植物的生长生理 (5)精选PPT.ppt

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1、关于植物的生长生理(5)第1页，讲稿共115张，创作于星期二教学提示：教学提示：l1.教教学学目目的的：了了解解种种子子萌萌发发时时的的生生理理生生化化变变化化，影影响响种种子子萌萌发发的的外外界界条条件件；了了解解植植物物组组织织培培养养的的原原理理和和方方法法；了了解解植植物物的的生生长长特特点点以以及及影影响响因因素素；了了解解植植物物生生长长的的相相关关性性；了了解解植植物物的的运运动动的的基基本知识。本知识。l2.教教学学重重点点：植植物物细细胞胞的的生生长长与与分分化化；物物组组织织培培养养的的原原理理和和方方法法；植植物物的的生生长长特特点点以以及及影影响响因因素素；植植物物生生

2、长长的的相相关关性性；植植物物的的运运动动的基本知识。的基本知识。l3.教学难点：植物细胞的生长与分化；植物的运动机理。教学难点：植物细胞的生长与分化；植物的运动机理。第2页，讲稿共115张，创作于星期二第8章 植物的生长生理l8.1 种子的萌发l8.2 细胞的生长和分化l8.3 植物组织培养l8.4 植物的生长l8.5 植物生长的相关性 l8.6 植物的运动第3页，讲稿共115张，创作于星期二8.1 种子的萌发种子的萌发l8.1.1 种子萌发的概念种子萌发的概念 8.1.2 种子的寿命和活力种子的寿命和活力 8.1.3 影响种子萌发的外界条件影响种子萌发的外界条件 8.1.4 种子萌发时的生

3、理生化变化种子萌发时的生理生化变化 8.1.5 种子预处理与种子萌发的调节种子预处理与种子萌发的调节第4页，讲稿共115张，创作于星期二8.1.1 种子萌发的概念种子萌发的概念l播种后种子能否迅速萌发，达到早苗、全苗和壮播种后种子能否迅速萌发，达到早苗、全苗和壮苗，这关系到能否为作物的丰产打下良好的基础。苗，这关系到能否为作物的丰产打下良好的基础。l种子萌发种子萌发:种子吸水到胚根突破种皮期间种子吸水到胚根突破种皮期间所发生的一系列生理生化变化。所发生的一系列生理生化变化。l通常以胚根突破种皮作为萌发的标志。通常以胚根突破种皮作为萌发的标志。l种子萌发的形态变化？种子萌发的形态变化？l种子萌发

4、的生理变化？种子萌发的生理变化？第5页，讲稿共115张，创作于星期二8.1.2 种子的寿命和活力种子的寿命和活力l1.种子的寿命种子的寿命l（1）种子从成熟到丧失发芽能力所经）种子从成熟到丧失发芽能力所经历的时间。历的时间。l（2）种子寿命主要由基因决定，也受环）种子寿命主要由基因决定，也受环境因子和贮藏条件的影响。境因子和贮藏条件的影响。第6页，讲稿共115张，创作于星期二（3）正常性种子和顽拗性种子正常性种子和顽拗性种子l正常性种子：正常性种子：有有很强的耐脱水性很强的耐脱水性l顽拗性种子：顽拗性种子：没有没有很强的耐脱水性很强的耐脱水性l种子耐脱水性与种子耐脱水性与胚胎发育晚期丰富蛋白胚

5、胎发育晚期丰富蛋白（LEA）胚胎发育晚期丰富蛋白有很高的亲水性和胚胎发育晚期丰富蛋白有很高的亲水性和热稳定性，在种子成熟时，能保护种子热稳定性，在种子成熟时，能保护种子细胞避免受到水分胁迫伤害。细胞避免受到水分胁迫伤害。第7页，讲稿共115张，创作于星期二2.种子生活力与活力种子生活力与活力l种子种子生活力生活力（种子发芽力）：种子能够萌发的潜在（种子发芽力）：种子能够萌发的潜在能力或者种胚具有的生命力。能力或者种胚具有的生命力。l种子种子活力活力（Vi）：）：种子在种子在大田状态大田状态下迅速整齐萌发下迅速整齐萌发并且形成健壮幼苗的能力。并且形成健壮幼苗的能力。Vi=S Gt/DtS 幼苗生

6、长势；幼苗生长势；Gt/Dt种子发芽指数；种子发芽指数；Gt种子在第种子在第t天的发芽数；天的发芽数；Dt相应的发芽日数相应的发芽日数第8页，讲稿共115张，创作于星期二8.1.3 影响种子萌发的外界条影响种子萌发的外界条件件种子萌发必须具备种子萌发必须具备两两方面的条件，方面的条件，一是种子本身具有生活力并完成了休眠；一是种子本身具有生活力并完成了休眠；二二是是要要有有适适当当的的外外界界条条件件如如：水水、温温、气气、光等。光等。第9页，讲稿共115张，创作于星期二 植植物物的的生生命命活活动动与与环环境境条条件件的的依依存存关关系系在在种种子子萌萌发发过过程程中中表表现现得得特特别别明明

