观赏植物组织培养复习提纲Word格式.docx

1、 组织：表层、皮层、髓部等 细胞：大孢子、小孢子、体细胞。三 、植物组织培养发展简史 （一）萌芽阶段 （二）理论准备阶段 （三）奠基阶段 （四）蓬勃发展阶段 （五）植物组织培养技术的逐步完善 （一） 萌芽阶段 1838年，德国科学家施莱登（Schleiden）和施旺（Schwann）创立了 “细胞学说”：无论植物还是动物，都是由细胞构成的。 细胞是生物体的基本结构单位和功能单位。如果具有与有机体一样的条件，每个细胞应该可以独立生活和发展。 （二）理论准备阶段 1902年德国植物学家哈布兰特（Haberlandt）根据细胞学说提出了高等植物的器官和组织可以不断分割，直至单个细胞的观点。 为证实这

2、个观点，他首次进行了高等植物的细胞培养试验。利用野芝麻、紫鸭跖草，分离出叶肉栅状组织、表皮、毛刺的细胞进行培养。对植物离体培养起到了先导作用。（三）植物组织培养奠基阶段 20世纪30 年代中期植物组织培养领域有两个重要发现（White）： 1、认识到B族维生素对植物生长具有重要作用。 2、发现了生长素是一种天然的生长调节物质。 1943年White发表了世界上第一部有关植物离体培养技术专著： 植物组织培养手册（A handbook of plant tissue culture） Gautheret（法国）报道了培养山毛榉、黑杨时加入B族维生素和IAA能促进形成层生长。 Nobecourt（法

3、国）培养胡萝卜根、马铃薯使细胞增殖获得成功。 1948年美国的Skoog和我国学者催藢在烟草茎切段和髓培养以及器官形成研究中，发现：腺嘌呤和腺苷可以解除培养基中IAA对芽的抑制作用，从而确定了腺嘌呤与生长素的比例是控制芽和根形成的主要因素之一。40年代末至50年代末，有许多研究者对离体培养技术和方法作了大量探索。 （四） 蓬勃发展阶段 1958年，Steward（美国）将胡萝卜髓细胞培养成为完整的植株，人类第一次实现了人工体细胞胚，证明了植物细胞的全能性，这是植物组织培养的第一个突破。 1960年Cocking（英国）用酶解法分离原生质体成功，开创了原生质体培养和体细胞杂交工作，这是第二个突破

4、 （五）植物组织培养技术的逐步完善 从20世纪初，自Haberland离体细胞培养研究开始至60年代的半个多世纪 植物组织培养方法和培养基配方不断改进。 1、 采用的植物材料更为广泛 2 、 技术体系逐步完善 3 、 基础理论及其应用的研究向纵深发展 4 、 开始形成新的学科。 我们国家开展组培技术研究情况： 1931年，李继侗进行银杏的胚培养。 19351942 年罗宗洛进行玉米根尖的离体培养。 在其后，罗士伟进行了植物幼胚、根尖、茎尖和愈伤组织培养。 中科院植物所朱自清先生创制了 N6 培养基，获得国家发明二等奖。 四、在观赏植物上的应用概况 始于1960年Morel培养兰花的茎尖。茎尖培

5、养能脱除兰花所带的病毒并能快速繁殖。 通过原球茎增殖，一个外植体一年繁殖400万个原球茎，繁殖系数极高，形成了当时的“兰花工业”，因而促进了兰的工厂化生产，同时也大大推动了其他观赏植物的组织培养繁殖。（一）在鲜切花上的应用 20世纪80年代以后，陆续应用于其他花卉的快繁上，在花卉种苗的工厂化生产中广泛应用。 20世纪90年代以后组织培养快繁技术在花卉生产中的应用迅速发展，在多种花卉上的应用取得成功。 在鲜切花的规模化生产上，每年通过组织培养生产的种苗达几千株。 主要以 满天星、香石竹、情人草、月季、非洲菊年、勿忘我、菊花、菊梗等 比较成功。 （二）观叶植物 观叶植物组织培养较成功的种类，主要是

