植物组织培养技术1-3(1).ppt

1、植物组织培养技术植物组织培养技术李兰芝生物安全科学技术学院A Glimpse of Plant Tissue Culture 主要内容：主要内容：概述概述植物组织培养含义植物组织培养含义组织培养的类型组织培养的类型植物组织培养的发展简史植物组织培养的发展简史植物组织培养在农业上的应用植物组织培养在农业上的应用本节教学目的与要求本节教学目的与要求(1)掌握组织培养的概念和类型；掌握组织培养的概念和类型；(2)掌握组织培养的特点；掌握组织培养的特点；(3)了解组织培养发展史；了解组织培养发展史；(4)初步掌握组织培养在农业实践上的应用。初步掌握组织培养在农业实践上的应用。一、什么是植物组织培养一、

2、什么是植物组织培养WhatIsTissueCulture?Orin vitroculture?Ormicropropagation?（一）概念：（一）概念：器官（器官（organ)：根、茎、叶、花、果实、种子根、茎、叶、花、果实、种子组织（组织（tissue)：花药、胚珠、胚、胚乳、形成层等花药、胚珠、胚、胚乳、形成层等植物组织培养（植物组织培养（Tissue culture）是指用是指用无菌无菌方法使植物体的离体方法使植物体的离体（in vitro)in vitro)器官、组织和细胞在器官、组织和细胞在人为提供的条件人为提供的条件下生长和下生长和发育的所有培养技术的总称，也称之为离体培发育的

3、所有培养技术的总称，也称之为离体培养（养（In vitro cultureIn vitro culture）或试管培养。）或试管培养。CharacteristicsofPlantTissueCultureTechniquesv培养条件可以人为控制培养条件可以人为控制v生长周期短，繁殖率高生长周期短，繁殖率高植物组织培养特点植物组织培养特点v管理方便，利于工厂化生产和自动化控制管理方便，利于工厂化生产和自动化控制（二）植物组织培养的理论基础（二）植物组织培养的理论基础细胞全能性细胞全能性1、细胞全能性、细胞全能性（celltotipotency)：植物体的每一个具有完整细胞：植物体的每一个具有完

4、整细胞核的细胞都具有该物种全部遗传的物质，在一定条件下具有核的细胞都具有该物种全部遗传的物质，在一定条件下具有发育成完整植物体的潜在能力。发育成完整植物体的潜在能力。植物的脱分化和再分化能力使得细胞能产生整株植株，植物植物的脱分化和再分化能力使得细胞能产生整株植株，植物细胞的这种能力称为细胞全能性。细胞的这种能力称为细胞全能性。为什么？为什么？2、植物细胞全能性的表达、植物细胞全能性的表达v脱分化（脱分化（dedifferentiation)：将已分化的不分裂的静止将已分化的不分裂的静止细胞，放在培养基上培养后，细胞重新进入分裂状态。一细胞，放在培养基上培养后，细胞重新进入分裂状态。一个成熟的

5、细胞转变为分生状态的过程叫脱分化。个成熟的细胞转变为分生状态的过程叫脱分化。一个细胞一旦沿着某一条特定的途径分化发育后，一般不会一个细胞一旦沿着某一条特定的途径分化发育后，一般不会再回复到未分化状态，但在组织培养条件下，可能发生脱分化再回复到未分化状态，但在组织培养条件下，可能发生脱分化和再分化。和再分化。v再分化（再分化（redifferentiation):经脱分化的组织或细胞在一经脱分化的组织或细胞在一定的培养条件下可转变为各种不同的细胞类型，形成完整定的培养条件下可转变为各种不同的细胞类型，形成完整植株的过程。植株的过程。v细胞分化愈伤组织中的细胞本质上是薄壁组织细胞，在愈伤组愈伤组织

6、中的细胞本质上是薄壁组织细胞，在愈伤组织的再分化过程中，这些薄壁细胞能分化成各种类型织的再分化过程中，这些薄壁细胞能分化成各种类型的细胞。细胞的这种转化称为细胞分化的细胞。细胞的这种转化称为细胞分化。v器官分化细胞最后分化成幼芽和胚胎，通过细胞最后分化成幼芽和胚胎，通过器官发生器官发生和和胚胎发胚胎发生生形成再生植株。形成再生植株。脱分化脱分化愈愈伤伤组组织织再分化再分化根根芽芽再再生生植植株株3、植物组织培养过程、植物组织培养过程合适的外植体合适的外植体离体的植物器离体的植物器官、组织、细官、组织、细胞胞移栽移栽4、组织培养植株再生的途径、组织培养植株再生的途径魔芋胚状体魔芋胚状体1）、体细

