第四章 植物器官和組織培養(yǎng)(44)課件

第四章植物器官和組織培養(yǎng)2006年10月第四章植物器官和組織培養(yǎng)2006年10月1植物器官培養(yǎng)（OrganCulture）是指對植物某一器官的全部或部分或器官原基進行離體培養(yǎng)的技術(shù)。分為營養(yǎng)器官（根、莖、葉）和繁殖器官（果實、種子、花器官）培養(yǎng)。組織培養(yǎng)指對植物組織（分生組織、表皮組織、薄壁組織）及愈傷組織進行離體培養(yǎng)的技術(shù)。植物器官培養(yǎng)（OrganCulture）是指對植物某一器官2植物器官和組織培養(yǎng)的基本程序植物營養(yǎng)器官培養(yǎng)植物繁殖器官培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)及脫毒苗的生產(chǎn)植物器官和組織培養(yǎng)的基本程序植物營養(yǎng)器官培養(yǎng)植物繁殖器3第一節(jié)植物器官和組織培養(yǎng)的基本程序基本程序：一、無菌外植體的獲得二、初代培養(yǎng)物的建立三、形態(tài)發(fā)生和植株再生四、培養(yǎng)產(chǎn)物的觀察記載第一節(jié)植物器官和組織培養(yǎng)的基本程序基本程序：4一、無菌外植體的獲得1、莖尖、莖段、葉片的滅菌2、根、塊莖、鱗莖的滅菌3、花蕾的滅菌4、果實、種子的滅菌清洗外植體利用滅菌劑對外植體滅菌無菌水沖洗3-5次主要過程：一、無菌外植體的獲得1、莖尖、莖段、葉片的滅菌清洗外植體利用5第四章植物器官和組織培養(yǎng)(44)課件6二、初代培養(yǎng)物的建立（一）無菌環(huán)境（二）規(guī)范操作（三）條件合適二、初代培養(yǎng)物的建立（一）無菌環(huán)境7三、形態(tài)發(fā)生和植株再生具根莖的兩極器官單極器官先莖后根先根后莖器官化途徑體胚途徑愈傷組織外植體植株植株植株植株三、形態(tài)發(fā)生和植株再生具根莖的兩極器官單極器官先莖后根先根后8四、培養(yǎng)產(chǎn)物的觀察記載（一）愈傷組織誘導(dǎo)率=產(chǎn)生愈傷的外植體 數(shù)/外植體總數(shù)（二）胚狀體誘導(dǎo)率的計算（三）芽芽分化率的計算（三）根發(fā)根率=發(fā)根芽數(shù)/培養(yǎng)芽數(shù)

四、培養(yǎng)產(chǎn)物的觀察記載（一）愈傷組織誘導(dǎo)率=產(chǎn)生愈傷9第二節(jié)植物營養(yǎng)器官培養(yǎng)根段培養(yǎng)莖段培養(yǎng)葉培養(yǎng)第二節(jié)植物營養(yǎng)器官培養(yǎng)根段培養(yǎng)莖段培養(yǎng)葉培養(yǎng)10植物葉培養(yǎng)是指以離體的葉片器官為外植體進行培養(yǎng)，再生植株的過程。植物葉培養(yǎng)常用于研究葉形態(tài)發(fā)生過程以及進行光合作用、葉綠素形成、遺傳轉(zhuǎn)化等。培養(yǎng)過程主要包括：愈傷組織誘導(dǎo)；不定芽分化；無菌苗增殖及生根等。一、植物葉培養(yǎng)植物葉培養(yǎng)是指以離體的葉片器官為外植體進行培養(yǎng)，再生植株的過11葉片離體培養(yǎng)過程葉片離體培養(yǎng)過程12ABEC花燭葉片離體培養(yǎng)及植株再生ABEC花燭葉片離體培養(yǎng)及植株再生13（一）愈傷組織誘導(dǎo)：

誘導(dǎo)接種的葉片外植體脫分化形成愈傷組織的過程。愈傷組織的形成通常經(jīng)歷誘導(dǎo)期、分裂期和分化期等階段。高濃度生長素及適當濃度的細胞分裂素可以促進愈傷組織的形成。（一）愈傷組織誘導(dǎo)：14（二）不定芽的分化：

