植物器官和组织培养讲义.pptx

第四章第四章 植物器官和组织培养植物器官和组织培养年年1010月月植物器官和组织培养讲义第1页植物器官培养（植物器官培养（Organ Culture）是指对植物是指对植物某一器官全部或部分或器官原基进行离体培养某一器官全部或部分或器官原基进行离体培养技术。分为营养器官（根、茎、叶）和繁殖器技术。分为营养器官（根、茎、叶）和繁殖器官（果实、种子、花器官）培养。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技术。薄壁组织）及愈伤组织进行离体培养技术。植物器官和组织培养讲义第2页q 植物器官和组织培养基本程序q 植物营养器官培养q 植物繁殖器官培养q 植物组织培养及脱毒苗生产植物器官和组织培养讲义第3页第一节第一节 植物器官和组织培养基本程序植物器官和组织培养基本程序基本程序：基本程序：一、一、无菌外植体取得无菌外植体取得二、初代培养物建立二、初代培养物建立三、形态发生和植株再生三、形态发生和植株再生四、培养产物观察记载四、培养产物观察记载植物器官和组织培养讲义第4页一、无菌外植体取得一、无菌外植体取得1、茎尖、茎段、叶片灭菌、茎尖、茎段、叶片灭菌2、根、块茎、鳞茎灭菌、根、块茎、鳞茎灭菌3、花蕾灭菌、花蕾灭菌4、果实、种子灭菌、果实、种子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：植物器官和组织培养讲义第5页植物器官和组织培养讲义第6页二、初代培养物建立二、初代培养物建立（一）无菌环境（一）无菌环境（二）规范操作（二）规范操作（三）条件适当（三）条件适当植物器官和组织培养讲义第7页三、形态发生和植株再生三、形态发生和植株再生具根茎两极器官具根茎两极器官具根茎两极器官具根茎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路径器官化路径器官化路径器官化路径体胚路径体胚路径体胚路径体胚路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株植株植株植株植株植株植株植物器官和组织培养讲义第8页四、培养产物观察记载四、培养产物观察记载（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=产生愈伤外植体产生愈伤外植体产生愈伤外植体产生愈伤外植体数数数数/外植体总数外植体总数外植体总数外植体总数（二）胚状体（二）胚状体（二）胚状体（二）胚状体 诱导率计算诱导率计算诱导率计算诱导率计算（三）芽（三）芽（三）芽（三）芽 芽分化率计算芽分化率计算芽分化率计算芽分化率计算（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 植物器官和组织培养讲义第9页第二节第二节 植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植物器官和组织培养讲义第10页n n植物叶培养植物叶培养是指以离体叶片器官为外植体是指以离体叶片器官为外植体进行培养，再生植株过程。植物叶培养惯进行培养，再生植株过程。植物叶培养惯用于研究叶形态发生过程以及进行光合作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。用、叶绿素形成、遗传转化等。n n培养过程主要包含：培养过程主要包含：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、植物叶培养植物器官和组织培养讲义第11页叶片离体培养过程叶片离体培养过程植物器官和组织培养讲义第12页ABEC花烛叶片离体培养及植株再生花烛叶片离体培养及植株再生植物器官和组织培养讲义第13页（一）愈伤组织诱导：（一）愈伤组织诱导：诱导接种叶片外植体脱分化形成愈伤组织诱导接种叶片外植体脱分化形成愈伤组织过程。愈伤组织形成通常经历诱导期、分裂期过程。愈伤组织形成通常经历诱导期、分裂期和分化期等阶段。和分化期等阶段。高浓度生长素及适当浓度细胞分裂素能够高浓度生长素及适当浓度细胞分裂素能够促进愈伤组织形成。促进愈伤组织形成植物器官和组织培养讲义第14页（二）不定芽分化：（二）不定芽分化：由脱分化形成愈伤组织细胞分化出不定由脱分化形成愈伤组织细胞分化出不定芽及不定根过程。芽及不定根过程。分化过程受细胞分裂素分化过程受细胞分裂素/生长素比值影生长素比值影响。通常添加高浓度细胞分裂素，降低生长响。通常添加高浓度细胞分裂素，降低生长素浓度以诱导不定芽形成。素浓度以诱导不定芽形成。植物器官和组织培养讲义第15页（三）不定芽增殖及生根：（三）不定芽增殖及生根：分化形成不定芽切下后，接种于增分化形成不定芽切下后，接种于增殖培养基中，促进不定芽增殖，增殖无殖培养基中，促进不定芽增殖，增殖无根苗转接于生根培养基中能够诱导不定根苗转接于生根培养基中能够诱导不定根形成。