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1、第四章第四章 植物器官和组织培养植物器官和组织培养20062006年年1010月月植物器官培养（植物器官培养（Organ Culture）是指对植物是指对植物某一器官的全部或部分或器官原基进行离体培某一器官的全部或部分或器官原基进行离体培养的技术。分为营养器官（根、茎、叶）和繁养的技术。分为营养器官（根、茎、叶）和繁殖器官（果实、种子、花器官）培养。殖器官（果实、种子、花器官）培养。组织培养组织培养指对植物组织（分生组织、表皮组织、指对植物组织（分生组织、表皮组织、薄壁组织）及愈伤组织进行离体培养的技术。薄壁组织）及愈伤组织进行离体培养的技术。q 植物器官和组织培养的基本程序q 植物营养器官培
2、养q 植物繁殖器官培养q 植物组织培养及脱毒苗的生产第一节第一节 植物器官和组织培养的基本程序植物器官和组织培养的基本程序基本程序：基本程序：一、一、无菌外植体的获得无菌外植体的获得二、初代培养物的建立二、初代培养物的建立三、形态发生和植株再生三、形态发生和植株再生四、培养产物的观察记载四、培养产物的观察记载一、无菌外植体的获得一、无菌外植体的获得1、茎尖、茎段、叶片的灭菌、茎尖、茎段、叶片的灭菌2、根、块茎、鳞茎的灭菌、根、块茎、鳞茎的灭菌3、花蕾的灭菌、花蕾的灭菌4、果实、种子的灭菌、果实、种子的灭菌清洗外植体清洗外植体清洗外植体清洗外植体利用灭菌剂对利用灭菌剂对利用灭菌剂对利用灭菌剂对外
3、植体灭菌外植体灭菌外植体灭菌外植体灭菌无菌水冲洗无菌水冲洗无菌水冲洗无菌水冲洗3-53-5次次次次主要过程：主要过程：主要过程：主要过程：二、初代培养物的建立二、初代培养物的建立（一）无菌环境（一）无菌环境（二）规范操作（二）规范操作（三）条件合适（三）条件合适三、形态发生和植株再生三、形态发生和植株再生具根茎的两极器官具根茎的两极器官具根茎的两极器官具根茎的两极器官单极器官单极器官单极器官单极器官先茎后根先茎后根先茎后根先茎后根先根后茎先根后茎先根后茎先根后茎器官化途径器官化途径器官化途径器官化途径体胚途径体胚途径体胚途径体胚途径愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织外植体外植体外植体外植体植株植
4、株植株植株植株植株植株植株四、培养产物的观察记载四、培养产物的观察记载（一）愈伤组织（一）愈伤组织（一）愈伤组织（一）愈伤组织 诱导率诱导率诱导率诱导率=产生愈伤的外植产生愈伤的外植产生愈伤的外植产生愈伤的外植体体体体数数数数/外植体外植体外植体外植体总数总数总数总数（二）胚状体（二）胚状体（二）胚状体（二）胚状体 诱导率的计算诱导率的计算诱导率的计算诱导率的计算（三）芽（三）芽（三）芽（三）芽 芽分化率的计算芽分化率的计算芽分化率的计算芽分化率的计算（三）根（三）根（三）根（三）根 发根率发根率发根率发根率=发根芽数发根芽数发根芽数发根芽数/培养芽数培养芽数培养芽数培养芽数 第二节第二节 植
5、物营养器官培养植物营养器官培养根段培养根段培养茎段培养茎段培养叶培养叶培养n n植物叶培养植物叶培养是指以离体的叶片器官为外植是指以离体的叶片器官为外植体进行培养，再生植株的过程。植物叶培体进行培养，再生植株的过程。植物叶培养常用于研究叶形态发生过程以及进行光养常用于研究叶形态发生过程以及进行光合作用、叶绿素形成、遗传转化等。合作用、叶绿素形成、遗传转化等。n n培养过程主要包括：培养过程主要包括：愈伤组织诱导；不定愈伤组织诱导；不定芽分化；无菌苗增殖及生根芽分化；无菌苗增殖及生根等。等。一、植物叶培养一、植物叶培养叶片离体培养过程叶片离体培养过程ABEC花烛叶片离体培养及植株再生花烛叶片离体