7、显显，只只有有具具备备合合适适的的条条件件时时，种种子子才才能能开开始始其其活活跃跃的的生生命命活活动动。足足够够的的水水分分，适适宜宜的的温温度度和和充充分分的的氧氧气气是是种种子子萌萌发发必必不不可可少少的的条条件件。此此外外，有有些些种种子子萌萌发发时时还还受受着光照条件的影响。着光照条件的影响。第10页，讲稿共115张，创作于星期二(一)水分 种种子子萌萌发发，必必须须先先通通过过吸吸胀胀作作用用吸吸收收了了足足够够的的水水分分，就就能能迅迅速速恢恢复复其其旺盛的代旺盛的代谢谢活活动动，表，表现现萌萌发发。为为什什么么说说充充足足的的水水分分时时种种子子萌萌发发的的首首要要条件？条件？

8、（p198p198）第11页，讲稿共115张，创作于星期二(二)温度 适宜的温度能够促进种子萌发，因为种子萌发中包含有许多由酶催化的生理生化反应，而酶的催化活性受温度的影响极为明显。同时温度还影响吸水速率和气体交换，从而影响呼吸代谢和胚根、胚芽的生长。第12页，讲稿共115张，创作于星期二(三)氧气 种种子子萌萌发发需需要要充充足足的的氧氧气气，因因为为在在萌萌发发过过程程中中，贮贮藏藏物物质质的的转转化化、运运输输、胚胚根根胚胚芽芽的的活活跃跃生生长长，都都需需要要旺旺盛盛的的呼呼吸吸作作用用(特特别别是是有有氧氧呼呼吸吸)提提供供充充足足的的能能量量和物质。和物质。第13页，讲稿共115张

9、，创作于星期二(四)光照l自学第14页，讲稿共115张，创作于星期二8.1.4 种子萌发时的生理生化种子萌发时的生理生化变化变化l1.种子吸水种子吸水l2.呼吸的变化呼吸的变化l3.酶的变化酶的变化l4.有机物的转化有机物的转化第15页，讲稿共115张，创作于星期二1.种子吸水种子吸水l1.阶段阶段I吸胀吸水阶段吸胀吸水阶段即依赖原生质胶体吸胀作用的物理吸水。此即依赖原生质胶体吸胀作用的物理吸水。此阶段的吸水与种子代谢无关。阶段的吸水与种子代谢无关。l2.阶段阶段迟缓吸水阶段迟缓吸水阶段经阶段经阶段的快速吸水，原生质的水合程度趋的快速吸水，原生质的水合程度趋向饱和；细胞膨压增加，阻碍了细胞的进

10、一步吸向饱和；细胞膨压增加，阻碍了细胞的进一步吸水；种子的体积膨胀受种皮的束缚，因而种子萌水；种子的体积膨胀受种皮的束缚，因而种子萌发在突破种皮前，有一个吸水暂停或速度变慢的发在突破种皮前，有一个吸水暂停或速度变慢的阶段。阶段。l3.阶段阶段生长吸水阶段生长吸水阶段在贮藏物质转化转运的基础上，胚根、胚芽在贮藏物质转化转运的基础上，胚根、胚芽中的核酸、蛋白质等原生质的组成成分合成旺盛，中的核酸、蛋白质等原生质的组成成分合成旺盛，细胞吸水加强。细胞吸水加强。第16页，讲稿共115张，创作于星期二2.呼吸的变化呼吸的变化l（1）呼吸快速增加阶段）呼吸快速增加阶段l（2）呼吸缓慢增加阶段）呼吸缓慢增加

11、阶段l（3）呼吸重新加快阶段）呼吸重新加快阶段第17页，讲稿共115张，创作于星期二3.酶的变化酶的变化l（1 1）原来的酶被激活）原来的酶被激活l（2 2）贮存的信使）贮存的信使RNARNA翻译生成翻译生成l（3 3）新转录的信使）新转录的信使RNARNA翻译生成翻译生成第18页，讲稿共115张，创作于星期二4.有机物的转化有机物的转化l（1）糖的转变）糖的转变l（2）脂肪的转变）脂肪的转变l（3）蛋白质的转变）蛋白质的转变参见教材参见教材P202的图的图8.2第19页，讲稿共115张，创作于星期二8.1.5 种子预处理与种子萌发种子预处理与种子萌发的调节的调节l1.种子预处理的好处种子预处

12、理的好处提高活力，改善成苗，减轻胁迫，增产增提高活力，改善成苗，减轻胁迫，增产增收收l2.方法方法盐液处理（过磷酸钙）盐液处理（过磷酸钙）生理活性物质处理（激素、农药）生理活性物质处理（激素、农药）渗透调解处理（渗透调解处理（PEG,聚乙二醇）聚乙二醇）第20页，讲稿共115张，创作于星期二8.2 细胞的生长和分化细胞的生长和分化l说明说明l8.2.1 细胞分裂的生理细胞分裂的生理l8.2.2 细胞伸长的生理细胞伸长的生理第21页，讲稿共115张，创作于星期二说明说明 一一个个生生物物体体从从出出生生到到死死亡亡的的过过程程叫叫做做生活史生活史(life cycle)life cycle)。在