根形成。植物器官和组织培养讲义第16页二、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根切段为外是指以植物根切段为外植体进行离体培养，再生完整植株过程。植体进行离体培养，再生完整植株过程。是研究根系生理代谢、器官分化及形态建是研究根系生理代谢、器官分化及形态建成良好试验体系。成良好试验体系。培养方法与叶片培养相培养方法与叶片培养相同。同。培养过程包含愈伤组织诱导、不定芽培养过程包含愈伤组织诱导、不定芽分化、无菌苗增殖与生根等。分化、无菌苗增殖与生根等。植物器官和组织培养讲义第17页大蒜根尖培养及植株再生大蒜根尖培养及植株再生植物器官和组织培养讲义第18页n n植物茎段培养植物茎段培养是指对植物带有定芽或不是指对植物带有定芽或不定芽外植体进行离体培养，再生完整植定芽外植体进行离体培养，再生完整植株过程。株过程。n n茎段培养是植物离体快繁主要路径。易茎段培养是植物离体快繁主要路径。易培养、变异小、性状均一、繁殖速度快。培养、变异小、性状均一、繁殖速度快。（下节课讲解）（下节课讲解）三、植物茎段培养三、植物茎段培养植物器官和组织培养讲义第19页第三节第三节 植物繁殖器官培养植物繁殖器官培养一、植物花器官培养一、植物花器官培养(主要见胚胎培养主要见胚胎培养和花药培养和花药培养)二、植物幼果培养二、植物幼果培养(了解了解)植物器官和组织培养讲义第20页三、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未成熟种子和发育：是指对受精后发育不全未成熟种子和发育完全成熟种子进行离体培养技术。完全成熟种子进行离体培养技术。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，提升杂种萌发率等。杂种，提升杂种萌发率等。对培养要求对培养要求：成熟种子萌发培养所用培养基成份：成熟种子萌发培养所用培养基成份简单，不需生长调整剂；未成熟种子萌发培养则简单，不需生长调整剂；未成熟种子萌发培养则需要添加一定营养成份和生长调整剂。若需要其需要添加一定营养成份和生长调整剂。若需要其形成愈伤组织，需要对应生长调整剂及营养物质。形成愈伤组织，需要对应生长调整剂及营养物质。植物器官和组织培养讲义第21页第四节第四节 植物组织培养和脱毒苗生产植物组织培养和脱毒苗生产一、植物分生组织一、植物分生组织(meristem culture)培养：培养：定义：定义：是指对植物分生组织进行离体培养技是指对植物分生组织进行离体培养技术，包含植物根尖、茎尖等顶端分生组织和术，包含植物根尖、茎尖等顶端分生组织和形成层组织培养。其中茎尖培养广泛应用于形成层组织培养。其中茎尖培养广泛应用于植物再生和脱病毒研究。植物再生和脱病毒研究。植物器官和组织培养讲义第22页二、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）指对植物顶端原分生组织和衍生分生组织培养。小到端原分生组织和衍生分生组织培养。小到10100um茎尖分生组织，大到几十毫米茎尖或更大茎尖分生组织，大到几十毫米茎尖或更大芽。茎尖培养成活率与茎尖大小呈正相关。芽。茎尖培养成活率与茎尖大小呈正相关。茎尖培养广泛应用于种苗快速繁殖，脱毒苗茎尖培养广泛应用于种苗快速繁殖，脱毒苗生产，品种改良和基础理论研究。快繁可取数毫生产，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米大小，脱病毒培养要求取小于1mm茎尖。茎尖。植物器官和组织培养讲义第23页植物茎尖培养过程植物茎尖培养过程植物器官和组织培养讲义第24页植物器官和组织培养讲义第25页茎尖离体培养可能出现培养反应：茎尖离体培养可能出现培养反应：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植物器官和组织培养讲义第26页三、利用茎尖培养生产脱毒苗三、利用茎尖培养生产脱毒苗q 脱毒苗生产意义q 茎尖脱毒机理q 基本技术规程q 影响脱毒效果原因植物器官和组织培养讲义第27页1、脱毒苗生产意义：、脱毒苗生产意义：n n当前受病毒危害严重影响生产有：当前受病毒危害严重影响生产有：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、紫罗兰等植物器官和组织培养讲义第28页n