植物组织培养tissueculture技术.ppt
植物组织培养(tissue culture)技术,林业技术教研室 司守霞,新的产业革命中四大技术支柱 能源科学 信息科学 材料科学 生命科学(生物技术)生物技术在人类所面临的能源危机、粮食危机、环境污染和疑难病的治疗等问题中扮演角色。其中植物组织培养是生物技术的重要部分。组培在基础理论研究有重要价值,在实际应用中也日益显示出它的优越性.目前在果树、蔬菜、观赏植物、药用植物等已有数百种获得成功。,第1节 植物组织培养的意义(重点)第2节 植物组织培养的发展简史 第3节 组织培养与农业上的关系,第一章绪论,分株繁殖,压条繁殖,播种繁殖,嫁接繁殖,扦插繁殖,组织培养繁殖,一、植物组织培养的概念(重点)二、植物组织培养的理论基础(难点)三、植物组织培养的类型(重点)四、植物组织培养的特点(重点),第一节 植物组织培养的意义,1、狭义概念：指对植物体组织或由植物器官培养产生的愈伤组织进行培养直至生成完整植株。,一、植物组织培养的概念,2、广义概念：无菌操作分离植物体一部分(即外植体)接种到培养基，在人工条件下培养直至生成完整植株。,思考：广义和狭义概念有何区别？,愈伤组织callus:在离体培养过程中形成的具有分生能力的一团不规则细胞，多在植物体切面上产生。,外植体explant：从植物体上分离下来的用于离体培养的材料。,胚轴,花粉,胚乳,胚,种子,果实,花器,叶,芽,茎,根,组织,原生质体,子叶,子房,苞片,胚珠,花药,花梗,分生组织,成熟组织,花托,叶柄,幼苗,广义和狭义概念有何区别？,组培范围不同，即外植体范围 不同。,广义组培,狭义组培,二、植物组织培养的理论基础,植物每一个具有完整细胞核的体细胞，都含有植物体的全部遗传信息，在适当条件下，具有发育成完整植株的潜在能力。,(一)细胞全能性（totipotency）理论：,组织,分裂,分化,细胞,分裂,已分化组织细胞,脱分化,分裂,再分化,器官,植株,1.分化differentiation：细胞在分裂过程中发生结构和功能上的改变，从而在个体发育中形成各类组织和器官完成整个生活周期。,（二）相关名词：,2.脱分化dedifferentiation:已分化好的细胞在人工诱导条件下，恢复分生能力，回复到分生组织状态的过程。,3.再分化redifferentiation:脱分化后具有分生能力的细胞再经过与原来相同的分化过程，重新形成各类组织和器官的过程。,4.愈伤组织callus:,在离体培养过程中形成的具有分生能力的一团不规则细胞，多在外植体切面上产生。,初代培养,继代培养,生根培养,驯化移栽,植物组织培养一般过程,5.初代培养：,芽、茎段、叶片、花器等外植体在离体培养条件下诱导愈伤组织、侧芽或不定芽、胚状体过程,对应于种子胚而言。在离体培养过程中产生一种形似胚（具有明显的根端和芽端），功能与胚相同的结构。,6.胚状体embroid：,石龙芮下胚轴培养产生胚状体过程,7.继代培养：更换新鲜培养基来繁殖同种类型的材料（愈伤组织、芽）。,8.生根培养：将芽苗转接到生根培养基上培养成为完整植株的过程。,9.驯化移栽：组培苗经人工炼苗后移栽到驯化苗床上使之适应 露地或保护地条件的过程。,三、植物组织培养的类型,1.根据培养基分类,2.根据外植体分类 植物组织培养的类型,植株培养,扦插苗培养,种子苗培养,器官培养,根系培养,茎段培养,花器培养,果实培养,种子培养,叶片培养,人参根消毒、接种操作程序图,菊花茎尖消毒、接种操作程序图,茎段培养成苗示意图,茎段培养成苗示意图,组织培养,分生组织培养,薄壁组织培养,输导组织培养,胡萝卜形成层(分生组织)培养示意图,胚胎培养,胚乳培养,原胚培养,胚珠培养,种胚培养,败育,胚培养,细胞培养,看护培养,平板培养,悬浮培养,微室培养,非融合培养,融合培养,原生质培养,思考：各种组织培养类型有何主要的异同处？,相同点：无菌操作 人工培养基上培养不同点：外植体不同成苗途径与培养方法不同,四、植物组织培养的特点,1、培养条件可以人为加以控制,2、繁殖系数大，培养周期短,3、管理方便，有利于实现工厂化生产和自动化控制,一、植物组织培养技术的诞生二、植物组织培养技术的发展,第二节植物组织培养的发展简史,1.植物组织培养技术的诞生可以追溯到19世纪末20世纪初。2.18391840年，施莱登和施旺创立了“细胞学说”，对组织培养技术的诞生起到了极大的推动作用。,一、植物组织培养技术的诞生,3.1902年，德国著名的植物生理学家 Haberlandt根据细胞学说，提出了高等植物细胞全能性理论。它是植物组织培养的理论依据，对植物组织培养的发展起了先导作用。,4.1934年美国的White，利用番茄根建立了第一个活跃生长的无性繁殖系，离体根的培养才获得真正的成功。