13、在植植物物生生活活史史中中，细细胞胞、器器官官及及植植物物个个体体发发生生的的大大小小、形形态态、结结构构和和功功能能上上的变化，这就是的变化，这就是发育发育(development)development)。植植物物的的发发育育在在时时间间上上有有严严格格的的顺顺序序，如如种种子子发发芽芽，幼幼苗苗生生长长，开开花花结结实实，衰衰老老死死亡亡，都都按按一一定定的的时时间间、顺顺序序发发生生。发发育育在在空空间间上上有有巧巧妙妙的的布布局局，比比如如茎茎上上叶原基的分布有一定的叶原基的分布有一定的规规律，律，形成叶序。形成叶序。发育发育包括包括生长和分化生长和分化两个方面两个方面第22页，讲稿

14、共115张，创作于星期二生长和分化生长和分化 生生长长(growth)growth)指指在在发发育育过过程程中中，细细胞胞、器器官官及及有有机机体体的的数数目目、大大小小与与重重量量的的不不可可逆逆增增加加，即即发发育过程中的量的变化。育过程中的量的变化。分分化化(differentiation)differentiation)是是指指来来自自同同一一合合子子或或遗遗传传上上同同质质的的细细胞胞转转变变成成为为形形态态上上、机机能能上上化化学学组组成成上上异异质质细细胞胞的的过过程程。即即发发育育中中的的差差异异性性生生长长就就是是分分化化。分分化化是是一一切切生生物物(包包括括从从微微生生物

15、物到到高高等等动动物、植物物、植物)所具有特性。所具有特性。第23页，讲稿共115张，创作于星期二8.2.1 细胞分裂的生理细胞分裂的生理l1.细胞周期细胞周期l2.细胞周期的调控点细胞周期的调控点l3.细胞周期的生理生化变化细胞周期的生理生化变化l4.激素对细胞周期的影响激素对细胞周期的影响第24页，讲稿共115张，创作于星期二1.细胞周期细胞周期l（1 1）连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束到下一次有）连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分完成所经历的一个有序过程。其间细胞遗传物质丝分完成所经历的一个有序过程。其间细胞遗传物质和其他内含物分配给子细胞和其他内含物分配给子细胞。分裂期（

16、分裂期（M M期）期）细胞周期细胞周期 G1期期 分裂间期分裂间期 S 期期 G2期期第25页，讲稿共115张，创作于星期二（2）真核细胞细胞周期的主要变化）真核细胞细胞周期的主要变化l1、G1期期(DNA合成前期合成前期)：l2、S期期(DNA合成期合成期)l3、G2期期(DNA合成后期合成后期)l4、M期期(D期，分裂期期，分裂期)M G2 G1 S第26页，讲稿共115张，创作于星期二l（三）周期概念适用于进行减数分裂的（三）周期概念适用于进行减数分裂的生殖细胞和普通细胞。生殖细胞和普通细胞。l（四）细胞周期长短因细胞种类、生理（四）细胞周期长短因细胞种类、生理条件、营养状况等不同而异。

17、同一系统条件、营养状况等不同而异。同一系统不同部位的细胞周期长短也有差异。不同部位的细胞周期长短也有差异。l（五）细胞沿着（五）细胞沿着G1SG2MG1G1SG2MG1周期周期性运转，在间期细胞体积增大性运转，在间期细胞体积增大(生长生长)，在在 M M 期，细胞先是核分裂，接着胞质分期，细胞先是核分裂，接着胞质分裂，完成一个细胞周期。裂，完成一个细胞周期。第27页，讲稿共115张，创作于星期二2.细胞周期的调控点细胞周期的调控点细胞周期的两个关键调控点位于细胞周期的两个关键调控点位于l（1）G1SG1Sl（2）G2MG2M第28页，讲稿共115张，创作于星期二3.细胞周期的生理生化变化细胞周

18、期的生理生化变化l（1）蛋白质与核酸含量的变化蛋白质与核酸含量的变化G1期合成期合成RNA和某些专一蛋白，为进入和某些专一蛋白，为进入S期创造条件；期创造条件；S期期：DNA复制以及组蛋白和非组蛋白的合成；复制以及组蛋白和非组蛋白的合成；G2期大量合成期大量合成RNA、Pr；M期染色质凝缩、分离，平均分配到两个子细胞中。期染色质凝缩、分离，平均分配到两个子细胞中。l（2）呼吸速率的变化呼吸速率的变化 分裂期低；分裂期低；G1,G1期高期高第29页，讲稿共115张，创作于星期二4.激素对细胞周期的影响激素对细胞周期的影响l（1）GA能促进能促进G1到到S的过程，的过程，l（2）CTK能促进能促进

19、S期中期中DNA的合成，的合成，l（3）IAA促进核糖体促进核糖体RNA的合成，的合成，l（4）多胺促进）多胺促进G1后期中后期中DNA的合成，的合成，l（5）维生素类促进细胞分裂。）维生素类促进细胞分裂。第30页，讲稿共115张，创作于星期二8.2.2 细胞伸长的生理细胞伸长的生理l1.细胞伸长是各种因素的综合作用结果。细胞伸长是各种因素的综合作用结果。原有细胞壁松弛原有细胞壁松弛扩张蛋白扩张蛋白水解酶水解酶IAA,GA呼呼吸吸放放能能蛋白质合成蛋白质合成新细胞壁成分的组装新细胞壁成分的组装伸展蛋白伸展蛋白纤维素等纤维素等液泡成长液泡成长细细胞胞伸伸长长第31页，讲稿共115张，创作于星期二

