第四章植物组织和器官培养课件.ppt

《第四章植物组织和器官培养课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章植物组织和器官培养课件.ppt（66页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第四章 植物组织与细胞培养1 1 植物组织与器官培养植物组织与器官培养2 2 植物细胞培养植物细胞培养3 3 植物原生质体培养植物原生质体培养1 1 植物组织与器官培养植物组织与器官培养1.1 1.1 概述概述1.2 1.2 植物组织培养的基本步骤植物组织培养的基本步骤1.3 1.3 愈伤组织培养愈伤组织培养1.4 1.4 植物器官培养植物器官培养1.5 1.5 植物组织培养的应用植物组织培养的应用1.6 1.6 人工种子人工种子1.7 1.7 植物组织与器官的生物反应器培养植物组织与器官的生物反应器培养1.8 1.8 植物组织与器官培养存在问题植物组织与器官培养存在问题1.1.1 1.1.1

2、 植物组织培养植物组织培养l植植物物组组织织培培养养是是指指在在无无菌菌条条件件下下，将将离离体体的的植植物物器器官官、组组织织、细细胞胞（体体细细胞胞、生生殖殖细细胞胞等等）、胚胚胎胎、原原生生质质体体等等培培养养在在人人工工配配置置的的培培养养基基上上，给给予予适适当当的的培培养养条条件件，诱诱发发产产生生愈愈伤伤组组织织、潜潜伏伏芽芽，或者长成新的完整植株的一种实验技术。或者长成新的完整植株的一种实验技术。l也也被被称称为为植植物物离离体体培培养养或或试试管管培培养养，由由此此培培育育的的植物也可称之为植物也可称之为“试管植物试管植物”。1.1 1.1 概述概述试管玫瑰、手指玫瑰试管玫瑰

3、、手指玫瑰组织培养与细胞培养的区别：组织培养与细胞培养的区别：l组组织织培培养养是是指指从从机机体体内内取取出出组组织织或或细细胞胞，模模拟拟机机体体内内生生理理条条件件，在在体体外外进进行行培培养养使使之之生生存存或或生生长长成成组组织织。主主要要指用于植物快繁的组培技术。指用于植物快繁的组培技术。l细细胞胞培培养养是是指指植植物物细细胞胞在在体体外外条条件件下下的的存存活活或或生生产产，此此时时细细胞胞不不再再形形成成组组织织。主主要要是是以以生生产产次次生生代代谢谢产产物物为为目目的的大规模细胞培养技术。的的大规模细胞培养技术。组织培养分类：组织培养分类：v根据外植体的不同根据外植体的不

4、同，组织培养可分为植株培养、，组织培养可分为植株培养、器官培养（如植物的根、茎、叶、花药、子房、器官培养（如植物的根、茎、叶、花药、子房、胚珠、胚等）、组织培养（含愈伤组织）等。胚珠、胚等）、组织培养（含愈伤组织）等。v根据培养的根据培养的操作方式不同操作方式不同，组织培养又可分为固，组织培养又可分为固体培养和液体培养。液体培养又可分为振荡培养、体培养和液体培养。液体培养又可分为振荡培养、旋转培养和静止培养等。旋转培养和静止培养等。q全能细胞全能细胞是能够表达生物体基因组的任何一种基是能够表达生物体基因组的任何一种基因，并能分化出该生物体内任何一种类型的细胞，因，并能分化出该生物体内任何一种类

5、型的细胞，进而发育为一个完全相同的生物体。进而发育为一个完全相同的生物体。q外植体外植体是指植物组织培养中用来进行离体无菌培是指植物组织培养中用来进行离体无菌培养的离体材料，可以是器官、组织、细胞和原生养的离体材料，可以是器官、组织、细胞和原生质体等。质体等。1.1.2 1.1.2 几个重要概念几个重要概念p愈伤组织愈伤组织l愈伤组织是由外植体组织增生的细胞产生的一团不愈伤组织是由外植体组织增生的细胞产生的一团不定型的疏散排列的薄壁细胞。细胞大小、形状、液定型的疏散排列的薄壁细胞。细胞大小、形状、液泡化程度、胞质含量、细胞壁特性等具有很大的差泡化程度、胞质含量、细胞壁特性等具有很大的差异。异。

6、l愈伤组织细胞是分化的，但还没有形成组织上的结愈伤组织细胞是分化的，但还没有形成组织上的结构，因此愈伤组织培养过程中没有明显的组织或器构，因此愈伤组织培养过程中没有明显的组织或器官上的分化。官上的分化。l愈伤组织可以长期保存，也可以迅速增殖用作无性愈伤组织可以长期保存，也可以迅速增殖用作无性系；也可以用作原生质体培养时原生质体的来源。系；也可以用作原生质体培养时原生质体的来源。q继代培养继代培养是指愈伤组织在培养基上生长一段时间是指愈伤组织在培养基上生长一段时间后，营养物枯竭，水分散失，并已经积累了一些后，营养物枯竭，水分散失，并已经积累了一些代谢产物，此时需要将这些组织转移到新的培养代谢产物