由脫分化形成的愈傷組織細胞分化出不定芽及不定根的過程。分化過程受細胞分裂素/生長素比值的影響。通常添加高濃度的細胞分裂素，降低生長素濃度以誘導(dǎo)不定芽的形成。

（二）不定芽的分化：15（三）不定芽的增殖及生根：

分化形成的不定芽切下后，接種于增殖培養(yǎng)基中，促進不定芽的增殖，增殖的無根苗轉(zhuǎn)接于生根培養(yǎng)基中可以誘導(dǎo)不定根的形成。（三）不定芽的增殖及生根：16二、植物根段培養(yǎng)

植物根段培養(yǎng)是指以植物的根切段為外植體進行離體培養(yǎng)，再生完整植株的過程。是研究根系生理代謝、器官分化及形態(tài)建成的良好實驗體系。培養(yǎng)方法與葉片培養(yǎng)相似。培養(yǎng)過程包括愈傷組織誘導(dǎo)、不定芽分化、無菌苗的增殖與生根等。二、植物根段培養(yǎng)植物根段培養(yǎng)是指以植物的根切段為外植17大蒜根尖培養(yǎng)及植株再生大蒜根尖培養(yǎng)及植株再生18植物莖段培養(yǎng)是指對植物的帶有定芽或不定芽的外植體進行離體培養(yǎng)，再生完整植株的過程。莖段培養(yǎng)是植物離體快繁的主要途徑。易培養(yǎng)、變異小、性狀均一、繁殖速度快。（下節(jié)課講解）三、植物莖段培養(yǎng)植物莖段培養(yǎng)是指對植物的帶有定芽或不定芽的外植體進行離體培養(yǎng)19第三節(jié)植物繁殖器官培養(yǎng)一、植物花器官的培養(yǎng)(主要見胚胎培養(yǎng)和花藥培養(yǎng))二、植物幼果培養(yǎng)(了解)第三節(jié)植物繁殖器官培養(yǎng)一、植物花器官的培養(yǎng)(主要見胚胎培養(yǎng)20三、植物種子培養(yǎng)：定義：是指對受精后發(fā)育不全的未成熟種子和發(fā)育完全的成熟種子進行離體培養(yǎng)的技術(shù)。用途：打破種子休眠，縮短生活周期；挽救遠緣雜種，提高雜種萌發(fā)率等。對培養(yǎng)的要求：成熟種子萌發(fā)培養(yǎng)所用培養(yǎng)基成分簡單，不需生長調(diào)節(jié)劑；未成熟種子萌發(fā)培養(yǎng)則需要添加一定的營養(yǎng)成分和生長調(diào)節(jié)劑。若需要其形成愈傷組織，需要相應(yīng)的生長調(diào)節(jié)劑及營養(yǎng)物質(zhì)。三、植物種子培養(yǎng)：21第四節(jié)植物組織培養(yǎng)和脫毒苗的生產(chǎn)一、植物分生組織(meristemculture)培養(yǎng)：定義：是指對植物的分生組織進行離體培養(yǎng)的技術(shù)，包括植物根尖、莖尖等頂端分生組織和形成層組織的培養(yǎng)。其中莖尖培養(yǎng)廣泛應(yīng)用于植物再生和脫病毒研究。第四節(jié)植物組織培養(yǎng)和脫毒苗的生產(chǎn)一、植物分生組織(meri22二、植物莖尖(stemtipculture)培養(yǎng)：莖尖培養(yǎng)（shoottipculture）指對植物頂端的原分生組織和衍生的分生組織的培養(yǎng)。小到10－100um的莖尖分生組織，大到幾十毫米的莖尖或更大的芽。莖尖培養(yǎng)的成活率與莖尖大小呈正相關(guān)。莖尖培養(yǎng)廣泛應(yīng)用于種苗快速繁殖，脫毒苗的生產(chǎn)，品種改良和基礎(chǔ)理論研究?？旆笨扇?shù)毫米大小，脫病毒培養(yǎng)要求取小于1mm的莖尖。