第二章園藝植物組織培養(yǎng)的理論基礎與基本技術演示文稿

第二章園藝植物組織培養(yǎng)的理論基礎與基本技術演示文稿目前一頁\總數(shù)三十八頁\編于七點優(yōu)選第二章園藝植物組織培養(yǎng)的理論基礎與基本技術目前二頁\總數(shù)三十八頁\編于七點

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.

目前三頁\總數(shù)三十八頁\編于七點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）原生質體培養(yǎng)（ProtoplastCulture）：指對去掉細胞壁后所獲得的原生質體進行培養(yǎng)。目前四頁\總數(shù)三十八頁\編于七點

牡丹成熟胚的離體培養(yǎng)與快速繁殖Matureembryocultureandrapidpropagationoftreepeony目前五頁\總數(shù)三十八頁\編于七點花燭葉片離體培養(yǎng)及快速繁殖目前六頁\總數(shù)三十八頁\編于七點大蒜根尖培養(yǎng)及植株再生目前七頁\總數(shù)三十八頁\編于七點人參細胞懸浮培養(yǎng)目前八頁\總數(shù)三十八頁\編于七點非洲紫羅蘭原生質體分離、培養(yǎng)及植株再生目前九頁\總數(shù)三十八頁\編于七點根據(jù)培養(yǎng)基的性質不同可分為:

（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。目前十頁\總數(shù)三十八頁\編于七點固體培養(yǎng)：液體培養(yǎng)目前十一頁\總數(shù)三十八頁\編于七點體胚液體培養(yǎng)目前十二頁\總數(shù)三十八頁\編于七點

不同類型液體培養(yǎng)裝置目前十三頁\總數(shù)三十八頁\編于七點菠蘿種苗液體培養(yǎng)系統(tǒng)

目前十四頁\總數(shù)三十八頁\編于七點按照培養(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)，當細胞團長至一定大小時再轉入適當培養(yǎng)基培養(yǎng)。目前十五頁\總數(shù)三十八頁\編于七點二、園藝植物組織培養(yǎng)的理論基礎（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?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)。目前十六頁\總數(shù)三十八頁\編于七點從一個體細胞發(fā)育成一個植株目前十七頁\總數(shù)三十八頁\編于七點2、全能性表達：植物體的全部細胞均是由細胞分裂產生，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,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。目前十八頁\總數(shù)三十八頁\編于七點

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。目前十九頁\總數(shù)三十八頁\編于七點目前二十頁\總數(shù)三十八頁\編于七點（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：是指導致細胞形成不同結構，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，是植株離體再生的基礎。目前二十一頁\總數(shù)三十八頁\編于七點目前二十二頁\總數(shù)三十八頁\編于七點目前二十三頁\總數(shù)三十八頁\編于七點2、植物細胞分化的某些規(guī)律和機理

細胞分化是發(fā)育生物學的核心問題，它是基因選擇性活化或阻遏的結果。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)結構分化和生理生化分化兩類，生理生化分化在形態(tài)結構分化之前。（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)境下的分裂可導致特定的分化。目前二十四頁\總數(shù)三十八頁\編于七點（5）植物生長調節(jié)劑有明顯調節(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差異復制。目前二十五頁\總數(shù)三十八頁\編于七點（三）脫分化（Dedifferentiation）

1、概念：

也稱去分化，指離體條件下生長細胞、組織或器官經過細胞分裂或不分裂逐漸失去原來的結構和功能而恢復分生狀態(tài)，形成無組織結構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；傷害導致局部細胞形成愈傷組織。目前二十六頁\總數(shù)三十八頁\編于七點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，內質網范圍擴大，多核糖體形成，過氧化物酶增加，蛋白質和酚類物質合成活躍等，這些變化改變了細胞原有的生理狀態(tài)，引起細胞的分裂。目前二十七頁\總數(shù)三十八頁\編于七點（1）損傷。切割損傷的刺激，促使細胞增殖。（2）在誘導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。（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目前二十八頁\總數(shù)三十八頁\編于七點（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.松散的愈傷組織內含大量擬分生組織或瘤狀結構；致密的愈傷組織內組織分化很少，大多由高度液泡化的細胞組成。目前二十九頁\總數(shù)三十八頁\編于七點

（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，再由愈傷組織產生不同的器官原基。

目前三十頁\總數(shù)三十八頁\編于七點

（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。如莖尖培養(yǎng)。間接器官發(fā)生：成熟細胞經過脫分化（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合起來.目前三十一頁\總數(shù)三十八頁\編于七點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。經體胚發(fā)生形成類似合子胚的結構稱為胚狀體（embryoid）或體細胞胚(somaticembryo)。體細胞胚發(fā)育可經過原胚、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，由莖尖或側芽等培養(yǎng)產生一些球形結構，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構稱為原球莖，由其他外植體誘導形成的球形結構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。目前三十二頁\總數(shù)三十八頁\編于七點直接器官發(fā)生間接器官發(fā)生體細胞胚胎發(fā)生目前三十三頁\總數(shù)三十八頁\編于七點貫葉金絲桃不定芽直接再生過程目前三十四頁\總數(shù)三十八頁\編于七點

優(yōu)化培養(yǎng)基無蔗糖1%蔗糖5%蔗糖

無BAP