7、，此时需要将这些组织转移到新的培养基上，这种转移称为继代培养或传代培养。基上，这种转移称为继代培养或传代培养。p细胞分化和形态建成细胞分化和形态建成 植物通过细胞或组织培养达到再生目的要经过植物通过细胞或组织培养达到再生目的要经过以下两个步骤：以下两个步骤：培养的植物细胞或组织的脱分化，形成愈伤组织。培养的植物细胞或组织的脱分化，形成愈伤组织。由新形成的愈伤组织形成一些分生细胞团，随后由新形成的愈伤组织形成一些分生细胞团，随后由其分化成不同的器官原基。由其分化成不同的器官原基。1.2 1.2 植物组织培养的基本过程植物组织培养的基本过程（1 1）培养材料的采集培养材料的采集q从理论上讲，植物具

8、有全能性的细胞有三类：从理论上讲，植物具有全能性的细胞有三类：受精卵；受精卵；发育中的分生组织细胞；发育中的分生组织细胞；雌雄配子及单倍体细胞；雌雄配子及单倍体细胞；q快繁中，最常用的培养材料是茎尖，通常快繁中，最常用的培养材料是茎尖，通常0.5cm0.5cm左右。无病毒苗茎尖左右。无病毒苗茎尖0.1mm0.1mm以下。以下。（2）培养材料的消毒培养材料的消毒1)1)自来水自来水蒸馏水蒸馏水无菌纱布或吸水纸无菌纱布或吸水纸消毒刀消毒刀片切成小块。片切成小块。2)2)无菌环境，无菌环境，7070洒精中浸泡洒精中浸泡30-60s30-60s。3)3)漂白粉饱和液或漂白粉饱和液或0.010.01升汞

9、升汞(HgCI2)(HgCI2)水中消毒水中消毒l0minl0min。4)4)取出后用无菌水冲洗取出后用无菌水冲洗3-43-4次。次。（3）制备外植体制备外植体q在无菌的环境下，将已消毒的材料用无菌刀、在无菌的环境下，将已消毒的材料用无菌刀、剪、镊等，剥去芽的鳞片、嫩枝的外皮或种皮剪、镊等，剥去芽的鳞片、嫩枝的外皮或种皮胚乳（叶片则不需剥皮）。然后切成胚乳（叶片则不需剥皮）。然后切成0.20.20.5cm0.5cm厚的小片。厚的小片。q严禁用手触摸材料。严禁用手触摸材料。（4）接种和培养接种和培养1)1)接种：将切好的外植体立即接种在培养基上，接种：将切好的外植体立即接种在培养基上，4-4-1

10、010个个/瓶。瓶。2)2)封口：瓶、管用无菌药棉或盖封口，培养皿用无封口：瓶、管用无菌药棉或盖封口，培养皿用无菌胶带。菌胶带。3)3)温度：温度：2525左右，因花卉种类及材料部位的不同左右，因花卉种类及材料部位的不同区别对待。区别对待。4)4)增殖：在新梢等形成后需要继代培养。把材料分增殖：在新梢等形成后需要继代培养。把材料分株或切段转入增殖培养基中，增殖株或切段转入增殖培养基中，增殖1 1个月左右后，个月左右后，可视情况继代。可视情况继代。（5）根的诱导根的诱导q继代培养形成的不定芽和侧芽一般没有根，必须转继代培养形成的不定芽和侧芽一般没有根，必须转到生根培养基上进行生根。培养到生根培养

11、基上进行生根。培养1 1个月后即可获得个月后即可获得健壮根系。健壮根系。（6）组培苗的练苗移栽组培苗的练苗移栽q培养容器打开，室内培养容器打开，室内3 3天，取出小苗，用自来水冲天，取出小苗，用自来水冲洗根系上的营养基，栽入基质。洗根系上的营养基，栽入基质。q移栽前要适当遮荫，加强水分管理，保持较高的空移栽前要适当遮荫，加强水分管理，保持较高的空气湿度气湿度。1.3.1 1.3.1 愈伤组织培养的基本过程愈伤组织培养的基本过程1.3.2 1.3.2 愈伤组织培养的应用举例愈伤组织培养的应用举例1.3 1.3 愈伤组织培养愈伤组织培养（1）愈伤组织的形成愈伤组织的形成1)1)启动期（或诱导期）：

12、主要是指细胞或原生质体启动期（或诱导期）：主要是指细胞或原生质体准备分裂的时期。诱导剂如准备分裂的时期。诱导剂如NAA,IAA,2,4NAA,IAA,2,4一一D D等或等或细胞分裂素。细胞分裂素。2)2)分裂期：即开始分裂并不断增生子细胞的过程。分裂期：即开始分裂并不断增生子细胞的过程。3)3)分化期：细胞内部开始发生一系列形态和生理上分化期：细胞内部开始发生一系列形态和生理上的变化，分化出形态和功能不同的细胞。的变化，分化出形态和功能不同的细胞。1.3.1 1.3.1 愈伤组织培养的基本过程愈伤组织培养的基本过程（2）愈伤组织的生长愈伤组织的生长（3）愈伤组织的分化和形态的发生愈伤组织的分