二、植物莖尖(stemtipculture)培養(yǎng)：23植物莖尖培養(yǎng)過程植物莖尖培養(yǎng)過程24第四章植物器官和組織培養(yǎng)(44)課件25莖尖離體培養(yǎng)可能出現(xiàn)的培養(yǎng)反應(yīng)：生長太慢生長過旺，愈傷增多生長正常莖尖離體培養(yǎng)可能出現(xiàn)的培養(yǎng)反應(yīng)：26三、利用莖尖培養(yǎng)生產(chǎn)脫毒苗脫毒苗生產(chǎn)的意義莖尖脫毒機理基本技術(shù)規(guī)程影響脫毒效果的因素三、利用莖尖培養(yǎng)生產(chǎn)脫毒苗脫毒苗生產(chǎn)的意義271、脫毒苗生產(chǎn)的意義：目前受病毒危害嚴重影響生產(chǎn)的有：大田作物：馬鈴薯、甘薯、甘蔗蔬菜：大蒜、蔥、番茄果樹：柑桔、蘋果、草莓、香蕉花卉：各種菊花、香石竹、紫羅蘭等1、脫毒苗生產(chǎn)的意義：28莖尖脫毒是控制植物病毒的有效途徑藥劑防治病毒效率低抗病毒育種步履艱難組織培養(yǎng)的高效隔離防止了病毒的再侵染脫毒—保持種性—快繁已是一個系統(tǒng)技術(shù)第四章植物器官和組織培養(yǎng)(44)課件292、莖尖培養(yǎng)脫毒的基本原理：病毒在植物體內(nèi)的分布具有不均勻性2、莖尖培養(yǎng)脫毒的基本原理：301934年，White通過觀察煙草根系，首先發(fā)現(xiàn)病毒在植物的不同區(qū)域分布是不均勻的，越靠近根尖區(qū)病毒越少，根冠區(qū)不含病毒。1949年，Limasset和Cornnet提出了莖的分生組織區(qū)也應(yīng)存在與根尖分生組織區(qū)同樣的病毒分布特征。1952年，Morel和Martin首先利用馬鈴薯莖尖分生組織進行離體培養(yǎng)獲得了無病毒苗，證實了這種理論。同時也獲得了大麗花的無病毒苗。并建立了莖尖組織培養(yǎng)的繁殖體系。1934年，White通過觀察煙草根系，首先發(fā)現(xiàn)病毒在植物的31外植體選取—熱處理鈍化病毒—分生組織培養(yǎng) | 形成莖、根 | 再生完整植株 | 病毒檢測 | 擴繁—進一步檢測病毒—移栽—獲得脫毒植株3、莖尖培養(yǎng)脫毒基本技術(shù)規(guī)程：外植體選取—熱處理鈍化病毒—分生組織培養(yǎng)3、莖尖培32（1）母體植株的選擇和預(yù)處理母體的選擇欲脫毒材料的品種典型性植株健康程度（1）母體植株的選擇和預(yù)處理母體的選擇33外植體的預(yù)處理外植體的預(yù)處理34（2）莖尖分生組織培養(yǎng)再生植株基本過程：外植體消毒—莖尖剝離—莖砂培養(yǎng)莖尖分生組織培養(yǎng)有兩個概念：Shoottip/shootapexApicalmeristem/apicaldome（2）莖尖分生組織培養(yǎng)再生植株基本過程：外植體消毒—莖尖剝離35virus-freetissuevirusparticlesfoundherevirus-freevirusparticles36（3）脫毒效果檢測直接測定法指示植物鑒定：指利用具有能夠辨別某種病毒專化性癥狀的寄主植物進行鑒定。血清鑒定：試管沉淀反應(yīng)；免疫雙擴散；酶聯(lián)免疫吸附測定。