第二章園藝植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)與基本技術(shù)演示文稿

第二章園藝植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)與基本技術(shù)演示文稿本文檔共38頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期六\10點43分優(yōu)選第二章園藝植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)與基本技術(shù)本文檔共38頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期六\10點43分

2.主要特征：

（1）在培養(yǎng)容器中進行；（2）無菌培養(yǎng)環(huán)境，排除了微生物如真菌、細菌以及害蟲等的侵入；（3）各種環(huán)境因子如營養(yǎng)因子、激素因子以及光照、溫度等物理因子處于人工控制之下，并可達到最適條件。（4）通常打破了正常的植物發(fā)育過程和格局.

本文檔共38頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期六\10點43分3、組織培養(yǎng)的類型：根據(jù)培養(yǎng)材料不同分為：

（1）胚胎培養(yǎng)（EmbryoCulture）：包括成熟胚、幼胚、子房、胚珠等的培養(yǎng)。（2）器官培養(yǎng)（OrganCulture）：包括離體根、莖、葉、果實、種子、花器官的培養(yǎng)。（3）組織培養(yǎng)（TissueCulture）：如分生組織、薄壁組織、輸導(dǎo)組織培養(yǎng)。（4）細胞培養(yǎng)（CellCulture）：指對單細胞或較小的細胞團進行培養(yǎng)。（5）原生質(zhì)體培養(yǎng)（ProtoplastCulture）：指對去掉細胞壁后所獲得的原生質(zhì)體進行培養(yǎng)。本文檔共38頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期六\10點43分

牡丹成熟胚的離體培養(yǎng)與快速繁殖Matureembryocultureandrapidpropagationoftreepeony本文檔共38頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期六\10點43分花燭葉片離體培養(yǎng)及快速繁殖本文檔共38頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期六\10點43分大蒜根尖培養(yǎng)及植株再生本文檔共38頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期六\10點43分人參細胞懸浮培養(yǎng)本文檔共38頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期六\10點43分非洲紫羅蘭原生質(zhì)體分離、培養(yǎng)及植株再生本文檔共38頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期六\10點43分根據(jù)培養(yǎng)基的性質(zhì)不同可分為:

（1）固體培養(yǎng)（Solidculture）:瓊脂、卡拉膠等固化。（2）半液半固體培養(yǎng)(SemisolidCulture)：固液雙層。（3）液體培養(yǎng)(LiquidCulture)：震蕩、旋轉(zhuǎn)或靜置培養(yǎng)。液體培養(yǎng)的優(yōu)點：

A不使用凝固劑，節(jié)約生產(chǎn)成本

B營養(yǎng)吸收充分；

C操作過程簡化。缺點：通氣不良，易造成細胞聚集，影響生長。本文檔共38頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期六\10點43分固體培養(yǎng)：液體培養(yǎng)本文檔共38頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期六\10點43分體胚液體培養(yǎng)本文檔共38頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期六\10點43分

不同類型液體培養(yǎng)裝置本文檔共38頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期六\10點43分菠蘿種苗液體培養(yǎng)系統(tǒng)

本文檔共38頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期六\10點43分按照培養(yǎng)方法不同分為：（1）靜置培養(yǎng)：外植體在液體培養(yǎng)基中靜置培養(yǎng)。（2）震蕩培養(yǎng)：外植體接入液體培養(yǎng)基中，放到搖床上震蕩培養(yǎng)。（3）看護培養(yǎng)：是指在培養(yǎng)皿中加入一定體積的固體培養(yǎng)基，在其上放置一塊愈傷組織，再在其上放一張濾紙，最后把外植體放在濾紙上培養(yǎng)的方式。（4）飼喂培養(yǎng)：作為飼喂層的細胞經(jīng)射線照射后，核失活但細胞存活，再將這種細胞制成瓊脂平板，然后將培養(yǎng)物以液體淺層或平板技術(shù)鋪在飼喂層上進行培養(yǎng)的方式。（5）微室培養(yǎng)：將細胞置于微室中進行培養(yǎng)，當(dāng)細胞團長至一定大小時再轉(zhuǎn)入適當(dāng)培養(yǎng)基培養(yǎng)。本文檔共38頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期六\10點43分二、園藝植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)（一）植物細胞全能性（Totipotency）