6、一些热带雨林类花卉植物，如：红掌、红宝石、绿巨人、蕨类、龟背竹、花叶芋、朱蕉、绿萝 等进行了大规模的组织培养生产。 （三）球根类花卉 1 球根类花卉的组织培养以: 唐菖浦和百合 比较深入，以不同的外植体进行诱导培养获得了再生植株。 彩色马蹄莲 近年来的研究和运用有了很大进展，并进行了规模化生产，已有部分组培种球在生产中应用，取得了很好的社会和经济效益。 球根类花卉2 球根花卉的市场前景广阔，但由于球根类花卉的特殊性，在组织培养规模化生产并形成产品的种类少。 存在的问题： 1、 集中反映在一些较名贵的种类如郁金香、水仙等增殖率低，难以进行大规模生产。 2、 一些能够产业化组培生产的种类如：百合、

7、马蹄莲等在过渡移栽、小球和种球处理方面还存在一定的技术问题，难以进行大规模生产。 （四 ） 兰花 兰花种苗的工厂化生产在台湾、泰国早已成规模，以洋兰生产为主。 我国近年新建了一些专业化的兰花种苗公司，利用国内的人力和资源优势从事兰花的规模化生产。 随着野生资源的调查、搜集、保护和应用工作的开展，有部分种类已进行了快繁研究和应用。 （五）木本花卉 山茶、牡丹、芍药、梅花等也逐渐地开展了研究工作。 近几年也陆续从国外引进了部分木本花卉，其中包括一些如彩叶木本植物，引进后进行了组织培养繁殖研究，有些种类已通过组织培养繁殖形成一定规模，并已应用于城市的绿化中。目前已成功实现组培繁殖的园林花卉 花卉种类

8、繁多，类型奇异，是植物试管繁殖中应用最多、生产效益最大的；在各类植物离体快繁中位居榜首。 近年来，随着植物组织培养技术的研究不断深入和发展，几乎涉及到了所有重要的花卉，目前已有多种花卉可采用试管快繁。 球根花卉植物名称 拉丁学名 外植体 再生方式 仙客来 Cyclamen persicum Mill 子叶、叶片及并、球茎 鳞茎 百 合 Lilium 茎尖、鳞片、叶片、花器官 小鳞茎、芽 唐菖蒲 Gladiolus hortulans 茎尖、球茎、叶片、器官 小鳞茎、芽 郁金香 Tulipa gesneriana 鳞片、鳞茎、幼茎、 小鳞茎、芽 球根海棠 Begonia tuberhybrida

9、 叶片 芽 大丽花 dahlia pinnata 茎段 丛生芽 大岩桐 Sinningia speciosa 叶片、叶柄、茎尖 芽 秋海棠 Begonia 幼叶、叶柄 丛生芽 小苍兰 Freesia refracta 球茎、叶、花芽、花茎 不定芽 马蹄莲 Zantedeschia aethiopica 块茎 丛生芽 风信子 Hyacinthus orientalis 花蕾 不定芽 晚香玉 Polianthes tuberosa 块茎 不定芽 宿根类花卉1 香石竹 Dianthus caryophyllus 茎尖、茎段 不定芽 菊花 Dendranthema morifolium 茎尖、茎段、花

10、及柄、叶 不定芽 大花萱草 Hemerocallis hybrida 茎尖、花蕾、花瓣、子房 不定芽 雏菊 Bellis perennis 花托 不定芽 矢车菊 Centaurea cyanus 茎段 不定芽 火炬花 Knlphofia sp. 种子 丛生苗 君子兰 Clivia miniata 子房、胚珠、茎尖、花丝 不定芽 香叶天竺葵 Pelargonium graveolens 叶 不定芽 叠瓣天竺葵P. domesticum 茎段 不定芽 玉簪 Hosta 茎尖 不定芽 鹤望兰 Strelitzia reginae 胚芽 不定芽 福禄考 Phlox paniculate 茎段、幼嫩叶片

11、 丛生芽 孔雀花 Aster ericoidus 茎尖、茎段 丛生芽 欧洲绣球 Viburnum apulus 腋芽 不定芽 八仙花 Viburnum macrocephem 幼胚、未成熟种子 不定芽 鸢尾 Iris tectorum 花序 不定芽 安祖花 Anthurium andreanum 幼叶、茎尖 不定芽 蜻蜓凤梨 Aechmea fasciata 茎 不定芽 红藻凤梨 Billbergia pyramidalis 茎尖 丛生芽 草 花 类 植物名称 拉丁学名 外植体 再生方式 长春花 Catharanthus roseus 嫰果 不定苗 满天星 Gypsophila elegans