n茎尖脱毒是控制植物病毒有效路径茎尖脱毒是控制植物病毒有效路径茎尖脱毒是控制植物病毒有效路径茎尖脱毒是控制植物病毒有效路径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高效隔离预防了病毒再侵染组织培养高效隔离预防了病毒再侵染组织培养高效隔离预防了病毒再侵染组织培养高效隔离预防了病毒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植物器官和组织培养讲义第29页2、茎尖培养脱毒基本原理：、茎尖培养脱毒基本原理：n n病毒在植物体内分布含有不均匀性病毒在植物体内分布含有不均匀性植物器官和组织培养讲义第30页1934193419341934年，年，年，年，WhiteWhiteWhiteWhite经过观察烟草根系，首先发觉经过观察烟草根系，首先发觉经过观察烟草根系，首先发觉经过观察烟草根系，首先发觉病毒在植物不一样区域分布是不均匀，越靠近病毒在植物不一样区域分布是不均匀，越靠近病毒在植物不一样区域分布是不均匀，越靠近病毒在植物不一样区域分布是不均匀，越靠近根尖区病毒越少，根冠区不含病毒。根尖区病毒越少，根冠区不含病毒。根尖区病毒越少，根冠区不含病毒。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提出了茎分生组提出了茎分生组提出了茎分生组提出了茎分生组织区也应存在与根尖分生组织区一样病毒分布织区也应存在与根尖分生组织区一样病毒分布织区也应存在与根尖分生组织区一样病毒分布织区也应存在与根尖分生组织区一样病毒分布特征。特征。特征。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取得了无病毒苗，证实分生组织进行离体培养取得了无病毒苗，证实分生组织进行离体培养取得了无病毒苗，证实分生组织进行离体培养取得了无病毒苗，证实了这种理论。同时也取得了大丽花无病毒苗。了这种理论。同时也取得了大丽花无病毒苗。了这种理论。同时也取得了大丽花无病毒苗。了这种理论。同时也取得了大丽花无病毒苗。并建立了茎尖组织培养繁殖体系。并建立了茎尖组织培养繁殖体系。并建立了茎尖组织培养繁殖体系。并建立了茎尖组织培养繁殖体系。植物器官和组织培养讲义第31页 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|扩繁扩繁扩繁扩繁 深入检测病毒深入检测病毒深入检测病毒深入检测病毒 移栽移栽移栽移栽取得脱毒植株取得脱毒植株取得脱毒植株取得脱毒植株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：植物器官和组织培养讲义第32页（1）母体植株选择和预处理）母体植株选择和预处理n n母体选择母体选择欲脱毒材料品种经典性欲脱毒材料品种经典性欲脱毒材料品种经典性欲脱毒材料品种经典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植物器官和组织培养讲义第33页n n外植体预处理外植体预处理植物器官和组织培养讲义第34页（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 dome植物器官和组织培养讲义第35页virus-virus-freefreetissuetissuevirus particlesvirus particlesfound herefound here植物器官和组织培养讲义第36页（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指示植物判定：指利用含有能够区分某种指示植物判定：指利用含有能够区分某种病毒专化性症状寄主植物进行判定。病毒专化性症状寄主植物进行判定。n n血清判定：试管沉淀反应；免疫双扩散；血清判定：试管沉淀反应；免疫双扩散；酶联免疫吸附测定。酶联免疫吸附测定。n n核酸分析法核酸分析法植物器官和组织培养讲义第37页指示植物指示植物植物器官和组织培养讲义第38页CMV病毒感染植株叶片病毒感染植株叶片植物器官和组织培养讲义第39页（4 4）脱毒苗保留与繁殖）脱毒苗保留与繁殖n n脱毒苗离体保留与繁殖脱毒苗离体保留与繁殖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木本植物建立隔离脱毒苗母本圃木本植物建立隔离脱毒苗母本圃植物器官和组织培养讲义第40页植物器官和组织培养讲义第41页4、影响脱毒效果原因：、影响脱毒效果原因：n n母体材料病毒侵染程度母体材料病毒侵染程度n n外植体生理状态外植体生理状态n n起始培养茎尖大小起始培养茎尖大小植物器官和组织培养讲义第42页茎尖大小对马铃薯脱毒效果影响茎尖大小对马铃薯脱毒效果影响茎尖长茎尖长茎尖长茎尖长（mmmm）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植物器官和组织培养讲义第43页