13、化和形态的发生自身条件（如遗传性状、来源部位、年龄等等）、自身条件（如遗传性状、来源部位、年龄等等）、培养基（如是固体还是液体、生长素、激动素、其培养基（如是固体还是液体、生长素、激动素、其他营养等）他营养等）培养条件（如温度、光质与光照强度、光周期、通培养条件（如温度、光质与光照强度、光周期、通气量）气量）p芦荟组织培养快速繁殖芦荟组织培养快速繁殖（1 1）材料和培养基：）材料和培养基：l芦荟幼苗，芦荟幼苗，10-15cm10-15cm高；高；l愈伤诱导培养基：愈伤诱导培养基：MS+(1-6mg/L)BA+(0.1-0.5mg/L)NAAMS+(1-6mg/L)BA+(0.1-0.5mg/L

14、)NAA；l分化培养基：分化培养基：MS+(2-4mg/L)BAMS+(2-4mg/L)BA(0.1-0.5mg/L)NAA(0.1-0.5mg/L)NAA；l生根培养基：生根培养基：MSMS(0.1-0.5mg/L)IBA(0.1-0.5mg/L)IBA十十2-5mg/L2-5mg/L）PP333PP333。1.3.2 1.3.2 愈伤组织培养的应用举例愈伤组织培养的应用举例（2 2）愈伤组织培养：）愈伤组织培养：清水冲洗，取茎尖部分，再冲洗清水冲洗，取茎尖部分，再冲洗1-21-2次，淋干。超净台上，次，淋干。超净台上，7575的乙醇浸泡的乙醇浸泡30-60s30-60s，升汞浸升汞浸5-1

15、0min5-10min，无菌水冲洗数次。无菌水冲洗数次。用解剖刀取出包括茎尖生长点的组织切块，接种到愈伤组用解剖刀取出包括茎尖生长点的组织切块，接种到愈伤组织诱导培养基上。织诱导培养基上。培养条件：每天光照培养条件：每天光照10-12h10-12h，光照度为光照度为1000100020001x,20001x,温度温度2525士士22。15-2515-25天后，试管中外植体膨大，形成愈伤组织。天后，试管中外植体膨大，形成愈伤组织。1 1周后将愈伤组织转管进行继代培养或分化培养。周后将愈伤组织转管进行继代培养或分化培养。（3 3）继代培养：）继代培养：取出愈伤组织，剔除附着在愈伤块上的培养基，无菌

16、水反取出愈伤组织，剔除附着在愈伤块上的培养基，无菌水反复清洗数次愈伤块上无残留培养基。复清洗数次愈伤块上无残留培养基。用解剖刀将愈伤块切成数个小块，再接种到装有愈伤组织用解剖刀将愈伤块切成数个小块，再接种到装有愈伤组织诱导培养基的三角瓶中，在与诱导愈伤组织相同的培养条诱导培养基的三角瓶中，在与诱导愈伤组织相同的培养条件下继续培养。件下继续培养。几天后，三角瓶中的小愈伤块即可逐渐长大。几天后，三角瓶中的小愈伤块即可逐渐长大。（4 4）分化培养：）分化培养：将愈伤组织取出，用无菌水洗净，切成小接种块接种到装将愈伤组织取出，用无菌水洗净，切成小接种块接种到装有分化培养基的三角瓶中，环境条件同愈伤组织

17、培养。有分化培养基的三角瓶中，环境条件同愈伤组织培养。30-5030-50天后，愈伤组织分化出芽并继续长出小叶片。天后，愈伤组织分化出芽并继续长出小叶片。（5 5）生根培养：）生根培养：当三角瓶中的幼苗叶片长到当三角瓶中的幼苗叶片长到3cm3cm左右时，将幼苗取出，放入左右时，将幼苗取出，放入装有生根培养基的三角瓶中培养。半个月后，幼苗生根。装有生根培养基的三角瓶中培养。半个月后，幼苗生根。（6 6）炼苗：）炼苗：幼苗根长到一定长度，形体已显健壮时，取出并在清水幼苗根长到一定长度，形体已显健壮时，取出并在清水中洗除附着在根上的培养基。中洗除附着在根上的培养基。将洗净的幼苗排好，用清水喷湿，在将

18、洗净的幼苗排好，用清水喷湿，在1515250C,250C,湿度湿度60608080的条件下炼苗的条件下炼苗24h24h，也可视情况缩短为也可视情况缩短为12h12h。（7 7）移栽：移栽：炼苗后，将幼苗移栽人由蛭石组成的驯化苗圃中驯化，每炼苗后，将幼苗移栽人由蛭石组成的驯化苗圃中驯化，每天定期给幼苗喷施驯化培养液和清水，大约天定期给幼苗喷施驯化培养液和清水，大约1515一一2020天后天后（视幼苗长势）即可移栽到苗圃中。（视幼苗长势）即可移栽到苗圃中。注意事项注意事项A.A.精精确确称称取取试试剂剂。蔗蔗糖糖-白白糖糖。121,30min121,30min。对对接接种种室室进进行行甲醛熏蒸和紫

