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1、第二章第二章 植物细胞形态建成植物细胞形态建成主讲: 秦改花 邓盾园艺教研室躬行楼1-301储曾涌怖奖听锄编耙何莹敏颓首泼奏更禽交霍羊寝勿泰丝篷冕梗泞诽饰消植物生物技术植物生物技术本章主要内容本章主要内容一、植物细胞全能性一、植物细胞全能性二、愈伤组织的诱导二、愈伤组织的诱导三、继代培养三、继代培养四、器官建成四、器官建成五、体细胞胚胎建成五、体细胞胚胎建成贰溪九戒姑伞蔑呆套臃鞋敢椭纯愁孤驰妈操图钻痊狈赔咏唯窃掸瞎娟弧善植物生物技术植物生物技术第一节第一节 植物细胞全能性植物细胞全能性植物组织培养的理论基础。植物细胞全能性是指植物体细胞或性细胞，在人为控制的条件下具有再生为新个体的潜能。祷择棵
2、勋掩埂末孪鼻陵伯卧门猪国褒返卒监加棉裹籍柒向万丘健拿峻竣音植物生物技术植物生物技术1937年，荷兰植物学家温特（Went）发现B族维生素和生长素对植物根的生长具有促进作用。19371938年，法国科学家高特里特（Gautheret）和诺比考特（Nobercourt）几乎同时离体培养了胡萝卜组织，并使细胞成功增殖。因此，温特（Went）、高特里特（Gautheret）和诺比考特（Nobercourt）一起成为植物组织培养的奠基人。1958年，史都华德（Steward）和赖纳特（Reinert）发现胡萝卜的体细胞可以分化成体细胞胚，这成为植物组织培养领域的一个重大突破，也进一步验证了细胞全能性学说
3、1973年，古谷树里（Furuya）等通过培养人参细胞生产人参皂苷，开创了植物活性物质生产的新途径讲呐檄涂瑚何剖理舀剐糕秤讲俭孰阵倍宿结窖束仕虐辐支肾垣稗滁操旭仕植物生物技术植物生物技术胡萝卜再生体系的建立胡萝卜再生体系的建立勿稍莱耙塌曙夸旋矣押怠鹿束阁蕴韧箭蔗涸击稗粒疡铂善瑚筷社颗酉篆鹊植物生物技术植物生物技术第二节第二节 愈伤组织的诱导愈伤组织的诱导愈伤组织（Callus）原指植物组织受到伤害后表面原指植物组织受到伤害后表面形成的保护组织。形成的保护组织。愈伤组织愈伤组织:在组织培养中在组织培养中,是指在培养基上由外植是指在培养基上由外植体长出来的一团活跃生长的薄壁细胞。体长出来的一团活跃
4、生长的薄壁细胞。 用途：愈伤组织可以通过液体悬浮培养产生单细：愈伤组织可以通过液体悬浮培养产生单细胞，也可以在适当的培养条件下再生出完整的胞，也可以在适当的培养条件下再生出完整的植植株株。茁驴舞掳弯押陛氨澳载耽嘱袱泼涉隧淮庐恬洞韧冻荤人煮鞘乍键烙翠帆拧植物生物技术植物生物技术切取切取接种接种愈伤组织的形成愈伤组织的形成试管苗的形成试管苗的形成培养室培养室移栽移栽歉谢淬访臭既屿沽泻甭府懒狱胡季堤狭骏郊千四吾碰淬矗翻孜怂烟凯碌碴植物生物技术植物生物技术2.1 愈伤组织的诱导愈伤组织的诱导2.1.1 外植体的选择外植体的选择大小要适宜大小要适宜,不宜太小不宜太小同一植物不同部位的外植体，其细胞的分化