核酸分析法（3）脫毒效果檢測直接測定法37指示植物指示植物38CMV病毒感染的植株葉片CMV病毒感染的植株葉片39（4）脫毒苗的保存與繁殖脫毒苗的離體保存與繁殖建立脫毒種苗生產(chǎn)繁網(wǎng)絡(luò)體系木本植物建立隔離的脫毒苗母本圃（4）脫毒苗的保存與繁殖脫毒苗的離體保存與繁殖40第四章植物器官和組織培養(yǎng)(44)課件414、影響脫毒效果的因素：母體材料病毒侵染的程度外植體的生理狀態(tài)起始培養(yǎng)的莖尖大小4、影響脫毒效果的因素：母體材料病毒侵染的程度42莖尖大小對馬鈴薯脫毒效果的影響莖尖長（mm）葉原基數(shù)小植株數(shù)脫毒植株數(shù)脫毒率（%）0.1215024480.272421842.90.646400莖尖大小對馬鈴薯脫毒效果的影響莖尖長（mm）葉原基數(shù)小植株數(shù)43思考題：植物器官和組織培養(yǎng)的基本程序是什么？如何獲得無菌培養(yǎng)材料？離體莖尖經(jīng)培養(yǎng)后將會出現(xiàn)怎樣的培養(yǎng)反應(yīng)？植物脫病毒的機理是什么？影響莖尖組織培養(yǎng)脫毒效果的因素有哪些？思考題：植物器官和組織培養(yǎng)的基本程序是什么？如何獲得無菌培養(yǎng)44第四章植物器官和組織培養(yǎng)2006年10月第四章植物器官和組織培養(yǎng)2006年10月45植物器官培養(yǎng)（OrganCulture）是指對植物某一器官的全部或部分或器官原基進行離體培養(yǎng)的技術(shù)。分為營養(yǎng)器官（根、莖、葉）和繁殖器官（果實、種子、花器官）培養(yǎng)。組織培養(yǎng)指對植物組織（分生組織、表皮組織、薄壁組織）及愈傷組織進行離體培養(yǎng)的技術(shù)。植物器官培養(yǎng)（OrganCulture）是指對植物某一器官46植物器官和組織培養(yǎng)的基本程序植物營養(yǎng)器官培養(yǎng)植物繁殖器官培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)及脫毒苗的生產(chǎn)植物器官和組織培養(yǎng)的基本程序植物營養(yǎng)器官培養(yǎng)植物繁殖器47第一節(jié)植物器官和組織培養(yǎng)的基本程序基本程序：一、無菌外植體的獲得二、初代培養(yǎng)物的建立三、形態(tài)發(fā)生和植株再生四、培養(yǎng)產(chǎn)物的觀察記載第一節(jié)植物器官和組織培養(yǎng)的基本程序基本程序：48一、無菌外植體的獲得1、莖尖、莖段、葉片的滅菌2、根、塊莖、鱗莖的滅菌3、花蕾的滅菌4、果實、種子的滅菌清洗外植體利用滅菌劑對外植體滅菌無菌水沖洗3-5次主要過程：一、無菌外植體的獲得1、莖尖、莖段、葉片的滅菌清洗外植體利用49第四章植物器官和組織培養(yǎng)(44)課件50二、初代培養(yǎng)物的建立（一）無菌環(huán)境（二）規(guī)范操作（三）條件合適二、初代培養(yǎng)物的建立（一）無菌環(huán)境51三、形態(tài)發(fā)生和植株再生具根莖的兩極器官單極器官先莖后根先根后莖器官化途徑體胚途徑愈傷組織外植體植株植株植株植株三、形態(tài)發(fā)生和植株再生具根莖的兩極器官單極器官先莖后根先根后52四、培養(yǎng)產(chǎn)物的觀察記載（一）愈傷組織誘導(dǎo)率=產(chǎn)生愈傷的外植體 數(shù)/外植體總數(shù)（二）胚狀體誘導(dǎo)率的計算（三）芽芽分化率的計算（三）根發(fā)根率=發(fā)根芽數(shù)/培養(yǎng)芽數(shù)