并创立了White培养基。,5.1943年White发表了植物组织培养手册的专著，使植物组织培养开始成为一门新兴的学科。,6.1962年Marshing和Shong发明了MS培养基。,1.1948 年，Skoog和崔徵通过对烟草茎切段和髓培养组织的研究，确定了腺嘌呤生长素的比例是控制芽和根形成的主要条件之一。,二、植物组织培养技术的发展,2.1956年Miller等发现了激动素。控制器官分化的激素模式变为激动素生长素的比例关系。促进组培发展。,3.50年代至今，是植物组织迅速发展时期。,（1）原生质体培养取得重大突破,（2）花药培养取得显著成绩,（3）微繁技术广泛应用,4.我国组培发展简介,70年代以来，在花药培养和原生质体培养贡献大。,第三节组织培养与农业上的关系,一、快速繁殖苗木二、获得脱毒苗木三、为农作物育种提供有利手段四、实现工厂化育苗,一、快速繁殖苗木,快繁方法：茎尖、茎段、鳞茎盘培养产生腋芽；根、叶等培养产生不定芽；愈伤组织诱导产生不定芽等。,采用微茎尖组织培养可以得到无病毒苗木。成为解决病毒病危害和品种退化问题的一个重要途径。如利用茎尖培养可解决马铃薯种薯、甘薯、大蒜退化问题。,二、获得无毒苗木,三、为农作物育种上提供手段,4.保存种质,1.倍性育种，缩短育种年限，杂种优势明显。,2.克服远缘杂交的不亲合性,3.克服远缘杂交的不孕性,四、实现工厂化育苗,1.含义：是指以植物组织培养为基础，将外植体接种在人工配制的培养基上，通过控制环境条件，使细胞脱分化、再分化成新的组织、器官，进而培育出与母株一样的批量幼苗的方法。如非洲紫罗兰组织培养工厂化育苗的生产。,四、实现工厂化育苗,2.特点：繁殖快，整齐、一致，无病虫害，周期短，周年生产，性状稳定。,学习方法与要求,理论与实践相结合自学与认真听课相结合坚持辩证唯物主义观点勤于思考和联想，多动手操作实践分析实践总结积极参加组培协会活动利用好教师、实验实训基地等教学资源,参考文献,植物生理学通讯园艺学报颜昌敬.植物组织培养手册.上海：上海科技出版社，1990谭文澄.观赏植物组织培养技术.北京：中国林业出版社，2000李世承.植物组织培养实验技术.大连：大连理工出版社，1990杨增海.园艺植物组织培养.北京：农业出版社，1987熊丽，吴丽芳.观赏花卉的组织培养与大规模生产.北京：化学工业出版社，2003,第二章实验设备与条件,第1节 实验室(融入实验课)第2节 设备和器材(融入实验课)第3节 培养条件(重点、难点),第一节 实验室(融入实验课)第二节 设备和器材(融入实验课)第三节 培养条件,第二章 实验设备及培养条件,第三节培养条件,1.一般控制在252C。2.植株种类及外植体的不同，其最适温度也是不同的。如百合20；月季2527；番茄28。,一、温度,二、光照,1.光强影响外植体细胞的增殖、组织和器官的分化。,愈伤组织的诱导有的在光照下有促进作用；光照强，幼苗生长健壮；光照弱，幼苗生长弱小，容易徒长。,不同波长的光对细胞的分裂和器官的 分化有影响。,2.光质,白光促进小花天竺葵愈伤组织的生 长，蓝光则无作用。,红光促进杨树愈伤组织的生长，蓝光阻碍其生长。,3.光照时间,光照长短对试管内花的形成是个重要影响因素，在胡萝卜组织培养中随着日照长度的增加，而促进生长。,三、湿度,1.瓶内的湿度：主要受到培养基含水量和封口膜透性的影响。如培养基过硬，则不利于外植体接触和插入培养基，导致生长迟缓；封口膜过于透气，也会使瓶内湿度下降。,2.环境湿度：过低会使培养基丧失大量水分，渗透势升高，影响材料对营养物质的吸收，也会阻碍外植体的生长。一般为7080%。,三、湿度,1.瓶内的湿度,1.培养基适宜PH值5-6.5，一般为5.8，调整用0.1M的NaOH和HCl溶液。,四、pH值,2.H影响培养基的硬度。H 6.5 培养基会变硬；H 5.0 培养基不易凝固。,3.灭菌之前，培养基的H要比标准提高0.20.3个单位。,五、气体(必要条件),1.培养瓶内氧气的充足与否与封口材料有关。可用棉塞或特制的封口塑料。通气最好的是棉塞，但棉塞易使培养基干燥，夏季易引起污染。,2.培养基内氧气充足与否与培养基的种类和培养方式有关。固体培养基可加进活性炭来增加 通气度,以利于发根。液体培养时，可考虑采取振荡培 养的方式，以增加通气性。,五、气体(必要条件),2.个大气压以上就对生长有阻碍作用，5个大气压生长就完全停止，个大气压细胞就不能生存。,六、渗透压,1.1-2个大气压促进生长。,思考题：1.什么是组织培养？组织培养的原理是什么？2.组织培养分哪几种类型？3.组织培养有哪些特点？4.组织培养在农业上的应用主要表现在哪些方面？5.组织培养中，PH值的作用是什么？6.如何根据外植体的不同调整适宜的培养温度？,总结：,