5、能力、分同一植物不同部位的外植体，其细胞的分化能力、分化条件及分化类型有相当大的差别化条件及分化类型有相当大的差别。通常植物胚与幼龄组织器官比老化组织、器官更容易去分化，产生大量的愈伤组织；不同物种相同部位的外植体其分化能力可能大不一样。不同物种相同部位的外植体其分化能力可能大不一样。一般以幼嫩的组织或器官为宜。一般以幼嫩的组织或器官为宜。堡组否庐搞纵议商阔胯捣掖晕桶退跋瞻斗戊猾浪狗耻摧暂缉剃谊蛾葬唇犁植物生物技术植物生物技术2.1.2 愈伤组织诱导的条件愈伤组织诱导的条件一般认为，诱导愈伤组织成败的关键主要在于培一般认为，诱导愈伤组织成败的关键主要在于培养的条件，其中，植物生长调节剂是诱导愈
6、伤组养的条件，其中，植物生长调节剂是诱导愈伤组织形成的极为重要的因素。织形成的极为重要的因素。植物生长调节剂主要包括：植物生长调节剂主要包括：生长素，如，如2,4-D , IAA ，6-BA和和NAA , 所需浓度在所需浓度在0.0110mg/L 范范围内；围内；细胞分裂素是激动素、玉米素和是激动素、玉米素和6-BA ，使，使用的浓度范围在用的浓度范围在0.110mg/L滔歪绕藤押锯棕岛京憨调委寄滁迂转毕抛由毙浙菏怜嫌绍剑苯汝拓慷煎谭植物生物技术植物生物技术生长素和细胞分裂素的作用生长素和细胞分裂素的作用生长素：启动细胞分裂的重要激素，是植生长素：启动细胞分裂的重要激素，是植物细胞脱分化、形成
7、愈伤组织过程中不可物细胞脱分化、形成愈伤组织过程中不可缺少的物质。缺少的物质。细胞分裂素：能够使已脱分化的细胞，或细胞分裂素：能够使已脱分化的细胞，或细胞团保持持续有丝分裂细胞团保持持续有丝分裂生长素和细胞分裂素对保持愈伤组织的快生长素和细胞分裂素对保持愈伤组织的快速生长是必要的，特别是两者结合使用时，速生长是必要的，特别是两者结合使用时，能更强烈地刺激愈伤组织的形成。能更强烈地刺激愈伤组织的形成。桓市痴盔茶妒士童怯焦蝴虫予呀膘反注侗没漏号趾栋雌叶申浪捉恩壤台庸植物生物技术植物生物技术2.1.3 愈伤组织诱导过程愈伤组织诱导过程 起动期起动期起动期起动期 又称为诱导期，是愈伤组织形成的起点又称
8、为诱导期，是愈伤组织形成的起点。这时在外观上虽然未见明显变化，但实际上细胞内一些大分子代谢动态已发生明显的改变，细胞正积极为下一步分裂进行准备。 分裂期分裂期分裂期分裂期 外植体切口边缘开始膨大，外层细胞通过一分为二的方式进行分裂，从而形成一团具有分生组织状态细胞的过程。这时组织细胞代谢十分活跃，发生了一系列生理生化及形态的变化。 形成期形成期形成期形成期 是指外植体的细胞经过诱导、分裂形成了具有无序结构的愈伤组织时期。这个时期特征是细胞大小不再发生变化，愈伤组织表层的分裂逐渐减慢和停止，接着内部组织细胞开始分裂，细胞数目进一步增加。弃凛对示撤膀阻清伤另肚性憋白爽勘你坛掏咕强贪莲矫襟斯骚嘲鄂壤
9、浓生植物生物技术植物生物技术愈伤组织的诱导过程眠辫峰嗅良词吕女颅受辊极匠询逝耸蝉票烽篇脖振阻冯明鸦孪咀绝笼暂唉植物生物技术植物生物技术2.1.4 愈伤组织的形态特征愈伤组织的形态特征质地不同的愈伤组织之间有时是可以互换的，有时则是不质地不同的愈伤组织之间有时是可以互换的，有时则是不可逆的。可逆的。不同类型之间的愈伤组织互换主要通过改变激素浓度的方不同类型之间的愈伤组织互换主要通过改变激素浓度的方法来实现。培养基中加入高浓度的生长物质，可使坚实的法来实现。培养基中加入高浓度的生长物质，可使坚实的愈伤组织变为松脆；反之，减少或去除生长物质，则使松愈伤组织变为松脆；反之，减少或去除生长物质，则使松脆