四、培養(yǎng)產(chǎn)物的觀察記載（一）愈傷組織誘導(dǎo)率=產(chǎn)生愈傷53第二節(jié)植物營養(yǎng)器官培養(yǎng)根段培養(yǎng)莖段培養(yǎng)葉培養(yǎng)第二節(jié)植物營養(yǎng)器官培養(yǎng)根段培養(yǎng)莖段培養(yǎng)葉培養(yǎng)54植物葉培養(yǎng)是指以離體的葉片器官為外植體進行培養(yǎng)，再生植株的過程。植物葉培養(yǎng)常用于研究葉形態(tài)發(fā)生過程以及進行光合作用、葉綠素形成、遺傳轉(zhuǎn)化等。培養(yǎng)過程主要包括：愈傷組織誘導(dǎo)；不定芽分化；無菌苗增殖及生根等。一、植物葉培養(yǎng)植物葉培養(yǎng)是指以離體的葉片器官為外植體進行培養(yǎng)，再生植株的過55葉片離體培養(yǎng)過程葉片離體培養(yǎng)過程56ABEC花燭葉片離體培養(yǎng)及植株再生ABEC花燭葉片離體培養(yǎng)及植株再生57（一）愈傷組織誘導(dǎo)：

誘導(dǎo)接種的葉片外植體脫分化形成愈傷組織的過程。愈傷組織的形成通常經(jīng)歷誘導(dǎo)期、分裂期和分化期等階段。高濃度生長素及適當濃度的細胞分裂素可以促進愈傷組織的形成。（一）愈傷組織誘導(dǎo)：58（二）不定芽的分化：

由脫分化形成的愈傷組織細胞分化出不定芽及不定根的過程。分化過程受細胞分裂素/生長素比值的影響。通常添加高濃度的細胞分裂素，降低生長素濃度以誘導(dǎo)不定芽的形成。

（二）不定芽的分化：59（三）不定芽的增殖及生根：

分化形成的不定芽切下后，接種于增殖培養(yǎng)基中，促進不定芽的增殖，增殖的無根苗轉(zhuǎn)接于生根培養(yǎng)基中可以誘導(dǎo)不定根的形成。（三）不定芽的增殖及生根：60二、植物根段培養(yǎng)

