步發(fā)育。n通常認(rèn)為通常認(rèn)為: 生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比值大比值大時(shí)有利于時(shí)有利于根根的形成的形成,這時(shí)生長(zhǎng)這時(shí)生長(zhǎng)素起主導(dǎo)作用；素起主導(dǎo)作用；比值小比值小時(shí)，則促進(jìn)時(shí)，則促進(jìn)芽芽的形成，這時(shí)細(xì)胞分裂素起主要的形成，這時(shí)細(xì)胞分裂素起主要作用。作用。n故應(yīng)根據(jù)植物的種類和培養(yǎng)部位，選擇適宜的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的種類和故應(yīng)根據(jù)植物的種類和培養(yǎng)部位，選擇適宜的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的種類和濃度，才能有效地控制器官的分化。濃度，才能有效地控制器官的分化。 4.2.4 瓊脂瓊脂n瓊脂瓊脂是一種高分子碳水化合物，從海藻中提取。是一種高分子碳水化合物，從海藻中提取。n它的主要作用它的主要作用是使培養(yǎng)基在常溫下凝固，以作固體培養(yǎng)用是使培養(yǎng)基在常溫下凝固，以作固體培養(yǎng)用. .另外，瓊脂還可以吸附某些代謝有害物質(zhì)。另外，瓊脂還可以吸附某些代謝有害物質(zhì)。 4.2.5 能源和滲透壓能源和滲透壓 在培養(yǎng)基中添加糖，作為碳素來源和能量物質(zhì)，同時(shí)糖對(duì)在培養(yǎng)基中添加糖，作為碳素來源和能量物質(zhì)，同時(shí)糖對(duì)保持培養(yǎng)基的滲透壓也有重要作用。保持培養(yǎng)基的滲透