19、外线灭菌。甲醛熏蒸和紫外线灭菌。B.B.培培养养过过程程中中出出现现杂杂菌菌污污染染，应应立立即即将将该该污污染染试试管管或或三三角角瓶瓶中的培养物倒掉并将试管或三角瓶洗净，烘干备用。中的培养物倒掉并将试管或三角瓶洗净，烘干备用。C.C.炼炼苗苗后后也也可可先先将将试试管管苗苗浸浸泡泡在在有有生生根根粉粉清清水水中中1 1一一2h2h，再再移移栽栽到到驯驯化化苗苗圃圃中中。驯驯化化过过程程中中，除除要要注注意意环环境境湿湿度度、温温度度和光照外，还要注意防止各种病虫害的发生。和光照外，还要注意防止各种病虫害的发生。D.D.红红蜘蜘蛛蛛和和蚜蚜虫虫，可可喷喷施施4040的的氧氧化化乐乐果果乳乳油

20、油12001200倍倍液液。黑黑斑病，喷施斑病，喷施5050多菌灵可湿性粉剂多菌灵可湿性粉剂10001000倍液。倍液。p 海带愈伤组织培养海带愈伤组织培养l海藻是一类生长于海洋的低等植物。多含有人类需要海藻是一类生长于海洋的低等植物。多含有人类需要的生理活性物质，因此大多具有重要的经济价值。的生理活性物质，因此大多具有重要的经济价值。l传统的海藻养殖多采用天然水域的人工养殖或人工捕传统的海藻养殖多采用天然水域的人工养殖或人工捕捞手段，但是易受季节、气候、污染、地域等条件限捞手段，但是易受季节、气候、污染、地域等条件限制。因此，开展相关海藻人工组织培养具有重要意义。制。因此，开展相关海藻人工组

21、织培养具有重要意义。l海藻组织培养最早可以追溯到海藻组织培养最早可以追溯到2020世纪世纪5050年代。我国在年代。我国在2020世纪世纪8080年代开始藻体离体培养的研究，到了年代开始藻体离体培养的研究，到了2020世纪世纪9090年代，海带、紫菜、石花菜、裙带菜等一些海藻的年代，海带、紫菜、石花菜、裙带菜等一些海藻的组织培养已获得了实际应用。组织培养已获得了实际应用。藻体为褐色，带状，有光泽，长达23米，基部有固着用的假根。海带产于太平洋沿岸，我国辽宁、山东沿海都有分布。藻体可供食用或药用，是制碘工业的原料。（1 1）选择合适的培养用外植体：）选择合适的培养用外植体：海带的藻体分为叶片、柄

22、、假根三部分，叶状体下部细胞分海带的藻体分为叶片、柄、假根三部分，叶状体下部细胞分裂旺盛，具有较高的形成愈伤组织的能力，因此一般选用这裂旺盛，具有较高的形成愈伤组织的能力，因此一般选用这部分切块后作为组织培养用的外植体。部分切块后作为组织培养用的外植体。（2 2）无菌处理：）无菌处理：将切割获得的外植体洗干净后用酒精消毒处理。将切割获得的外植体洗干净后用酒精消毒处理。（3 3）愈伤组织诱导培养：）愈伤组织诱导培养：前面步骤获得的外植体放人培养器中培养。培养愈伤组织和前面步骤获得的外植体放人培养器中培养。培养愈伤组织和保存无性系固体培养基，扩培和使愈伤组织分化液体培保存无性系固体培养基，扩培和使

23、愈伤组织分化液体培养基。海藻培养用培养基主要成分海水。激素。养基。海藻培养用培养基主要成分海水。激素。1.4.1 1.4.1 概念概念1.4.2 1.4.2 植物器官培养的应用举例植物器官培养的应用举例1.4 1.4 植物器官培养植物器官培养v植物器官培养植物器官培养是指将植株上的各种器官从母体上分离出来，是指将植株上的各种器官从母体上分离出来，放在无菌的人工环境中让其进一步发育，最终长成幼苗的放在无菌的人工环境中让其进一步发育，最终长成幼苗的过程。过程。v器官培养不仅是研究器官生长、营养代谢、生理生化、组器官培养不仅是研究器官生长、营养代谢、生理生化、组织分化和形态形成等的很好方法织分化和形

24、态形成等的很好方法v在生产实际中也具有重要的应用价值。在生产实际中也具有重要的应用价值。l快速建立试管苗，实现名、特、优等珍贵品种快速繁殖；快速建立试管苗，实现名、特、优等珍贵品种快速繁殖；l利用茎尖培养可以得到脱毒植株，解决马铃薯、甘蔗、大蒜、草萄、利用茎尖培养可以得到脱毒植株，解决马铃薯、甘蔗、大蒜、草萄、康乃馨等品种的退化问题；康乃馨等品种的退化问题；l将植物器官做诱变处理，得到突变株，进行突变育种等。将植物器官做诱变处理，得到突变株，进行突变育种等。1.4.1 1.4.1 概念概念v以马铃薯茎尖脱毒培养为例，以马铃薯茎尖脱毒培养为例，简单介绍植物器官培养的应用。简单介绍植物器官培养的应