植物根段培養(yǎng)是指以植物的根切段為外植體進行離體培養(yǎng)，再生完整植株的過程。是研究根系生理代謝、器官分化及形態(tài)建成的良好實驗體系。培養(yǎng)方法與葉片培養(yǎng)相似。培養(yǎng)過程包括愈傷組織誘導(dǎo)、不定芽分化、無菌苗的增殖與生根等。二、植物根段培養(yǎng)植物根段培養(yǎng)是指以植物的根切段為外植61大蒜根尖培養(yǎng)及植株再生大蒜根尖培養(yǎng)及植株再生62植物莖段培養(yǎng)是指對植物的帶有定芽或不定芽的外植體進行離體培養(yǎng)，再生完整植株的過程。莖段培養(yǎng)是植物離體快繁的主要途徑。易培養(yǎng)、變異小、性狀均一、繁殖速度快。（下節(jié)課講解）三、植物莖段培養(yǎng)植物莖段培養(yǎng)是指對植物的帶有定芽或不定芽的外植體進行離體培養(yǎng)63第三節(jié)植物繁殖器官培養(yǎng)一、植物花器官的培養(yǎng)(主要見胚胎培養(yǎng)和花藥培養(yǎng))二、植物幼果培養(yǎng)(了解)第三節(jié)植物繁殖器官培養(yǎng)一、植物花器官的培養(yǎng)(主要見胚胎培養(yǎng)64三、植物種子培養(yǎng)：定義：是指對受精后發(fā)育不全的未成熟種子和發(fā)育完全的成熟種子進行離體培養(yǎng)的技術(shù)。用途：打破種子休眠，縮短生活周期；挽救遠緣雜種，提高雜種萌發(fā)率等。對培養(yǎng)的要求：成熟種子萌發(fā)培養(yǎng)所用培養(yǎng)基成分簡單，不需生長調(diào)節(jié)劑；未成熟種子萌發(fā)培養(yǎng)則需要添加一定的營養(yǎng)成分和生長調(diào)節(jié)劑。若需要其形成愈傷組織，需要相應(yīng)的生長調(diào)節(jié)劑及營養(yǎng)物質(zhì)。三、植物種子培養(yǎng)：65第四節(jié)植物組織培養(yǎng)和脫毒苗的生產(chǎn)一、植物分生組織(meristemculture)培養(yǎng)：定義：是指對植物的分生組織進行離體培養(yǎng)的技術(shù)，包括植物根尖、莖尖等頂端分生組織和形成層組織的培養(yǎng)。其中莖尖培養(yǎng)廣泛應(yīng)用于植物再生和脫病毒研究。第四節(jié)植物組織培養(yǎng)和脫毒苗的生產(chǎn)一、植物分生組織(meri66二、植物莖尖(stemtipculture)培養(yǎng)：莖尖培養(yǎng)（shoottipculture）指對植物頂端的原分生組織和衍生的分生組織的培養(yǎng)。小到10－100um的莖尖分生組織，大到幾十毫米的莖尖或更大的芽。莖尖培養(yǎng)的成活率與莖尖大小呈正相關(guān)。莖尖培養(yǎng)廣泛應(yīng)用于種苗快速繁殖，脫毒苗的生產(chǎn)，品種改良和基礎(chǔ)理論研究。快繁可取數(shù)毫米大小，脫病毒培養(yǎng)要求取小于1mm的莖尖。二、植物莖尖(stemtipculture)培養(yǎng)：67植物莖尖培養(yǎng)過程植物莖尖培養(yǎng)過程68第四章植物器官和組織培養(yǎng)(44)課件69莖尖離體培養(yǎng)可能出現(xiàn)的培養(yǎng)反應(yīng)：生長太慢生長過旺，愈傷增多生長正常莖尖離體培養(yǎng)可能出現(xiàn)的培養(yǎng)反應(yīng)：70三、利用莖尖培養(yǎng)生產(chǎn)脫毒苗脫毒苗生產(chǎn)的意義莖尖脫毒機理基本技術(shù)規(guī)程影響脫毒效果的因素三、利用莖尖培養(yǎng)生產(chǎn)脫毒苗脫毒苗生產(chǎn)的意義711、脫毒苗生產(chǎn)的意義：目前受病毒危害嚴重影響生產(chǎn)的有：大田作物：馬鈴薯、甘薯、甘蔗蔬菜：大蒜、蔥、番茄果樹：柑桔、蘋果、草莓、香蕉花卉：各種菊花、香石竹、紫羅蘭等1、脫毒苗生產(chǎn)的意義：72莖尖脫毒是控制植物病毒的有效途徑藥劑防治病毒效率低抗病毒育種步履艱難組織培養(yǎng)的高效隔離防止了病毒的再侵染脫毒—保持種性—快繁已是一個系統(tǒng)技術(shù)第四章植物器官和組織培養(yǎng)(44)課件732、莖尖培養(yǎng)脫毒的基本原理：病毒在植物體內(nèi)的分布具有不均勻性2、莖尖培養(yǎng)脫毒的基本原理：741934年，White通過觀察煙草根系，首先發(fā)現(xiàn)病毒在植物的不同區(qū)域分布是不均勻的，越靠近根尖區(qū)病毒越少，根冠區(qū)不含病毒。1949年，Limasset和Cornnet提出了莖的分生組織區(qū)也應(yīng)存在與根尖分生組織區(qū)同樣的病毒分布特征。1952年，Morel和Martin首先利用馬鈴薯莖尖分生組織進行離體培養(yǎng)獲得了無病毒苗，證實了這種理論。同時也獲得了大麗花的無病毒苗。并建立了莖尖組織培養(yǎng)的繁殖體系。1934年，White通過觀察煙草根系，首先發(fā)現(xiàn)病毒在植物的75外植體選取—熱處理鈍化病毒—分生組織培養(yǎng) | 形成莖、根 | 再生完整植株 | 病毒檢測 | 擴繁—進一步檢測病毒—移栽—獲得脫毒植株3、莖尖培養(yǎng)脫毒基本技術(shù)規(guī)程：外植體選取—熱處理鈍化病毒—分生組織培養(yǎng)3、莖尖培76（1）母體植株的選擇和預(yù)處理母體的選擇欲脫毒材料的品種典型性