12、 芽、叶 丛生芽 大花萱草 Hemerocallis hybrida 茎尖、花柄、花蕾、花瓣 丛生芽 非洲菊 Gerbera jamesonii 花蕾、叶片、茎尖 丛生芽 非洲紫罗兰 Saintpaulia ionantha 叶、花瓣、花柄 丛生苗 新几内亚凤仙 Impatiens hawkeri 顶芽、幼茎 丛生芽 凤仙花 I. Balsamina 顶芽 丛生芽 福禄考 Phlox Drummond 花芽 丛生芽 一串红 Salvia splendens 花枝 丛生芽 矮牵牛 Petunia hybrida 叶片 从生苗 重瓣矮牵牛 Petunia hybrida 叶片 丛生苗 长寿花 Ka

13、lanchoe blsamina 茎、叶 不定芽 翠菊 Callistephus chinensis 嫰茎 胚状体 瓜叶菊 Cineraria cruenta 叶片 不定芽 金鱼草 Antirrhinum majus 茎、叶 不定芽 情人草 limonium sinense 芽 丛生芽 四季樱草 Primula obconica 叶片 丛生芽 洋菊梗 Eustoma grandiflorum 茎段 丛生芽 丽格海棠 BegoniaElatior 幼叶、花瓣 胚状体、不定芽 兰 花 类大花惠兰 Cymbidium 假鳞茎上的侧芽 原球茎 蝴蝶兰 Phalaenopsis 茎尖、花梗腋芽腋芽 原球

14、茎 文心兰 Oncidium 幼芽、花梗 原球茎 石斛兰 Dendrobium 侧芽 原球茎 墨 兰 Cymbidium kanran 根状茎 原球茎 观 叶 植 物 龟背竹 Monstera delicilsa 茎尖、 不定芽 绿巨人 Spathiphyllum Green Gigant 茎尖 丛生芽 绿宝石喜淋芋 Philodendron erubescens 顶芽、侧芽 丛生芽 Green Emerald 红宝石喜淋芋 Philodendron erubescens 顶芽 丛生芽 Red Emerald 花叶芋 Caladium 茎尖 丛生芽 广东万年青 Aglaonema modest

15、um 块根、幼叶 花叶万年青 Dieffenbachia picta 茎段 丛生芽 白网文 Fittonia veyschaffelti 茎段 丛生苗 朱 蕉 Cordyline fruticosa 茎段 不定芽 六月雪 Serissa serissoides 嫩叶 不定芽 彩叶芋 Caladium bicolor 幼叶 不定芽 绿 萝 Epipremnum aureum 叶片、叶柄、嫰茎 丛生芽 表中所列的花卉，有一部分已经形成规模化生产，而有些花卉的组培快繁还受到一些因素的影响； 1、 技术的影响 2、 繁殖成本的影响 3、 移栽成活率的影响 4 、 培养对象本身特性的影响 如，卡特兰组织

16、培养中的褐化问题是原球茎诱导成功的一大障碍。 郁金香、水仙等试管繁殖系数较低，同时由于试管内形成的小球移栽后需经多年培育才能形成开花种球等原因，因此，目前郁金香的试管繁殖尚不能在生产上成为快繁手段。 第二章 组织培养的基本知识 第一节 组织培养的应用及特点 一、 组织培养的特点 二、 组织培养的应用 一、组织培养特点 （一）可人为控制条件 （二）节省材料 （三）生长周期短 ，繁殖速度快 （四）管理方便（一）可人为控制条件 组织培养过程中，植物材料是在人为提供的培养基质及环境中生长。a、根据需要随时调节营养成分、小气候条件b、摆脱了大自然四季、昼夜以及多变的气候给植物生长带来的影响。c、形成了一

17、个均一的条件，因而更有利于植物的生长繁殖，可以稳定地进行周年生产。（二） 节省材料 组织培养是离体培养，根据植物细胞的全能性，一个细胞或一块组织均可形成完整的植株。 植物体的茎尖、根、茎、叶、花瓣、花柄、花药等均可作为培养的材料，只需取母株上的极小部分即可繁殖大量的再生植株。 对于一些稀有的、濒危的或引进的数量极少的植物种类的繁殖和保存，其实际意义非常大。 （三） 生长周期短 繁殖速度快 在人为控制的条件下，可有的放矢。根据不同的植物，不同的离体部位而提供不同的生长条件，因此，生长繁殖速度快，生长周期短。 一般草本花卉20天左右即可完成一个繁殖周期，木本植物，在12个月内完成一个生长周期。 植