25、用。1.4.2 1.4.2 植物器官培养的应用举例植物器官培养的应用举例图图图图1-1 1-1 脱（无）毒试管苗生产程序脱（无）毒试管苗生产程序脱（无）毒试管苗生产程序脱（无）毒试管苗生产程序试管苗繁殖试管苗繁殖 试管苗切断到试管薯繁殖过程试管苗切断到试管薯繁殖过程试管薯和微型薯比较试管薯和微型薯比较试管薯和微型薯比较试管薯和微型薯比较(Atlantic(Atlantic 和和和和FavoritaFavorita）不同光周期下形成的试管薯不同光周期下形成的试管薯不同光周期下形成的试管薯不同光周期下形成的试管薯克新克新1号号（0，8，12，16h）荷兰无花荷兰无花（0，8，12，16h）图图图图

26、4-2 4-2 不同浓度不同浓度不同浓度不同浓度IAAIAA与与与与GAGA（A A）、）、）、）、GA+BAPGA+BAP（B B）互作对试管苗生长及试管互作对试管苗生长及试管互作对试管苗生长及试管互作对试管苗生长及试管薯形成的影响薯形成的影响薯形成的影响薯形成的影响Fig.4-2 Details of the interaction of Fig.4-2 Details of the interaction of variousvarious IAA concentrations IAA concentrations with GA3 with GA3（A A）and GA3+BAPand

27、 GA3+BAP （B B）on on the the growth and microtuberization growth and microtuberization of potato explantsof potato explants.不同浓度茉莉酸对试管苗生长影响不同浓度茉莉酸对试管苗生长影响不同浓度茉莉酸对试管苗生长影响不同浓度茉莉酸对试管苗生长影响Favorita（0，0.2，2，20，50 mg/L）荷兰无花荷兰无花（0，0.2，2，20，50mg/L）茉莉酸茉莉酸通气条件和硝酸银对试管苗的影响通气条件和硝酸银对试管苗的影响通气条件和硝酸银对试管苗的影响通气条件和硝酸银对试管

28、苗的影响（从左向右：密封，密封硝酸银，通气，通气（从左向右：密封，密封硝酸银，通气，通气（从左向右：密封，密封硝酸银，通气，通气（从左向右：密封，密封硝酸银，通气，通气+硝酸银）硝酸银）硝酸银）硝酸银）Favorita；兰芽硝酸银硝酸银盐胁迫下试管苗的生长盐胁迫下试管苗的生长盐胁迫下试管苗的生长盐胁迫下试管苗的生长0 20 40 60 80 mM0 20 40 60 80 mM1.5.1 1.5.1 无性系快速繁殖技术无性系快速繁殖技术1.5.2 1.5.2 获得无病毒植株获得无病毒植株1.5.3 1.5.3 新品种选育新品种选育1.5.4 1.5.4 在遗传、生理生化和病理等研究上的应用在遗

29、传、生理生化和病理等研究上的应用1.5.5 1.5.5 种质资源的保存种质资源的保存1.5.6 1.5.6 产业化生产前景产业化生产前景1.5 1.5 植物组织培养的应用植物组织培养的应用p由于试管繁殖周期短、繁殖系数高、不受季节限制，便于由于试管繁殖周期短、繁殖系数高、不受季节限制，便于工厂化生产，工厂化生产，2020世纪世纪8080年代初，在世界范围内，植物组织、年代初，在世界范围内，植物组织、细胞培养形成了一个新兴的产业，如美国的兰花试管苗，细胞培养形成了一个新兴的产业，如美国的兰花试管苗，荷兰的花卉试管苗等。荷兰的花卉试管苗等。p我国我国2020世纪世纪8080年代初，投资完成了第一个

30、甘蔗试管苗工厂。年代初，投资完成了第一个甘蔗试管苗工厂。近年来，两广在试管繁殖香蕉方面也实现产业化，并出口近年来，两广在试管繁殖香蕉方面也实现产业化，并出口国外，获得较好经济效益。国外，获得较好经济效益。1.5.1 1.5.1 无性系快速繁殖技术无性系快速繁殖技术p农作物如马铃薯、甘草、草莓农作物如马铃薯、甘草、草莓,大蒜等。大蒜等。p花卉，如康乃馨、菊花、郁金香、水仙、百合等不能通过花卉，如康乃馨、菊花、郁金香、水仙、百合等不能通过种子途径去除病毒。种子途径去除病毒。p对于花卉而言会影响花卉的观赏效果，对于经济作物也会对于花卉而言会影响花卉的观赏效果，对于经济作物也会影响产量。如：病毒常使马