1、植物細胞全能性：1902年由Haberlandt提出，即植物體細胞在適當(dāng)?shù)臈l件下，具有不斷分裂和繁殖、發(fā)育成完整植株的能力。

20世紀(jì)80年代，認為每一個植物細胞具有該植物的全部遺傳信息，在適當(dāng)條件下可表達出該細胞的所有遺傳信息，分化出植物有機體所有不同類型細胞，形成不同類型的器官甚至胚狀體，直至形成完整再生植株。植物細胞全能性的證明是通過1958年Steward等在胡蘿卜根段細胞體胚發(fā)生試驗及1964年Guha等進行的曼陀羅花藥培養(yǎng)。本文檔共38頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期六\10點43分從一個體細胞發(fā)育成一個植株本文檔共38頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期六\10點43分2、全能性表達：植物體的全部細胞均是由細胞分裂產(chǎn)生，因此每個細胞包含整套遺傳基因，但是由于受到整個植株、器官、組織的束縛。致使植株中不同部位的細胞僅表現(xiàn)出一定的形態(tài)和功能。但遺傳潛力未消失，一旦脫離原器官或組織的束縛，并在一定營養(yǎng)和環(huán)境條件下培養(yǎng)，就可實現(xiàn)其全能性。少數(shù)植物體細胞在發(fā)育過程中可能丟失或增加一部分遺傳物質(zhì),因而失去全能性。如篩管細胞,它在發(fā)育過程中失去細胞核,因而沒有全能性。由于受技術(shù)水平限制，目前還無法使所有的離體植物細胞都實現(xiàn)其全能性。細胞全能性的表達難易程度卻隨植物種類、組織和細胞的不同而異。本文檔共38頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期六\10點43分

脫分化（Dedifferentiation）：已分化的植物細胞要表達全能性,必需先脫分化,使細胞恢復(fù)到胚性階段。生長素尤其是2,4-Ｄ對脫分化具有重要作用。

2,4-Ｄ濃度高時,誘發(fā)不均等分裂；而濃度低時,只誘發(fā)均等分裂。一旦發(fā)生不均等分裂,細胞就對生長素失去敏感性,在無生長素的條件下能自發(fā)形成體細胞胚。本文檔共38頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期六\10點43分本文檔共38頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期六\10點43分（二）植物細胞分化（Celldifferentiation）1、分化的概念

（1）分化：是指植物體各個部分出現(xiàn)異質(zhì)性的現(xiàn)象，包括在細胞水平分化、組織水平分化和器官水平分化。（2）細胞分化：是指導(dǎo)致細胞形成不同結(jié)構(gòu)，引起功能改變或潛在的發(fā)育方式改變的過程。細胞分化是組織分化和器官分化的基礎(chǔ)，是植株離體再生的基礎(chǔ)。本文檔共38頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期六\10點43分本文檔共38頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期六\10點43分本文檔共38頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期六\10點43分2、植物細胞分化的某些規(guī)律和機理

細胞分化是發(fā)育生物學(xué)的核心問題，它是基因選擇性活化或阻遏的結(jié)果。成熟已分化細胞中僅5-10%的基因處于活化狀態(tài)。因此分化的基本問題是具有全能性的細胞是通過何種方式使部分遺傳信息不表達，而小部分特定基因活化，使細胞表現(xiàn)出所執(zhí)行的功能。分化的主要表現(xiàn)：（1）細胞分化基本分為形態(tài)結(jié)構(gòu)分化和生理生化分化兩類，生理生化分化在形態(tài)結(jié)構(gòu)分化之前。（2）完整植株中，發(fā)育的途徑一旦被‘決定’，通常不易改變，但離體培養(yǎng)中脫分化過程可以使細胞喪失‘決定’作用。（3）分化與極性（Polarity）關(guān)系密切。（4）生理隔離或機械隔離在細胞分化中有促進作用。（5）細胞分裂對細胞分化具有重要作用。特定環(huán)境下的分裂可導(dǎo)致特定的分化。本文檔共38頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期六\10點43分（5）植物生長調(diào)節(jié)劑有明顯調(diào)節(jié)作用。如生長素與分裂素比值，高，促進生根；低，芽。（6）細胞核染色體和DNA的變化對細胞分化影響比較大。如DNA差異復(fù)制。本文檔共38頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期六\10點43分（三）脫分化（Dedifferentiation）

1、概念：

也稱去分化，指離體條件下生長細胞、組織或器官經(jīng)過細胞分裂或不分裂逐漸失去原來的結(jié)構(gòu)和功能而恢復(fù)分生狀態(tài)，形成無組織結(jié)構(gòu)的細胞團或愈傷組織或不分化細胞的過程。如葉柄基部的薄壁細胞成為離層細胞；傷害導(dǎo)致局部細胞形成愈傷組織。本文檔共38頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期六\10點43分2、脫分化的機理