20、2.激素对细胞伸长的影响激素对细胞伸长的影响l（1）GA,IAA,CTK,ETH促进细胞伸长促进细胞伸长l（2）ABA抑制细胞伸长抑制细胞伸长第32页，讲稿共115张，创作于星期二8.2.3细胞分化的生理细胞分化的生理l1.细胞分化的本质在于：调控因子影响下细胞分化的本质在于：调控因子影响下的基因的选择性表达。的基因的选择性表达。l2.细胞的全能性细胞的全能性l（1）植物体的每一个具核活细胞，都拥植物体的每一个具核活细胞，都拥有该物种的一套完整基因，并且具有发有该物种的一套完整基因，并且具有发育成完整植株的潜在能力。育成完整植株的潜在能力。l3.影响细胞分化的因素影响细胞分化的因素第33页，讲

21、稿共115张，创作于星期二3.影响细胞分化的因素影响细胞分化的因素l细胞分化是一个复杂的生物化学过程，细胞分化是一个复杂的生物化学过程，它是以内部生理生化变化为基础，同时它是以内部生理生化变化为基础，同时又受到外界条件的调控。又受到外界条件的调控。营养物质和激营养物质和激素的种类和配比素的种类和配比能深刻影响分化过程，能深刻影响分化过程，光照等环境因素光照等环境因素则是许多细胞分化的必则是许多细胞分化的必需条件。需条件。（具体内容请大家参考教材和以前（具体内容请大家参考教材和以前所学知识）所学知识）第34页，讲稿共115张，创作于星期二8.3 植物组织培养植物组织培养l8.3.1 植物组织培养

22、的概念及类型植物组织培养的概念及类型l8.3.2 植物组织培养的原理植物组织培养的原理l8.3.3 植物组织培养的方法植物组织培养的方法l8.3.4 组织培养的应用组织培养的应用第35页，讲稿共115张，创作于星期二8.3.1 植物组织培养的概念及类型植物组织培养的概念及类型l1.植物组织培养（植物组织培养（plant tissue culture)是是指植物的离体器官、组织或细胞在人工指植物的离体器官、组织或细胞在人工控制的环境下培养发育再生成完整植株控制的环境下培养发育再生成完整植株的技术。的技术。l2.用于离体培养进行无性繁殖的各种植物用于离体培养进行无性繁殖的各种植物材料称为外植体（材

23、料称为外植体（explant）。）。l3.根据外植体的种类，又可将组织培养分根据外植体的种类，又可将组织培养分为：器官培养、组织培养、胚胎培养、为：器官培养、组织培养、胚胎培养、细胞培养以及原生质体培养等细胞培养以及原生质体培养等第36页，讲稿共115张，创作于星期二胚状体胚状体l在特定条件下，由植物体细胞发生形成的类似于在特定条件下，由植物体细胞发生形成的类似于合子胚的结构称为胚状体（合子胚的结构称为胚状体（embryoid)或体细胞胚或体细胞胚（somatic embryo)，简称体胚。胚状体简称体胚。胚状体最根本的特最根本的特征是具有两极性征是具有两极性，即在发育的早期阶段能从方向相，即

24、在发育的早期阶段能从方向相反的两端分化出茎端和根端，而不定芽或不定根反的两端分化出茎端和根端，而不定芽或不定根都是单极性的。胚状体由于具有根茎两个极性结都是单极性的。胚状体由于具有根茎两个极性结构，因此可以一次性再生完整植株。而由器官发构，因此可以一次性再生完整植株。而由器官发生的植株则一般需要先诱导成芽，再诱导芽生成生的植株则一般需要先诱导成芽，再诱导芽生成根，形成植株。根，形成植株。第37页，讲稿共115张，创作于星期二1）.器官培养器官培养l包括根、茎、叶、花器官及包括根、茎、叶、花器官及其原基的培养，其中茎尖培其原基的培养，其中茎尖培养具有快速繁殖和去除病毒养具有快速繁殖和去除病毒的优

25、点。的优点。第38页，讲稿共115张，创作于星期二2）.花药和花粉培养花药和花粉培养l花药培养属器官培养；花粉是单倍体细花药培养属器官培养；花粉是单倍体细胞，花粉培养与单细胞培养相似，花药胞，花粉培养与单细胞培养相似，花药和花粉都可以在培养过程中诱导单倍体和花粉都可以在培养过程中诱导单倍体细胞系和单倍体植株。单倍体植株经过细胞系和单倍体植株。单倍体植株经过染色体加倍就成为纯合二倍体植株，这染色体加倍就成为纯合二倍体植株，这样可缩短育种周期，获得纯系。花培已样可缩短育种周期，获得纯系。花培已成为植物育种的一种重要手段。成为植物育种的一种重要手段。第39页，讲稿共115张，创作于星期二3）.组织培