6、培养及植株再生（一）愈伤组织诱导：（一）愈伤组织诱导：诱导接种的叶片外植体脱分化形成愈伤组诱导接种的叶片外植体脱分化形成愈伤组织的过程。愈伤组织的形成通常经历诱导期、织的过程。愈伤组织的形成通常经历诱导期、分裂期和分化期等阶段。分裂期和分化期等阶段。高浓度生长素及适当浓度的细胞分裂素可高浓度生长素及适当浓度的细胞分裂素可以促进愈伤组织的形成。以促进愈伤组织的形成。（二）不定芽的分化：（二）不定芽的分化：由脱分化形成的愈伤组织细胞分化出不由脱分化形成的愈伤组织细胞分化出不定芽及不定根的过程。定芽及不定根的过程。分化过程受细胞分裂素分化过程受细胞分裂素/生长素比值的生长素比值的影响。通常添加高浓度
7、的细胞分裂素，降低影响。通常添加高浓度的细胞分裂素，降低生长素浓度以诱导不定芽的形成。生长素浓度以诱导不定芽的形成。（三）不定芽的增殖及生根：（三）不定芽的增殖及生根：分化形成的不定芽切下后，接种于分化形成的不定芽切下后，接种于增殖培养基中，促进不定芽的增殖，增增殖培养基中，促进不定芽的增殖，增殖的无根苗转接于生根培养基中可以诱殖的无根苗转接于生根培养基中可以诱导不定根的形成。导不定根的形成。二、植物根段培养二、植物根段培养 植物根段培养植物根段培养是指以植物的根切段为是指以植物的根切段为外植体进行离体培养，再生完整植株的过外植体进行离体培养，再生完整植株的过程。是研究根系生理代谢、器官分化及
8、形程。是研究根系生理代谢、器官分化及形态建成的良好实验体系。态建成的良好实验体系。培养方法与叶片培养方法与叶片培养相似。培养相似。培养过程包括愈伤组织诱导、不定芽培养过程包括愈伤组织诱导、不定芽分化、无菌苗的增殖与生根等。分化、无菌苗的增殖与生根等。大蒜根尖培养及植株再生大蒜根尖培养及植株再生n n植物茎段培养植物茎段培养是指对植物的带有定芽或是指对植物的带有定芽或不定芽的外植体进行离体培养，再生完不定芽的外植体进行离体培养，再生完整植株的过程。整植株的过程。n n茎段培养是植物离体快繁的主要途径。茎段培养是植物离体快繁的主要途径。易培养、变异小、性状均一、繁殖速度易培养、变异小、性状均一、繁
9、殖速度快。（下节课讲解）快。（下节课讲解）三、植物茎段培养三、植物茎段培养第三节第三节 植物繁殖器官培养植物繁殖器官培养一、植物花器官的培养一、植物花器官的培养(主要见胚胎培主要见胚胎培养和花药培养养和花药培养)二、植物幼果培养二、植物幼果培养(了解了解)三、植物种子培养：三、植物种子培养：定义定义：是指对受精后发育不全的未成熟种子和发：是指对受精后发育不全的未成熟种子和发育完全的成熟种子进行离体培养的技术。育完全的成熟种子进行离体培养的技术。用途用途：打破种子休眠，缩短生活周期；挽救远缘：打破种子休眠，缩短生活周期；挽救远缘杂种，提高杂种萌发率等。杂种，提高杂种萌发率等。对培养的要求对培养的
10、要求：成熟种子萌发培养所用培养基成：成熟种子萌发培养所用培养基成分简单，不需生长调节剂；未成熟种子萌发培养分简单，不需生长调节剂；未成熟种子萌发培养则需要添加一定的营养成分和生长调节剂。若需则需要添加一定的营养成分和生长调节剂。若需要其形成愈伤组织，需要相应的生长调节剂及营要其形成愈伤组织，需要相应的生长调节剂及营养物质。养物质。第四节第四节 植物组织培养和脱毒苗的生产植物组织培养和脱毒苗的生产一、植物分生组织一、植物分生组织(meristem culture)培养：培养：定义：定义：是指对植物的分生组织进行离体培养是指对植物的分生组织进行离体培养的技术，包括植物根尖、茎尖等顶端分生组的技术，