脫分化機理尚未完全闡明。一般認為脫分化過程是分化的逆過程，在分化過程中細胞膜透性改變，細胞核增大，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)范圍擴大，多核糖體形成，過氧化物酶增加，蛋白質(zhì)和酚類物質(zhì)合成活躍等，這些變化改變了細胞原有的生理狀態(tài)，引起細胞的分裂。本文檔共38頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期六\10點43分（1）損傷。切割損傷的刺激，促使細胞增殖。（2）在誘導(dǎo)愈傷組織時常加入生長素類，但同時配合細胞分裂素的效果可能更好。（3）弱光或黑暗條件有利于脫分化中的細胞分裂。（4）細胞位置.外植體本身的各類細胞可能對培養(yǎng)條件的刺激有不同的敏感性。（5）外植體的生理狀態(tài)。不同生理年齡和不同季節(jié)都會有不同的培養(yǎng)反應(yīng)。（6）植物種類的差異。一般雙子葉植物比單子葉植物及裸子植物容易。3、影響脫分化的主要因素本文檔共38頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期六\10點43分（四）再分化（Re-differentiation）1、概念：指離體培養(yǎng)的植物細胞和組織可以由脫分化狀態(tài)重新進行分化，形成另一種或幾種類型的細胞、組織、器官，甚至形成完整植株。（1）細胞水平再分化：首先可見的是細胞壁變厚、假導(dǎo)管細胞的形成，以及酶水平的變化和明顯的機能分化，從而形成各種類型的細胞。（2）組織水平再分化：在高水平生長素條件下，最常見的是維管組織（Vasculartissue）的分化.松散的愈傷組織內(nèi)含大量擬分生組織或瘤狀結(jié)構(gòu)；致密的愈傷組織內(nèi)組織分化很少，大多由高度液泡化的細胞組成。本文檔共38頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期六\10點43分

（3）器官水平再分化：

依起源不同，分器官型（Organ）和器官發(fā)生型（Organogenesis）。器官型：直接由外植體細胞形成器官原基，繼而發(fā)育成器官；器官發(fā)生型：外植體先形成愈傷組織，再由愈傷組織產(chǎn)生不同的器官原基。

本文檔共38頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期六\10點43分

（五）植株再生途徑：

1.器官發(fā)生途徑：離體培養(yǎng)的組織或細胞團分化形成不定芽和不定根等器官的過程。

直接器官發(fā)生：植物器官可以直接由外植體上誘導(dǎo)。如莖尖培養(yǎng)。間接器官發(fā)生：成熟細胞經(jīng)過脫分化（dedifferentiation）及再分化（redifferentiation）過程而形成新的組織和器官的過程。如葉片培養(yǎng)。器官發(fā)生再生植株的方式大致有：

A先形成芽，芽的基部后產(chǎn)生后根；

B先形成根，根上再出芽；

C愈傷組織的不同部位形成芽和根，然后形成微管束組織把兩者結(jié)合起來.本文檔共38頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期六\10點43分2.體細胞胚胎發(fā)生：指二倍體（或單倍體）的體細胞在特定條件下．未經(jīng)性細胞融合而通過與合子胚發(fā)生類似的途徑發(fā)育出新個體的形態(tài)發(fā)生過程。經(jīng)體胚發(fā)生形成類似合子胚的結(jié)構(gòu)稱為胚狀體（embryoid）或體細胞胚(somaticembryo)。體細胞胚發(fā)育可經(jīng)過原胚、球形胚、心形胚、魚雷胚到子葉胚等階段。3.原球莖（protocorm）發(fā)生：蘭科植物離體培養(yǎng)中的特殊的形態(tài)發(fā)生方式，由莖尖或側(cè)芽等培養(yǎng)產(chǎn)生一些球形結(jié)構(gòu)，其自身可以增殖，并可進一步萌發(fā)出小植株。最初是將由蘭花種子萌發(fā)過程中形成的球形結(jié)構(gòu)稱為原球莖，由其他外植體誘導(dǎo)形成的球形結(jié)構(gòu)與種子形成的原球莖類似，所以叫做類原球莖（Protocormlikebodies，PLBs）。由于原球莖途徑與器官發(fā)生類似，通常將原球莖途徑歸納為器官發(fā)生途徑。

此外，蕨類植物的綠色球狀體途徑(Greenglobularbody,GGB)等也是特殊的器官發(fā)生途徑。本文檔共38頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期六\10點43分直接器官發(fā)生間接器官發(fā)生體細胞胚胎發(fā)生本文檔共38頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期六\10點43分貫葉金絲桃不定芽直接再生過程本文檔共38頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期六\10點43分

優(yōu)化培養(yǎng)基無蔗糖1%蔗糖5%蔗糖

無BAP