26、养组织培养l包括分生组织、形成层组织、愈伤组织包括分生组织、形成层组织、愈伤组织和其他组织的培养。愈伤组织和其他组织的培养。愈伤组织(callus)原来是指植物受伤后于伤口表面形成的原来是指植物受伤后于伤口表面形成的一团薄壁细胞一团薄壁细胞,在组织培养中则指在培养在组织培养中则指在培养基上由外植体长出一团无序生长的薄壁基上由外植体长出一团无序生长的薄壁细胞。愈伤组织培养是最常见的培养形细胞。愈伤组织培养是最常见的培养形式式,因为除了一部分器官，如茎尖分生组因为除了一部分器官，如茎尖分生组织、原球茎外织、原球茎外,其他各种培养形式往往都其他各种培养形式往往都要经过愈伤组织培养与诱导后才产生植要经

27、过愈伤组织培养与诱导后才产生植株。株。第40页，讲稿共115张，创作于星期二4）.胚胎培养胚胎培养l包括原胚和成熟胚培养、胚乳培养、胚包括原胚和成熟胚培养、胚乳培养、胚珠和子房珠和子房(未授粉或已授粉的未授粉或已授粉的)培养，可培养，可用于研究胚胎发生以及影响胚生长的因用于研究胚胎发生以及影响胚生长的因素；用试管受精或幼胚培养可获得种间素；用试管受精或幼胚培养可获得种间或属间远缘杂种，因此它也是研究生殖或属间远缘杂种，因此它也是研究生殖生理的有用方法；胚乳培养是研究胚乳生理的有用方法；胚乳培养是研究胚乳的功能、胚乳与胚的关系，以及获得三的功能、胚乳与胚的关系，以及获得三倍体植株的一个手段。倍体

28、植株的一个手段。第41页，讲稿共115张，创作于星期二5）.细胞培养细胞培养 l包括单细胞、多细胞和细胞的遗传转化体的培养。包括单细胞、多细胞和细胞的遗传转化体的培养。细胞培养也称细胞克隆（细胞培养也称细胞克隆（cell clone）技术，它培养技术，它培养单离的细胞，可诱导再分化，用于取得单细胞无性系，单离的细胞，可诱导再分化，用于取得单细胞无性系，进行突变体的选育。至今已有多种生物发生器进行突变体的选育。至今已有多种生物发生器(bioreactor)用于批量培养增殖细胞，这些发生器可用于批量培养增殖细胞，这些发生器可分为两大类：悬浮培养分为两大类：悬浮培养(suspension cultu

29、re)发生器发生器和固相化细胞和固相化细胞(immobilized cells)发生器，前者的发生器，前者的细胞处于悬浮、可动状态细胞处于悬浮、可动状态,而后者的细胞包埋于支持而后者的细胞包埋于支持物内，呈固定不动的状态。物内，呈固定不动的状态。第42页，讲稿共115张，创作于星期二6）.原生质体培养原生质体培养l包括原生质体、原生质融合体和原生质包括原生质体、原生质融合体和原生质体的遗传转化体的培养。将去壁后裸露体的遗传转化体的培养。将去壁后裸露的原生质体进行培养，它易于摄取外来的原生质体进行培养，它易于摄取外来的遗传物质、细胞器以及病毒、细菌等，的遗传物质、细胞器以及病毒、细菌等，常应用于

30、体细胞杂交和转基因的研究。常应用于体细胞杂交和转基因的研究。第43页，讲稿共115张，创作于星期二4.植物组织培养的优点植物组织培养的优点l（1）节约材料，效率高，占地少，繁殖快）节约材料，效率高，占地少，繁殖快l（2）生产周期短，不受气候影响）生产周期短，不受气候影响l（3）实现品种脱毒复壮）实现品种脱毒复壮l（4）获得新品种，新资源）获得新品种，新资源l（5）利于无性系的快速繁殖）利于无性系的快速繁殖第44页，讲稿共115张，创作于星期二8.3.2 植物组织培养的原理植物组织培养的原理l1.1.组织培养的理论基础是组织培养的理论基础是植物细胞的全能性。植物细胞的全能性。l2.2.植株上已经

31、分化的细胞或组织离体后在培养条植株上已经分化的细胞或组织离体后在培养条件下逐渐恢复到分生状态的过程叫件下逐渐恢复到分生状态的过程叫脱分化脱分化。细胞脱。细胞脱分化的结果通常是形成分化的结果通常是形成愈伤组织愈伤组织（未分化的细胞（未分化的细胞团）。团）。l3.3.已经脱分化的细胞或组织在一定条件下，它们又已经脱分化的细胞或组织在一定条件下，它们又可以经过愈伤组织可以经过愈伤组织再分化再分化或胚状体或胚状体(由体细胞形成由体细胞形成的类似合子胚的结构的类似合子胚的结构)诱导出芽和根，从而发育诱导出芽和根，从而发育成一个完整的植株。成一个完整的植株。第45页，讲稿共115张，创作于星期二8.3.3