18、物材料的繁殖数量是以几何级数增长的，有利于大规模的工厂化生产。 （四） 管理方便 1、人为的提供了植物生长所需要的营养和环境条件； 2、进行高度集约化、高密度的科学培养生产； 3、较田间的常规繁殖和生产，省去了除草、浇水、病虫害防治等繁琐的管理环节，有利于自动化和工厂化生产。二、 组织培养技术的应用 （一）良种快繁 （二）脱除病毒 （三）在育种上的应用 （四）用于种质 资源保存 （五）培育人工种子 （六） 次生代谢产物的生产 （七）遗传学、分子生物学、病理学研究的应用 植物组织培养是生物技术的重要组成部分；近二、三十年来，随着植物组织培养基础理论研究的深入，应用研究范围、内容的扩大，发展更为迅

19、速，应用领域也越来越广泛。 在细胞学、细胞生物学、分子生物学、遗传学、育种学、生理学、生物化学、药物学特别是在园艺、林学、农学等学科上发挥了重要作用。 （一） 良种快繁 组织培养良种快繁是目前植物组织培养技术应用最多、最广泛和最有效的一个方面；也是在应用上的主流之一。 观赏植物、园艺作物、经济林木中的部分或大部分均可用离体繁殖的方法提供苗木，有些已实现了产业化生产。观赏植物为主，是应用最成功的领域。 由于这一繁殖方法具有很高的繁殖速度，因此，也将这一方法称为： 快速繁殖 同时茎尖培养是无性繁殖，可以保持良种优良性状的遗传稳定性和一致性。 用于新育成的、新引进的及新发现的、稀缺良种的快速繁殖，是

20、更为有效的繁殖途径。 （二） 茎尖培养可以脱除病毒 （1）病毒病害为系统性病害，因此被病毒侵染后的植株将全身带毒，并可随着无性繁殖代代传播下去。 （2）植物一旦被病毒侵染，其防治比真菌、细菌病害困难的多，任何杀菌剂对病毒病的防治效果都是微乎其微的，可逆性很小，因此对于病毒病必须另寻防治的方法。 （三）在育种上的应用 植物组织培养技术为育种提供了许多手段和方法，使育种工作在新的条件下更有效的进行，许多用常规育种无法解决的问题，通过组织培养得以解决。 1、克服远缘杂交不育 2、突变体育种 3、单倍体育种（花粉、花药培养） 4、培养体细胞杂种 5、用于分子育种 1、克服远缘杂交不育 在种属间远缘杂交

21、育种中，杂交后代常出现胚发育不良。 采用组织培养技术与常规远缘杂交方法结合起来，对远缘杂交形成的幼胚，进行离体组织培养，使远缘杂种幼胚在离体条件下发育并形成完整的试管植株。在百合、鸢尾等花卉中已得到应用。 2、突变体育种 利用离体培养技术，在细胞水平上进行突变体筛选，可以大大提高选种效果。在离体培养中可以发现各种各样的变异，且可遗传的变异较多。 如，以菊花花瓣作为外植体，诱导愈伤组织并分化成苗，产生了以下变异：叶片变长，缺刻增多、变浅；光周期明显变化，从短日型的秋菊变为中日型类型；花朵的变化，表现在花色、花型和花瓣的变化。 3、花药、花粉培养（单倍体育种） 常规育种中为得到纯系材料需经多代自交

22、，才能获不定芽 得遗传上稳定的性状。 用组织培养技术，培养植物花粉或花药，获得的单倍体经染色体加倍后，可较快的获得纯合的二倍体，大大地缩短育种时间，快速组合多种性状。 4、培养体细胞杂种 通过细胞培养，利用原生质体融合技术把不同品种或远缘种属间的体细胞融合成一体，获得体细胞杂种，以此克服植物有性杂交和远缘杂交的不亲和性。特别是无性繁殖的园艺植物或不能进行有性杂交的植物更具有重要意义。 在花卉方面，1987年西德Ma-Planell 研究所的研究人员把玉米中DFR（4黄烷酮还原酶）基因导入矮牵牛，获得了开红色花的矮牵牛。 美国进行的对玫瑰、菊花、康乃馨三大切花的遗传转化研究，从矮牵牛中分离出蓝色