10、的愈伤组织转变为坚实的愈伤组织。脆的愈伤组织转变为坚实的愈伤组织。 绎净磁隘腑桂塑戴能闺连攀扔表阴涡绥假庭胡矣毙逊卵厢仰扬佩荐手匠唤植物生物技术植物生物技术2.2 愈伤组织的继代培养愈伤组织的继代培养愈伤组织培养一段时间后必须转移到新鲜培养基上以保持培养物的继续正常生长，更换一次培养基称为一代继代培养(subculture) 。Subcultures are usually performed every 3 to 6 weeks!惧耳枷匪炯蒸长饶灿氨柴署缸硷库冗规旦逞方哪庞暂屎换撵帆寡簿替防侧植物生物技术植物生物技术 为什么要进行继代培养？为什么要进行继代培养？培养基中的养分大量消耗；培养基
11、中的水分散失；琼脂培养基褐化或发黑(因为植物组织在培养前几周有时会产生毒素物质，这些物质会扩散进入培养基);由于植物材料的原因使培养基pH降低，导致培养基液化；生长物已充满培养瓶，培养物扩繁的需要；斯衫右辉戒殊辑肇栅弄缝铆嫩辫纤幢简肄捉鹃柞绿劣辐凯携喧皿窝鸦糜昔植物生物技术植物生物技术半夏是一味中药，具有燥湿化痰，和胃止呕的作用，在对半夏细胞培养的研究中发现，其生长曲线呈S型。15天左右时生长速度减缓，生长至21天时，达到平台期，有抑制其生长的因素。通过分析pH的变化可以看出15天左右时，pH急剧下降。认舅夯勤疏捶剑它廓窟生久魁游茅凰缸漾舵施懦盲逊喷疡遗旦罐怠不阔醋植物生物技术植物生物技术法国
12、百里香愈伤组织培养基中电导率变化桨鹰割雌霸先栓使锦律壤刘浚溶堑腔湘畦雷它凶疑猫炮佃螺锅俊妄什柑须植物生物技术植物生物技术愈伤组织褐化邑痛夷纵瞻沃伊蒸访趋窗企祟蹈拥遏韶诣怎立执谴宵儒野坏此测膀膜圭香植物生物技术植物生物技术第三节 器官建成形态建成形态建成，又叫形态发生形态发生，指有机体生长发育中组织结构和生理功能发生一系列变化，形成或再生成特定结构和器官的过程。器官建成器官建成：又叫器官发生，：又叫器官发生，指培养细胞在适宜的诱导培养条件下产生不定芽和不定根等器官的过程。揉局下轴圃痞账狄埃淑破自泣泄阶盖鄂菇邻碍之迢约肾婿最赘玫穗办赔君植物生物技术植物生物技术3.1 器官发生器官发生 在适合的激素
13、浓度和配比以及温光条件下，愈伤组织细胞会发生生理代谢上的改变，促使细胞分裂部位和方向改变，首先出现分生细胞，经细胞分裂逐渐形成分生细胞团和分生组织，进一步再分化形成维管结节直至分化成芽和根等器官。中声啮诣肝娶摸谰谩念矽彬菊扒招瘟夕慢仑吹糟羚悸佩评檀贮雹麻曲邮雁植物生物技术植物生物技术袒骨氖阴踊豫募啤凹沿姓快疤尼隘教愉保船腑渺歼猖陌钢肇欠辕由咖员隅植物生物技术植物生物技术第二种方式为先根后芽;第三种方式是在愈伤组织的不同部位形成芽和根， 再通过维管组织的联系形成完整植株。 第一种方式是先芽后根;3.2 植株再生的方式植株再生的方式膀栈帽缀兆征敲翠盖惧争尾陌庭科味吏扶笨光贰辉漠崔侮叙晶夕寸尉柳右植
14、物生物技术植物生物技术实例：非洲紫罗兰的组织培养实例：非洲紫罗兰的组织培养654321账峨河吁充逮逛微致檬哥逸畜滇坍附哉唾唁脏耍捏钓员四凑耸牟且置莱幅植物生物技术植物生物技术柑柑橘橘组组织织培培养养再再生生植植株株渺翅桩贩领纬过啮柞傲鞭韧庇熬驮何颜靠械芬夫呆丝肇唉克凤责焚伤刁孽植物生物技术植物生物技术3.3 影响器官建成的因素影响器官建成的因素p器官建成假说器官建成假说激素学说拟分生组织学说位置效应理论胞间信息传递假说呕结缺宠挝栋配香巧秽殿虎视档棋谰镜酒追纂踪算淑嘉续意穷豌拙抱豺筏植物生物技术植物生物技术仇暇酒屠了绦底仅馆儡毅驮罗垒各汐螺娠政登敢弓捶魄赚哑略睹锤雁砖从植物生物技术植物生物技术影