32、 植物组织培养的方法植物组织培养的方法1.1.外植体的选择和处理外植体的选择和处理2.2.培培养养基基的的准准备备：培培养养基基是是指指人人工工配配制制的的含含有有营营养养物物质质供供培培养养物物生生长长分分化化的的介介质质。通通常常含含无无机机营营养养物物质质(大大量量元元素素和和微微量量元元素素)、碳碳源源(1%-4%(1%-4%蔗蔗糖糖)、生生长长调调节节剂剂(2(2，4-4-D D或或NAANAA、KTKT或或6-6-BA)BA)以及以及有机附加物有机附加物(氨氨基基酸酸等等)和和维维生素生素等几类物质组成。等几类物质组成。3.3.消毒灭菌（材料、培养基、用具等）消毒灭菌（材料、培养基

33、、用具等）4.4.接种接种 5.5.培养培养6.6.移栽移栽第46页，讲稿共115张，创作于星期二1.1.外植体的选择和处理外植体的选择和处理l要根据研究目标，有针对性地选择材料。一般来要根据研究目标，有针对性地选择材料。一般来说，说，受精卵、发育中的分生组织细胞和雌雄配子体受精卵、发育中的分生组织细胞和雌雄配子体及单倍体细胞及单倍体细胞是较易表达全能性的。是较易表达全能性的。通常采集来的材料都带有各种微生物，故在通常采集来的材料都带有各种微生物，故在培培养前必须进行严格的消毒处理养前必须进行严格的消毒处理。常用的消毒剂有。常用的消毒剂有70%酒精、次氯酸钙（漂白粉）、次氯酸钠、氯酒精、次氯酸

34、钙（漂白粉）、次氯酸钠、氯化汞（化汞（HgCl2，升汞）等。消毒所需时间长短依外升汞）等。消毒所需时间长短依外植体不同而异，消毒后需用无菌水充分清洗。植体不同而异，消毒后需用无菌水充分清洗。第47页，讲稿共115张，创作于星期二2.2.培养基培养基l（1）水）水 一般用蒸馏水或去离子水配制培养基，煮一般用蒸馏水或去离子水配制培养基，煮沸过的自来水也可利用。沸过的自来水也可利用。l（2）有机营养）有机营养 主要有糖、氨基酸和维生素。糖为培主要有糖、氨基酸和维生素。糖为培养物提供所需要的碳源，并有调节渗透压的作用。养物提供所需要的碳源，并有调节渗透压的作用。l(3)有机附加物有机附加物 如椰子乳、

35、酵母提取物、玉米胚如椰子乳、酵母提取物、玉米胚乳、麦芽浸出物或番茄汁等对愈伤组织的诱导和分乳、麦芽浸出物或番茄汁等对愈伤组织的诱导和分化往往是有益的。化往往是有益的。l(4)植物生长物质植物生长物质 常用的有生长素类和细胞分裂素常用的有生长素类和细胞分裂素两类。在初代培养中，一般都须加入激素类物质，两类。在初代培养中，一般都须加入激素类物质，但随着继代培养次数的增加，加入量可逐代减少，但随着继代培养次数的增加，加入量可逐代减少，最终常可做到最终常可做到“激素自养激素自养”。第48页，讲稿共115张，创作于星期二3.3.消毒灭菌消毒灭菌l消毒灭菌的好坏是组织培养能否成功的消毒灭菌的好坏是组织培养

36、能否成功的关键。关键。l（内容请自学）（内容请自学）第49页，讲稿共115张，创作于星期二4.接种与培养接种与培养 l1）.接种接种 接种是指把消毒好的材料在无菌的情况下接种是指把消毒好的材料在无菌的情况下切成小块并放入培养基的过程。接种时一定要严格做切成小块并放入培养基的过程。接种时一定要严格做到无菌操作到无菌操作,一般在接种室、接种箱或超净工作台中一般在接种室、接种箱或超净工作台中进行。进行。l2）.培养培养 把接种好的外植体放在培养室的专用培养架把接种好的外植体放在培养室的专用培养架上使其良好生长的过程。须控温在上使其良好生长的过程。须控温在252之间。除某之间。除某些材料诱导愈伤组织需

37、要黑暗条件外，一般培养都需些材料诱导愈伤组织需要黑暗条件外，一般培养都需一定的光照，光源可采用日光灯或自然光线，每天光一定的光照，光源可采用日光灯或自然光线，每天光照约照约16h，光强为光强为1000lx左右。左右。第50页，讲稿共115张，创作于星期二8.3.4 组织培养的应用组织培养的应用l(一一)无性系的快速繁殖无性系的快速繁殖快速繁殖是组织培养在生产上应用快速繁殖是组织培养在生产上应用最广泛、最成功的一个领域。最广泛、最成功的一个领域。l兰花成熟的种子中大多数胚不能成活，兰花成熟的种子中大多数胚不能成活，种子不能发芽，但通过原球茎组织培养，种子不能发芽，但通过原球茎组织培养，能使兰花的