11、包括植物根尖、茎尖等顶端分生组织和形成层组织的培养。其中茎尖培养广泛织和形成层组织的培养。其中茎尖培养广泛应用于植物再生和脱病毒研究。应用于植物再生和脱病毒研究。二、植物茎尖二、植物茎尖(stem tip culture)培养：培养：茎尖培养（茎尖培养（shoot tip culture）指对植物顶端）指对植物顶端的原分生组织和衍生的分生组织的培养。小到的原分生组织和衍生的分生组织的培养。小到10100um的茎尖分生组织，大到几十毫米的茎尖的茎尖分生组织，大到几十毫米的茎尖或更大的芽。茎尖培养的成活率与茎尖大小呈正或更大的芽。茎尖培养的成活率与茎尖大小呈正相关。相关。茎尖培养广泛应用于种苗快速
12、繁殖，脱毒苗茎尖培养广泛应用于种苗快速繁殖，脱毒苗的生产，品种改良和基础理论研究。快繁可取数的生产，品种改良和基础理论研究。快繁可取数毫米大小，脱病毒培养要求取小于毫米大小，脱病毒培养要求取小于1mm的茎尖。的茎尖。植物茎尖培养过程植物茎尖培养过程茎尖离体培养可能出现的培养反应：茎尖离体培养可能出现的培养反应：生长太慢生长太慢生长过旺，愈伤增多生长过旺，愈伤增多生长正常生长正常三、利用茎尖培养生产脱毒苗三、利用茎尖培养生产脱毒苗q 脱毒苗生产的意义q 茎尖脱毒机理q 基本技术规程q 影响脱毒效果的因素1、脱毒苗生产的意义：、脱毒苗生产的意义：n n目前受病毒危害严重影响生产的有：目前受病毒危害
13、严重影响生产的有：大田作物：马铃薯、甘薯、甘蔗大田作物：马铃薯、甘薯、甘蔗大田作物：马铃薯、甘薯、甘蔗大田作物：马铃薯、甘薯、甘蔗蔬菜：大蒜、葱、番茄蔬菜：大蒜、葱、番茄蔬菜：大蒜、葱、番茄蔬菜：大蒜、葱、番茄果树：柑桔、苹果、草莓、香蕉果树：柑桔、苹果、草莓、香蕉果树：柑桔、苹果、草莓、香蕉果树：柑桔、苹果、草莓、香蕉花卉：各种菊花、香石竹、紫罗兰等花卉：各种菊花、香石竹、紫罗兰等花卉：各种菊花、香石竹、紫罗兰等花卉：各种菊花、香石竹、紫罗兰等n n茎尖脱毒是控制植物病毒的有效途径茎尖脱毒是控制植物病毒的有效途径茎尖脱毒是控制植物病毒的有效途径茎尖脱毒是控制植物病毒的有效途径药剂防治病毒效率
14、低药剂防治病毒效率低药剂防治病毒效率低药剂防治病毒效率低抗病毒育种步履艰难抗病毒育种步履艰难抗病毒育种步履艰难抗病毒育种步履艰难组织培养的高效隔离防止了病毒的再侵染组织培养的高效隔离防止了病毒的再侵染组织培养的高效隔离防止了病毒的再侵染组织培养的高效隔离防止了病毒的再侵染脱毒脱毒脱毒脱毒保持种性保持种性保持种性保持种性快繁已是一个系统技术快繁已是一个系统技术快繁已是一个系统技术快繁已是一个系统技术2、茎尖培养脱毒的基本原理：、茎尖培养脱毒的基本原理：n n病毒在植物体内的分布具有不均匀性病毒在植物体内的分布具有不均匀性1934193419341934年，年，年，年，WhiteWhiteWhit
15、eWhite通过观察烟草根系，首先发现通过观察烟草根系，首先发现通过观察烟草根系，首先发现通过观察烟草根系，首先发现病毒在植物的不同区域分布是不均匀的，越靠病毒在植物的不同区域分布是不均匀的，越靠病毒在植物的不同区域分布是不均匀的，越靠病毒在植物的不同区域分布是不均匀的，越靠近根尖区病毒越少，根冠区不含病毒。近根尖区病毒越少，根冠区不含病毒。近根尖区病毒越少，根冠区不含病毒。近根尖区病毒越少，根冠区不含病毒。1949194919491949年，年，年，年，LimassetLimassetLimassetLimasset和和和和CornnetCornnetCornnetCornnet提出了茎的分
16、生提出了茎的分生提出了茎的分生提出了茎的分生组织区也应存在与根尖分生组织区同样的病毒组织区也应存在与根尖分生组织区同样的病毒组织区也应存在与根尖分生组织区同样的病毒组织区也应存在与根尖分生组织区同样的病毒分布特征。分布特征。分布特征。分布特征。1952195219521952年，年，年，年，Morel Morel Morel Morel 和和和和MartinMartinMartinMartin首先利用马铃薯茎尖首先利用马铃薯茎尖首先利用马铃薯茎尖首先利用马铃薯茎尖分生组织进行离体培养获得了无病毒苗，证实分生组织进行离体培养获得了无病毒苗，证实分生组织进行离体培养获得了无病毒苗，证实分生组织进行