7、胞胚胎发生途径）、体细胞胚胎发生途径（胚状体发生途径）（胚状体发生途径）：是指在组织培养中起源于一个非合子细胞，经过胚胎发是指在组织培养中起源于一个非合子细胞，经过胚胎发生和胚胎发育过程（经过原胚、球形胚、心形胚、鱼雷胚和子生和胚胎发育过程（经过原胚、球形胚、心形胚、鱼雷胚和子叶胚叶胚5 5个时期），形成具有双极性的胚状结构，而发育成再生个时期），形成具有双极性的胚状结构，而发育成再生植株的途径。植株的途径。胚状体发生途径胚状体发生途径外植体外植体脱脱分分化化愈伤组织愈伤组织胚状体胚状体再生植株再生植株再再分分化化2）、器官发生途径：）、器官发生途径：由愈伤组织或外植体诱导形成不定根由愈伤组织

8、或外植体诱导形成不定根或不定芽，再获得再生植株的方法。或不定芽，再获得再生植株的方法。百合鳞叶培养百合鳞叶培养外植体器官发生途径外植体器官发生途径愈伤组织愈伤组织芽分化芽分化再生苗再生苗胚状体胚状体小小麦麦愈伤组织器官发生途径愈伤组织器官发生途径外植体外植体愈伤组织愈伤组织芽芽根根再生植株再生植株脱分化脱分化再分化再分化高生长素高生长素(1,2-D)高高(生长素生长素/细胞分裂素细胞分裂素)低低(生长素生长素/细胞分裂素细胞分裂素)器官发生途径器官发生途径外植体（外植体（explant)：由活体（由活体（invivo)植物体上切植物体上切取下来的，用于组织培养的各种接种材料。包括取下来的，用于

9、组织培养的各种接种材料。包括各种器官、组织、细胞或原生质体等。各种器官、组织、细胞或原生质体等。胡胡萝萝卜卜离离体体根根愈伤组织（愈伤组织（callus）在人工培养基上由外植体上形成的一团无在人工培养基上由外植体上形成的一团无序生长状态的薄壁细胞。序生长状态的薄壁细胞。愈伤组织愈伤组织v按培养材料分为（按培养材料分为（Gamborg等等)：愈伤组织培养愈伤组织培养器器 官官 培培 养养细细 胞胞 培培 养养原生质体培养原生质体培养从外植体脱分化得到愈伤组织，最从外植体脱分化得到愈伤组织，最为常见的组织培养为常见的组织培养悬浮细胞培养悬浮细胞培养单细胞培养单细胞培养胚、胚乳、珠心、子房、根、茎、

10、叶、胚、胚乳、珠心、子房、根、茎、叶、花和幼果的部分组织的培养花和幼果的部分组织的培养（三）、植物组织培养的类型（三）、植物组织培养的类型种子培养种子培养 胚胎培养胚胎培养在液体培养基中培养单个细胞或小团细胞在液体培养基中培养单个细胞或小团细胞种子培养种子培养v兰花种子作为外植体进行组织培养，兰花种子作为外植体进行组织培养，v因为：因为：种子小，不含存储物质，播种时容易丢失，成活率低。种子小，不含存储物质，播种时容易丢失，成活率低。体外播种易使种子形成不成熟胚，从而缩短生育周期体外播种易使种子形成不成熟胚，从而缩短生育周期种子生长环境适宜，避免菌类感染，萌发发育更迅速。种子生长环境适宜，避免菌

11、类感染，萌发发育更迅速。石斛兰的实生苗 胚胎培养胚胎培养无菌状态下体外分离成熟或不成熟的胚，将胚进行再培养获无菌状态下体外分离成熟或不成熟的胚，将胚进行再培养获得再生植株。得再生植株。适宜培养不能形成种子的杂交种。适宜培养不能形成种子的杂交种。两种类型两种类型:成熟胚胎培养（子叶期以后）和未成熟胚培养成熟胚胎培养（子叶期以后）和未成熟胚培养（子叶期以前）（子叶期以前）操作过程：取材消毒操作过程：取材消毒-胚的剥离胚的剥离-接种接种-（看护）（看护）培养培养植物胚胎培养的意义植物胚胎培养的意义 v1,克服杂种胚的败育,获得稀有杂种2,获得单倍体和多倍体植株3,打破种子休眠,促进胚萌发4,快速繁殖