38、繁殖系数大为提高，从而形能使兰花的繁殖系数大为提高，从而形成了成了20世纪世纪60年代风靡全球的年代风靡全球的“兰花工兰花工业业”。第51页，讲稿共115张，创作于星期二(二二)培育无病毒种苗培育无病毒种苗 l病毒病常使马铃薯减产病毒病常使马铃薯减产50%左右。左右。l一般以一般以0.20.5mm、带带12个叶原基的个叶原基的茎尖为外植体，可获得无病毒株系。茎尖为外植体，可获得无病毒株系。第52页，讲稿共115张，创作于星期二(三三)新品种的选育新品种的选育l组织培养在品种改良、新种质资源的组织培养在品种改良、新种质资源的提供、新品种的选育方面涉及和应用的提供、新品种的选育方面涉及和应用的范围

39、十分广泛，并已取得了成效。范围十分广泛，并已取得了成效。1.花培和单倍体育种花培和单倍体育种 花药和花粉培花药和花粉培育的主要目的是诱导花粉发育形成单倍育的主要目的是诱导花粉发育形成单倍体植株，以便快速地获得纯系，缩短育体植株，以便快速地获得纯系，缩短育种周期、且有利于隐性突变体筛选，提种周期、且有利于隐性突变体筛选，提高选择效率。高选择效率。第53页，讲稿共115张，创作于星期二花花粉粉粒粒培培养养第54页，讲稿共115张，创作于星期二l2.离体胚培养和杂种植株获得离体胚培养和杂种植株获得 这是用于这是用于克服远缘杂交不亲和的一种有效方法。克服远缘杂交不亲和的一种有效方法。l将杂交授粉后将杂

40、交授粉后25d的胚珠进行离体培养，的胚珠进行离体培养，可使胚发育成杂种植株。可使胚发育成杂种植株。第55页，讲稿共115张，创作于星期二l3.体细胞诱变和突变体筛选体细胞诱变和突变体筛选 植物细胞存在着广泛的植物细胞存在着广泛的异质性，在整体中常被掩盖而无法表现出来。在异质性，在整体中常被掩盖而无法表现出来。在离体培养条件下，它不受整体的调控直接与环境离体培养条件下，它不受整体的调控直接与环境接触，而且培养基中的化学成份和植物激素，又接触，而且培养基中的化学成份和植物激素，又可能含有诱变因素或促进突变的条件，因此植物可能含有诱变因素或促进突变的条件，因此植物体细胞在离体培养条件下容易发生染色体

41、畸变与体细胞在离体培养条件下容易发生染色体畸变与基因突变。如果再加上物理或化学诱变处理，则基因突变。如果再加上物理或化学诱变处理，则诱发突变的机率更高。诱发突变的机率更高。第56页，讲稿共115张，创作于星期二l4.细胞融合和杂种植株的获得细胞融合和杂种植株的获得 细胞融合细胞融合(cell fusion)是指在一定的条件下，将是指在一定的条件下，将2个或多个细胞融合为一个细胞个或多个细胞融合为一个细胞的过程。当前，细胞融合已成为遗传转化实验最有效的的过程。当前，细胞融合已成为遗传转化实验最有效的手段之一。用纤维素酶、半纤维素酶和离析酶等离析细手段之一。用纤维素酶、半纤维素酶和离析酶等离析细胞

42、以获得纯净的原生质体。原生质体脱掉了细胞壁后，胞以获得纯净的原生质体。原生质体脱掉了细胞壁后，易于诱导融合，也易于摄取外源遗传物质、细胞器等。易于诱导融合，也易于摄取外源遗传物质、细胞器等。通过原生质体融合可以部分克服远缘杂交中的不亲和性，通过原生质体融合可以部分克服远缘杂交中的不亲和性，提供新的核质组合，创造新的细胞杂种，为进一步选种提供新的核质组合，创造新的细胞杂种，为进一步选种育种扩展新的资源。育种扩展新的资源。第57页，讲稿共115张，创作于星期二(四四)人工种子和种质保存人工种子和种质保存l人工种子人工种子(artificial seeds)又称人造种又称人造种子或超级种子，是指将植

43、物组织培养产生子或超级种子，是指将植物组织培养产生的胚状体、芽体及小鳞茎等包裹在含有养的胚状体、芽体及小鳞茎等包裹在含有养分的胶囊内，具有种子的功能并可直接播分的胶囊内，具有种子的功能并可直接播种于大田的颗粒。人工种子通常由培养物、种于大田的颗粒。人工种子通常由培养物、人工胚乳和人工种皮三部分组成。人工胚乳和人工种皮三部分组成。第58页，讲稿共115张，创作于星期二(五五)药用植物和次生物质的工药用植物和次生物质的工业化生产业化生产l日本大量培养人参细胞，并从中取得人日本大量培养人参细胞，并从中取得人参皂甙等有效成分，德国培养洋地黄取参皂甙等有效成分，德国培养洋地黄取得疗效高、毒性低的强心甙，