17、离体培养获得了无病毒苗，证实了这种理论。同时也获得了大丽花的无病毒苗。了这种理论。同时也获得了大丽花的无病毒苗。了这种理论。同时也获得了大丽花的无病毒苗。了这种理论。同时也获得了大丽花的无病毒苗。并建立了茎尖组织培养的繁殖体系。并建立了茎尖组织培养的繁殖体系。并建立了茎尖组织培养的繁殖体系。并建立了茎尖组织培养的繁殖体系。外植体选取外植体选取外植体选取外植体选取热处理钝化病毒热处理钝化病毒热处理钝化病毒热处理钝化病毒分生组织培养分生组织培养分生组织培养分生组织培养|形成茎、根形成茎、根形成茎、根形成茎、根|再生完整植株再生完整植株再生完整植株再生完整植株|病毒检测病毒检测病毒检测病毒检测|扩繁
18、扩繁扩繁扩繁 进一步检测病毒进一步检测病毒进一步检测病毒进一步检测病毒 移栽移栽移栽移栽获得脱毒植获得脱毒植获得脱毒植获得脱毒植株株株株3、茎尖培养脱毒基本技术规程：、茎尖培养脱毒基本技术规程：（1）母体植株的选择和预处理）母体植株的选择和预处理n n母体的选择母体的选择欲脱毒材料的品种典型性欲脱毒材料的品种典型性欲脱毒材料的品种典型性欲脱毒材料的品种典型性植株健康程度植株健康程度植株健康程度植株健康程度n n外植体的预处理外植体的预处理（2）茎尖分生组织培养再生植株）茎尖分生组织培养再生植株n n基本过程：外植体消毒基本过程：外植体消毒茎尖剥离茎尖剥离茎砂茎砂培养培养n n茎尖分生组织培养有
19、两个概念：茎尖分生组织培养有两个概念：Shoot tip/shoot apexShoot tip/shoot apexApical meristem/apical domeApical meristem/apical domevirus-freetissuevirus particlesfound here（3 3）脱毒效果检测）脱毒效果检测n n直接测定法直接测定法n n指示植物鉴定：指利用具有能够辨别某种指示植物鉴定：指利用具有能够辨别某种病毒专化性症状的寄主植物进行鉴定。病毒专化性症状的寄主植物进行鉴定。n n血清鉴定：试管沉淀反应；免疫双扩散；血清鉴定：试管沉淀反应；免疫双扩散；酶联免
20、疫吸附测定。酶联免疫吸附测定。n n核酸分析法核酸分析法指示植物指示植物CMV病毒感染的植株叶片病毒感染的植株叶片（4 4）脱毒苗的保存与繁殖）脱毒苗的保存与繁殖n n脱毒苗的离体保存与繁殖脱毒苗的离体保存与繁殖n n建立脱毒种苗生产繁网络体系建立脱毒种苗生产繁网络体系n n木本植物建立隔离的脱毒苗母本圃木本植物建立隔离的脱毒苗母本圃4、影响脱毒效果的因素：、影响脱毒效果的因素：n n母体材料病毒侵染的程度母体材料病毒侵染的程度n n外植体的生理状态外植体的生理状态n n起始培养的茎尖大小起始培养的茎尖大小茎尖大小对马铃薯脱毒效果的影响茎尖大小对马铃薯脱毒效果的影响茎尖长茎尖长茎尖长茎尖长（m
21、mmm）叶原基数叶原基数叶原基数叶原基数小植株数小植株数小植株数小植株数脱毒植株数脱毒植株数脱毒植株数脱毒植株数脱毒率脱毒率脱毒率脱毒率（%）0.120.121 15050242448480.270.272 24242181842.942.90.60.64 464640 00 0思考题：思考题：n n植物器官和组织培养的基本程序是什么植物器官和组织培养的基本程序是什么？如何获得无菌培养材料？如何获得无菌培养材料？n n离体茎尖经培养后将会出现怎样的培养离体茎尖经培养后将会出现怎样的培养反应？反应？n n植物脱病毒的机理是什么？植物脱病毒的机理是什么？n n影响茎尖组织培养脱毒效果的因素有哪影响茎尖组织培养脱毒效果的因素有哪些？些？