31、铃薯减产影响产量。如：病毒常使马铃薯减产50%50%左右；苹果减产左右；苹果减产141445%45%，而且品质恶化、口感变差、不易储藏。，而且品质恶化、口感变差、不易储藏。1.5.2 1.5.2 获得无病毒植株获得无病毒植株q突变育种突变育种l利用培养的细胞诱发和筛选突变体有很多优点：利用培养的细胞诱发和筛选突变体有很多优点：l首先，通过植物组织或细胞培养可以获得大量的可供选择首先，通过植物组织或细胞培养可以获得大量的可供选择的各种变异的群体，这些群体的生长容易控制。的各种变异的群体，这些群体的生长容易控制。l在很短时间内完成突变体的筛选。在很短时间内完成突变体的筛选。l在培养的细胞中选择突变

32、体有利于在分子水平上研究突变在培养的细胞中选择突变体有利于在分子水平上研究突变机制。机制。1.5.3 1.5.3 新品种选育新品种选育q不足之处是：不足之处是：1)1)在细胞水平上筛选的突变不一定都能在植株水平上表在细胞水平上筛选的突变不一定都能在植株水平上表达。达。2)2)染色体不太稳定，再生能力容易丧失。染色体不太稳定，再生能力容易丧失。3)3)除原生质体外，很难获得完全单细胞的材料。除原生质体外，很难获得完全单细胞的材料。4)4)与微生物相比，植物细胞群体增殖时间较长，细胞易与微生物相比，植物细胞群体增殖时间较长，细胞易积聚在一起。积聚在一起。p原生质体融合和细胞杂交原生质体融合和细胞杂

33、交l利用原生质体培养系统分离和鉴定各种突变体使通过单细利用原生质体培养系统分离和鉴定各种突变体使通过单细胞的诱变和筛选突变体成为可能。胞的诱变和筛选突变体成为可能。l悬浮培养的原生质体是比较均一的，可以在十分一致的条悬浮培养的原生质体是比较均一的，可以在十分一致的条件下用诱变剂处理。并且还能以单细胞单位进行分离。件下用诱变剂处理。并且还能以单细胞单位进行分离。l可以克服远源有性杂交中的不亲和性，提供新的核质组合，可以克服远源有性杂交中的不亲和性，提供新的核质组合，从而获得新物种。从而获得新物种。q不足之处是：不足之处是：1)1)在细胞水平上筛选的突变不一定都能在植株水平上表在细胞水平上筛选的突

34、变不一定都能在植株水平上表达。达。2)2)染色体不太稳定，再生能力容易丧失。染色体不太稳定，再生能力容易丧失。3)3)除原生质体外，很难获得完全单细胞的材料。除原生质体外，很难获得完全单细胞的材料。4)4)与微生物相比，植物细胞群体增殖时间较长，细胞易与微生物相比，植物细胞群体增殖时间较长，细胞易积聚在一起。积聚在一起。p花药、花粉培养与单倍体植株花药、花粉培养与单倍体植株l组成花药的细胞有两种：一是体细胞，包括花药壁和隔组组成花药的细胞有两种：一是体细胞，包括花药壁和隔组织的细胞；另一种是雄性性细胞，即小孢子。织的细胞；另一种是雄性性细胞，即小孢子。l花粉是由花药内的花粉母细胞发育而来的，壁

35、内含有雄配花粉是由花药内的花粉母细胞发育而来的，壁内含有雄配子。由于花粉的染色体只有体细胞的一半，因此通过花药子。由于花粉的染色体只有体细胞的一半，因此通过花药培养的植株是单倍性的。培养的植株是单倍性的。l单倍体植物没有显性基因的掩盖作用，易于选择，并能在单倍体植物没有显性基因的掩盖作用，易于选择，并能在很短时间内获得纯合二倍体植株，因此在育种实践中具有很短时间内获得纯合二倍体植株，因此在育种实践中具有独特的优越性，花药培养也成为染色体工程遗传育种的一独特的优越性，花药培养也成为染色体工程遗传育种的一个有效途径。个有效途径。组织培养由于能快速、大量地获得性状一致的实验材料，组织培养由于能快速、

36、大量地获得性状一致的实验材料，从而大大地推动了植物遗传、生理生化和病理等领域的研从而大大地推动了植物遗传、生理生化和病理等领域的研究进程。究进程。如植物组织培养有助于了解植物营养问题、进行光合作用如植物组织培养有助于了解植物营养问题、进行光合作用理论研究、研究植物的抗病性、观察染色体的变异等。通理论研究、研究植物的抗病性、观察染色体的变异等。通过组织培养，可缩短育种年限和世代，也有利于基因突变过组织培养，可缩短育种年限和世代，也有利于基因突变中隐性突变的分离。中隐性突变的分离。1.5.4 1.5.4 在遗传、生理生化等研究上的应用在遗传、生理生化等研究上的应用利用植物组培和细胞低温保存等方法保

37、存种质，可大大节利用植物组培和细胞低温保存等方法保存种质，可大大节省人力、物力，大大延长保存期。同时也便于种质资源的省人力、物力，大大延长保存期。同时也便于种质资源的交换和转移，防止病害。交换和转移，防止病害。例如：胡萝卜和烟草等植物细胞胞培养悬浮物可在例如：胡萝卜和烟草等植物细胞胞培养悬浮物可在2020196196的低温保存数月，而且还能恢复生长，再生成为的低温保存数月，而且还能恢复生长，再生成为植株。植株。1.5.5 1.5.5 种质资源的保存种质资源的保存p花卉种苗产业化生产花卉种苗产业化生产在花卉生产方面，种苗质量在栽培效果中的重要性占在花卉生产方面，种苗质量在栽培效果中的重要性占50