44、中国正在得疗效高、毒性低的强心甙，中国正在进行人参、三七、三分三、贝母、紫草、进行人参、三七、三分三、贝母、紫草、紫杉等，药用植物的细胞培养，其发展紫杉等，药用植物的细胞培养，其发展前景十分诱人。前景十分诱人。第59页，讲稿共115张，创作于星期二8.4 植物的生长植物的生长l说明说明l8.4.1 植物生长的周期性植物生长的周期性l 8.4.2 影响植物生长的外界条件影响植物生长的外界条件第60页，讲稿共115张，创作于星期二说明说明l植物的生长速率有两种表示法。一种是绝对生长速率植物的生长速率有两种表示法。一种是绝对生长速率(absolute growth rate，AGR)；另一种是相对生

45、长速另一种是相对生长速率率(relative growth rate，RGR)。1.绝对生长速率绝对生长速率 指单位时间内植株的绝对生长量。指单位时间内植株的绝对生长量。2.相对生长速率相对生长速率 相对生长速率是指单位时间内的增加量占相对生长速率是指单位时间内的增加量占原有数量的比值，或者说原有物质在某一时间内的原有数量的比值，或者说原有物质在某一时间内的(瞬间瞬间)增加量。增加量。第61页，讲稿共115张，创作于星期二8.4.1 植物生长的周期性植物生长的周期性l植株或器官生长速率随昼夜或季节变化植株或器官生长速率随昼夜或季节变化发生有规律的变化，这种现象叫做植物发生有规律的变化，这种现象

46、叫做植物生长的周期性生长的周期性(growth periodicity)。l包括生长的包括生长的昼夜周期性昼夜周期性和生长的和生长的季节周季节周期性期性。第62页，讲稿共115张，创作于星期二生长大周期与生长曲线生长大周期与生长曲线 植植物物器器官官或或整整株株植植物物的的生生长长速速率率会会表表现现出出“慢慢快快慢慢”的的基基本本规规律律。即即开开始始时时缓缓慢慢，以以后后逐逐渐渐加加快快，然然后后又又缓缓慢慢以以至至停停。这这一一生生长长全全过过程程叫叫生生长长大大周周期期，或或称称大大生生长长期期(grand grand period period of of growth)growth

47、)。如如以以植植物物体体积积对对时时间间作作图图可可得得植植物物生生长长曲曲线线。生生长长曲曲线线表表示示植植物物在在生生长长周周期期中中的的生生长长变变化化趋趋势势，典典型的有限生长曲线呈型的有限生长曲线呈“S”形，故又叫形，故又叫S形曲线形曲线。第63页，讲稿共115张，创作于星期二上图上图.S型生长曲线；型生长曲线；下图下图.由上图的生由上图的生长曲线斜率推导的长曲线斜率推导的绝对生长速率曲线。绝对生长速率曲线。(a)指数期；指数期；(b)线性期；线性期；(c)衰减期衰减期第64页，讲稿共115张，创作于星期二植物生长的昼夜周期性植物生长的昼夜周期性l通常把这种植株或器官的生长速率随昼夜

48、温度变化而通常把这种植株或器官的生长速率随昼夜温度变化而发生有规律变化的现象称为温周期现象发生有规律变化的现象称为温周期现象(thermoperiodicity)。l植物生长的昼夜周期性变化是植物在长期系统发育中形植物生长的昼夜周期性变化是植物在长期系统发育中形成的对环境的适应性。成的对环境的适应性。l水稻在昼夜温差大的地方栽种，不仅植株健壮，而且水稻在昼夜温差大的地方栽种，不仅植株健壮，而且籽粒充实，米质也好籽粒充实，米质也好,这是因为白天气温高，光照强，这是因为白天气温高，光照强，有利于光合作用以及光合产物的转化与运输；夜间气有利于光合作用以及光合产物的转化与运输；夜间气温低，呼吸消耗下降

49、，则有利于糖分的积累。温低，呼吸消耗下降，则有利于糖分的积累。l产生植物生长的昼夜周期性变化的原因：昼夜的温产生植物生长的昼夜周期性变化的原因：昼夜的温度、水分和光照不同。度、水分和光照不同。第65页，讲稿共115张，创作于星期二生长的季节周期性生长的季节周期性l植物在一年中的生长都会随季节的变化而呈现一定植物在一年中的生长都会随季节的变化而呈现一定的周期性，即所谓生长的季节周期性的周期性，即所谓生长的季节周期性(seasonal periodicity of growth)。l生长的季节周期性是与温度、光照、水分等因素生长的季节周期性是与温度、光照、水分等因素的季节性变化相适应的。的季节性变

50、化相适应的。l一年生植物的生长量的周期变化呈一年生植物的生长量的周期变化呈“S”形曲线，这形曲线，这也是植物生长季节周期性变化的表现。也是植物生长季节周期性变化的表现。多年生树木的根、茎、叶、花、果和种子的多年生树木的根、茎、叶、花、果和种子的生长并不是平行进行的，而是此起彼伏的。例如，生长并不是平行进行的，而是此起彼伏的。例如，成年梨树一年内可分为五个相互重叠的生长期。成年梨树一年内可分为五个相互重叠的生长期。参见下页图参见下页图第66页，讲稿共115张，创作于星期二梨树周期性生长动态示意图梨树周期性生长动态示意图 第67页，讲稿共115张，创作于星期二8.4.2 影响植物生长的外界条件影响