23、基因导入玫瑰中，获得了蓝色玫瑰。 花卉工作者还试图培养黄色月季、发光植物、黄色仙客来、红色鸢尾都可成为能够实现的目标。 5、 用于分子育种 原生质体是不同遗传信息的良好受体，把离体培养技术与分子育种相结合; 在细胞水平上进行遗传修饰、 DNA重组;改良园艺植物品种; 因此离体培养是把植物基因中的目的基因导入园艺品种的一座桥梁。 （四）用于种质资源保存 采用离体培养技术保存种质资源,是园林植物种质资源保存的途径之一。对于抢救和保存濒危物种，迅速扩大种群数量，是快速而又行之有效的措施之一。在花卉中，兰花资源破坏严重，目前已开展用组织培养法进行抢救和扩大种群数量的研究工作。 利用离体培养技术，在试管

24、内保存种质；其优点是： 1）试管保存无性系，占用的空间小， 2）便于进行国际国内间的种质交流， 3）生产需要时可立即进行大量繁殖，应用于生产， 4）保存的费用低廉。把保存在试管中的植物材料置9以下，植物停止生长，每年只需接种12次，大大节省人力、物力。 （五）培育人工种子 人工种子： 是植物离体培养中产生的胚状体或芽体等，用含有营养成分和植物激素的凝胶物包裹，人为制造出与天然种子相类似的人工种子，并在适宜的条件下能够发芽出苗。 人工生产的大量的无性种子，可以获得性状及生长一致的种苗。用于生产大量良种，减少试管快繁过程中的继代、移苗等程序。但是目前关于人工种子的应用仍不是一项成熟的技术。用于难于

25、制种的优良杂交种子的繁育。 （六） 次生代谢产物的生产 目前利用植物培养技术大规模的培养植物细胞，获取次生代谢产物用于医药、食品、调料、提取香精、天然色素等是生物技术研究的一个重要组成部分。 应用细胞培养生产次生代谢产物的植物种类已超过100多种，有用的物质成分达300多种。 利用植物细胞培养获取有用的次生代谢产物与栽培植物相比：离体培养细胞在人工控制的环境条件下进行，不受其他条件限制； 细胞繁殖可以自动化控制，提高生产效率； 同时可根据市场供销有计划地调控。（七） 遗传学、分子生物学、病理学研究的应用 细胞是进行一切生理活动的场所，因此细胞和组织培养为研究植物生理活动提供有力手段。 第二节

26、组织培养原理、类型 一 、 原理 植物组织培养原理是在细胞学说的基础上建立起来的。（1838，1839年）德国的科学家Schleiden和Schwann创立了“细胞学说”（cell theory）；即：细胞是生物体的基本结构单位。 1902年德国植物生理学家Haberlandt根据“细胞学说”提出了高等植物的器官和组织可以不断分割，直至单个细胞的观点。这种单个细胞是具有潜在的全能性功能单位。 即植物的细胞在适当的条件下，具有不断分裂和繁殖，发展成完整植株的潜在能力。 1958年英国人Stewared在试验中，从胡萝卜愈伤组织和离体培养的细胞中再生出完整植株，实现了植物细胞的全能性，给全能性理论

27、以科学的论证。 植物组织培养原理正是基于这个理论。 由此得出：植物组织培养的原理是 ：植物细胞的全能性。 组成植物体的每个生活细胞都携带有一套完整的基因，并具有产生完整植株的能力。 （二）、全能性实现的条件 1、需把这些细胞从植物体的抑制下解脱出来，也就是必须离体； 给予特定的条件促进细胞 脱分化。 2、 给予适当的刺激（营养、激素 等）通过人为控制可使离体的细胞再分化。 外植体愈伤组织（脱分化）再分化 不定芽（胚状体）小植株 一个已经分化的细胞要表现它的全能性必须经历由 脱分化再分化的过程。 脱分化：指在母体中原已分化并具有一定功能的植物细胞，脱离母体后，在人工培养条件下由成熟状态回复到无结构的分生状态。 愈伤组织是典型的脱分化组织。 再分化：脱分化（愈伤）组织经培养后建成形态特定的组织和器官，并产生完整植株的过程。二 、观赏植物组织培养类型 1 、从培养方式的角度可以分为： 固体培养 液体培养：静止培养 振荡培养 2、根据培养的外植体类型分为 器官培养 组织培养 胚胎培养 细胞培养 原生质体培养。 器官培养：花卉的具有功能性的外植体，茎尖、茎段、根尖、