38、%50%以上。以上。p蔬菜、水果种苗脱毒蔬菜、水果种苗脱毒马铃薯、食用百合、大蒜等蔬菜品种组培脱毒技术就可迅速恢复品种种性，马铃薯、食用百合、大蒜等蔬菜品种组培脱毒技术就可迅速恢复品种种性，提高生产力。提高生产力。p瓜果组培苗产业化生产瓜果组培苗产业化生产草莓易感染各种病毒病，感病果实畸形，品质差，一般减产草莓易感染各种病毒病，感病果实畸形，品质差，一般减产303080%80%。对草酶进行热处理对草酶进行热处理分生组织培养脱毒，去病毒苗品质好。分生组织培养脱毒，去病毒苗品质好。1.5.6 1.5.6 产业化生产前景产业化生产前景1.6.1 1.6.1 概念概念1.6.2 1.6.2 优势优势1

39、.6.3 1.6.3 制作流程制作流程1.6.4 1.6.4 包埋介质条件及包埋方法包埋介质条件及包埋方法1.6 1.6 人工种子人工种子p人工种子人工种子就是最外面包裹一层有机薄膜的植物胚就是最外面包裹一层有机薄膜的植物胚状体。由人工状体。由人工种皮、人工胚乳和繁殖体种皮、人工胚乳和繁殖体组成。组成。p外层外层胶囊状的固定化膜保护胚状体中的水分并能胶囊状的固定化膜保护胚状体中的水分并能防止外部力量冲击，防止外部力量冲击，中间中间含有培养物所需的营养含有培养物所需的营养成分和某些植物激素，成分和某些植物激素，最内最内则是被包裹的胚状体则是被包裹的胚状体或芽。或芽。1.6.1 1.6.1 概念概

40、念1)1)采用人工种子进行快速繁殖便于运输和储藏。采用人工种子进行快速繁殖便于运输和储藏。2)2)人工胚乳中可加入植物激素、有益微生物或抗病、抗虫人工胚乳中可加入植物激素、有益微生物或抗病、抗虫成分等，优于天然种子，生产效率更高。成分等，优于天然种子，生产效率更高。3)3)固定杂种优势，加速良种繁育。固定杂种优势，加速良种繁育。4)4)作为植物基因工程和遗传工程的桥梁。作为植物基因工程和遗传工程的桥梁。5)5)保存珍贵品种。保存珍贵品种。1.6.2 1.6.2 采用人工种子的优势采用人工种子的优势1.6.3 1.6.3 人工种子的制作流程人工种子的制作流程选取目标植物选取目标植物从从外植体诱导

41、愈伤组织外植体诱导愈伤组织愈伤转移到液体培养基愈伤转移到液体培养基愈伤在液体培养基中扩增愈伤在液体培养基中扩增愈伤转移到无激素培养基愈伤转移到无激素培养基体细胞胚体细胞胚包裹人工种皮包裹人工种皮温室播种温室播种获得目标植物获得目标植物q对于人工胚乳，理想的包埋介质应该满足：对于人工胚乳，理想的包埋介质应该满足：1)1)对所要包埋的材料对所要包埋的材料无伤害无伤害。2)2)有足够有足够柔软性柔软性，可保护繁殖体，并允许其发育。，可保护繁殖体，并允许其发育。3)3)具有一定具有一定硬度硬度，避免运输、操作过程中的伤害。，避免运输、操作过程中的伤害。4)4)具有具有穿透性穿透性，传递细胞生长所需的营

42、养；并能容纳其他，传递细胞生长所需的营养；并能容纳其他附加成分，如防腐剂、杀虫剂等。附加成分，如防腐剂、杀虫剂等。5)5)利于利于用现有的温室或农机机械进行用现有的温室或农机机械进行播种播种。1.6.4 1.6.4 人工种子的包埋人工种子的包埋q海藻酸盐作为人工种子的包埋剂海藻酸盐作为人工种子的包埋剂1)1)优点：它具有成胶容易、操作条件温和、使用方便、毒优点：它具有成胶容易、操作条件温和、使用方便、毒性极低、成本低廉等优点。性极低、成本低廉等优点。2)2)缺点：水性营养成分易流失、表面易结团等。缺点：水性营养成分易流失、表面易结团等。q人工种子的包埋方法主要有以下四种人工种子的包埋方法主要有

43、以下四种1)1)复合凝聚：复合凝聚：指两种带相反电荷的电解质在水中相互作用指两种带相反电荷的电解质在水中相互作用形成多聚体包被溶液。形成多聚体包被溶液。2)2)界面聚合：界面聚合：在两相界面处因溶解度低而成膜。在两相界面处因溶解度低而成膜。3)3)离子交换凝胶：离子交换凝胶：经过离子交换而形成络合物成为凝胶。经过离子交换而形成络合物成为凝胶。代表物质为海藻酸盐包埋。代表物质为海藻酸盐包埋。4)4)变温凝胶：变温凝胶：高温下为液体，低温下为固体凝胶。因此可高温下为液体，低温下为固体凝胶。因此可用各种模具塑造不同形状的胶块。用各种模具塑造不同形状的胶块。1.7.1 1.7.1 特点分析特点分析1.