12、良种,缩短育种周期5,克服种子生活力低下和自然不育性,提高种子发芽率6,提高后代抗性,改良品质7,种子活力的快速测定8,种质资源的搜集和保存9,研究胚胎发育的过程和控制机制愈伤组织培养愈伤组织培养v愈伤组织由薄壁细胞组成，但这些细胞并不是均一的一种一包，通常由分化细胞核未分化细胞两种类型细胞组成。v影响因素：外植体材料培养基：生长调节剂生长素、细胞分裂素培养条件：温度、光等愈伤组织的诱导与培养愈伤组织的诱导与培养野生棉的愈伤组织地同母体组织连着。地同母体组织连着。三、愈伤组织分化与植株再生三、愈伤组织分化与植株再生试管苗移栽v根据培养器官的不同：根据培养器官的不同：叶培养、根培养、花药培养、胚

13、珠培养、茎叶培养、根培养、花药培养、胚珠培养、茎尖培养等尖培养等烟烟草草（三）、植物组织培养的类型（三）、植物组织培养的类型l根据培养方式：根据培养方式：固体培养、液体培养固体培养、液体培养固体培养固体培养：将培养物放在含有琼脂等固化剂的培养基表面进行：将培养物放在含有琼脂等固化剂的培养基表面进行培养。培养。液体培养液体培养：将培养物放在未加固化剂的培养基内培养，一般需：将培养物放在未加固化剂的培养基内培养，一般需进行震荡，又称液体震荡培养。进行震荡，又称液体震荡培养。（三）、植物组织培养的类型（三）、植物组织培养的类型固体培养固体培养液体培养液体培养v(1)固体培养法固体培养法v是最常用的方

14、法。该方法简单，易行，但养是最常用的方法。该方法简单，易行，但养分分布不均，生长速度不均衡，并常有褐化中毒现分分布不均，生长速度不均衡，并常有褐化中毒现象发生。象发生。v(2)液体培养法液体培养法v由于液体中氧气含量较少，常用振动培养由于液体中氧气含量较少，常用振动培养的方法以确保氧气的供给的方法以确保氧气的供给v 往复式摇床或旋转式摇床进行培养，速度往复式摇床或旋转式摇床进行培养，速度一般为一般为50-200r50-200rminmin，这种定期浸没的方法，既能，这种定期浸没的方法，既能使培养基均一，又能保证氧气的供给。使培养基均一，又能保证氧气的供给。固体培养、液体培养的特点：固体培养、液

15、体培养的特点：l根据培养物量的多少：根据培养物量的多少：大量培养、微量培养大量培养、微量培养。l根据培养过程中是否需光：根据培养过程中是否需光：光培养、暗培养光培养、暗培养l根据培养方法的不同：根据培养方法的不同：平板培养、微室培养、悬浮培养等平板培养、微室培养、悬浮培养等（三）、植物组织培养（三）、植物组织培养的类型的类型v按培养过程分为按培养过程分为:初代培养和继代培养初代培养和继代培养初代培养（初代培养（Primary culture）：）：指外植体的最初培养。指外植体的最初培养。继代培养（继代培养（Subculture）：）：将初代培养得到的培养体移植于新鲜培养基中这将初代培养得到的培

16、养体移植于新鲜培养基中这种反复多次移植的培养，称为继代培养。种反复多次移植的培养，称为继代培养。（三）、植物组织培养的类型（三）、植物组织培养的类型二、植物组织培养发二、植物组织培养发展简史展简史1 1、萌芽阶段萌芽阶段：(从从2020世纪初到世纪初到3030年代中）年代中）1838-18391838-1839年，德国科学家年，德国科学家SchleideSchleide 和和SchwannSchwann发表了细胞学发表了细胞学说，奠定了组织培养的理论基础。说，奠定了组织培养的理论基础。19021902年，德国植物学家年，德国植物学家HaberlandtHaberlandt 根据细胞学说，提出植物根据细胞学说，提出植物细胞全能性（细胞全能性（totipotencytotipotency）理论。理论。19041904年，年，HanningHanning 最先成功地培养了萝卜和辣根菜的胚。最先成功地培养了萝卜和辣根菜的胚。19221922年，年，Knudson Knudson 采用胚培养法获得大量兰花幼苗。采用胚培养法获得大量兰花幼苗。克服其种克服其种子发芽困难的问题子发芽困难的问题1925