44、7.2 1.7.2 生物反应器生物反应器1.7 1.7 植物组织与器官的植物组织与器官的 生物反应器培养生物反应器培养1.7.1 1.7.1 特点分析特点分析p毛状根培养毛状根培养l由于毛状根呈现多分支状态，易结团，因此会对反应器的混由于毛状根呈现多分支状态，易结团，因此会对反应器的混合和传质产生影响。合和传质产生影响。l毛状根对反应器的剪切力也比较敏感，过大的剪切力会造成毛状根对反应器的剪切力也比较敏感，过大的剪切力会造成毛状根生长点的坏死和培养物的断裂，使生长停滞，毛状根生长点的坏死和培养物的断裂，使生长停滞，l目前对于毛状根的培养多采用剪切力小的气升式生物反应器。目前对于毛状根的培养多采

45、用剪切力小的气升式生物反应器。但是，培养物易于下沉、分布和生长不均匀、难以放大培养但是，培养物易于下沉、分布和生长不均匀、难以放大培养等是目前普遍存在的问题，需要进一步研究加以解决。等是目前普遍存在的问题，需要进一步研究加以解决。p芽培养芽培养l芽培养不能存受剪切力，而且长期浸没在培养液里易引起芽培养不能存受剪切力，而且长期浸没在培养液里易引起玻璃化现象。玻璃化现象。l浅层液体培养。利用类似于植物木质素纤维的人造亲水纤浅层液体培养。利用类似于植物木质素纤维的人造亲水纤维材料将液体培养基由储槽吸入密封的培养箱对芽等培养维材料将液体培养基由储槽吸入密封的培养箱对芽等培养物进行培养。物进行培养。p体

46、细胞胚的培养体细胞胚的培养l目前适用于体细胞胚大量培养的反应器一般为剪切力小、目前适用于体细胞胚大量培养的反应器一般为剪切力小、传质效果好的气升式反应器、低剪切力的螺旋带搅拌式反传质效果好的气升式反应器、低剪切力的螺旋带搅拌式反应器以及自旋过滤式反应器等。应器以及自旋过滤式反应器等。1.7.2 1.7.2 生物反应器生物反应器p雾化生物反应器雾化生物反应器p流化生物反应器流化生物反应器1.8.1 1.8.1 研究中，研究中，早期研究集中在应用上，对植物细早期研究集中在应用上，对植物细胞全能性表达和激素作用机制等尚未开展深入研胞全能性表达和激素作用机制等尚未开展深入研究。究。1.8.2 1.8.

47、2 技术上，技术上，效率偏低、操作比较繁琐、培养结效率偏低、操作比较繁琐、培养结果比较难以确定。果比较难以确定。1.8 1.8 植物组织与器官培养存在问题植物组织与器官培养存在问题1.8.3 1.8.3 应用范围，应用范围，还有相当多的植物、杂交亲本或组合还还有相当多的植物、杂交亲本或组合还不能培养成功。成本过高，投入资金较大。不能培养成功。成本过高，投入资金较大。1.8.4 1.8.4 生物反应器技术生物反应器技术1)1)适用于不同培养对象的新型生物反应器的研制。适用于不同培养对象的新型生物反应器的研制。2)2)提高生物反应器内部培养物生长的均匀性和空间利用率。提高生物反应器内部培养物生长的

48、均匀性和空间利用率。3)3)培养物接种、取样、无菌化等操作技术的优化。培养物接种、取样、无菌化等操作技术的优化。4)4)不同培养体系生物反应器培养动力学研究与工艺优化控制。不同培养体系生物反应器培养动力学研究与工艺优化控制。5)5)生物反应器培养的放大技术。生物反应器培养的放大技术。思考题思考题1.名词解释：植物组织培养，植物器官培养，全能细胞，名词解释：植物组织培养，植物器官培养，全能细胞，愈伤组织，外植体，继代培养，人工种子。愈伤组织，外植体，继代培养，人工种子。2.植物组织培养的基本步骤。植物组织培养的基本步骤。3.以陆生的芦荟愈伤组织培养为例介绍愈伤组织培养程序。以陆生的芦荟愈伤组织培养为例介绍愈伤组织培养程序。4.植物组织培养主要应用于哪些方面？植物组织培养主要应用于哪些方面？5.利用人工种子有何优势？利用人工种子有何优势？6.对于人工胚乳，理想的包埋介质应该满足那些条件？海对于人工胚乳，理想的包埋介质应该满足那些条件？海藻酸盐作为人工种子的包埋剂的优缺点？藻酸盐作为人工种子的包埋剂的优缺点？7.目前植物组织与器官培养存在的问题有那些？目前植物组织与器官培养存在的问题有那些？谢谢！