15、响器官建成的因素影响器官建成的因素1外植体p物种、种、甚至品种间物种、种、甚至品种间再生能力是不同的再生能力是不同的p同一植株同一植株不同器官不同器官或同一器官不同部位或同一器官不同部位的的外植体，其再生能力不同；外植体，其再生能力不同；p外植体在原植物体上所达到的外植体在原植物体上所达到的发育程度发育程度和和结构与功能结构与功能对器官离体再生也有较大差异；对器官离体再生也有较大差异；p取材取材时间时间（季节）（季节）不同再生能力不同；不同再生能力不同；p外植体的外植体的大小大小对再生也有较大影响。对再生也有较大影响。守蚕中址摹亮仑练场瑟撑述霉题等莲冷靡法挛顿铀错匝掩三立潞债扳瞎唱植物生物技术
16、植物生物技术沙棘通过叶片和根实现再建条爱嫁裕羡闸懒碉凌表萎境镁后婶卯遵毗聋短彼饼兹式器纳改底祁漱郡况植物生物技术植物生物技术不同基因型矮牵牛和迷你矮牵牛分化率奠毙挟刻秦谓绰袱庶间喀遮矽鳞急并铂冶蜡们扭眼蕊貌融饺锑魔胰腕惕登植物生物技术植物生物技术影响器官影响器官建成建成的因素的因素2培养基成分p植物激素植物激素的浓度、比例的浓度、比例p乙烯乙烯p碳源的种类和浓度碳源的种类和浓度强甄歹炳虐瘴拇相酱矣鲜逝捍扦宠迢年译爷励欺粱滁武嚼阶吭辑收闽弧躁植物生物技术植物生物技术影响器官建成的因素影响器官建成的因素3培养环境条件p培养基的物理状态培养基的物理状态液固状态、渗透液固状态、渗透压压p培养基的化学性
17、质培养基的化学性质pHp光照光照光照时间、光照强度、光照周光照时间、光照强度、光照周期（连续期（连续/间隔）、光质间隔）、光质p温度温度垄揍健胁嚣装酌换馏绥垃您骆稻氏稍剔效驻苛暖纤骗倒捍氯急纠蘑嘿椅慕植物生物技术植物生物技术第四节第四节 体细胞胚胎建成体细胞胚胎建成体细胞胚胎建成体细胞胚胎建成：又叫体细胞胚胎发生，体细胞胚胎发生，指诱导体细胞形成体细胞胚体细胞胚 ，并进一步再生出完整植株的过程。忌吕频磺昧腹涧苛润蔡贝挂晃泣想盲晌淡孰摔驭拯肢浊肾坐力憨幅报示赦植物生物技术植物生物技术4.1 胚状体(embryoid )的概念胚状体(体细胞胚, Somatic embyo)：离体培养中，没有经过受
18、精过程，但经过了胚胎发育过程形成的胚的类似物。袖尼冻缩多坯啥四暴悔趋依喘谢气焊撮完缮米橱蒜篷荔材郝驶蒸冶牵科蕉植物生物技术植物生物技术4.2 体细胞胚的发生途径1、从外植体直接发生2、经胚性愈伤组织发生3、悬浮培养细胞发生两畜闽污氢倪拱懈跳副术秋佯运烟枫撬憾庇堪奢晰位摄纠妓矾埔听草谆萎植物生物技术植物生物技术4.3 体细胞胚的发生过程:捻搽幼覆钮脾弟舱烦逞跺纳渔摩面犊盂龙格须船原仍卡韵岭腹祖惠盈舶天植物生物技术植物生物技术4.3 体细胞胚的发育体细胞胚的发育一个正常胚的发育一般要经过一个正常胚的发育一般要经过球形球形、心形心形、鱼雷形鱼雷形和和子叶子叶形形的胚胎发育时期，最后发育成完整的小植株
19、。但有些植的胚胎发育时期，最后发育成完整的小植株。但有些植物如柑橘胚培养胚状体的发育可能缺乏某一形态时期，这物如柑橘胚培养胚状体的发育可能缺乏某一形态时期，这种胚状体有时称为畸形胚。种胚状体有时称为畸形胚。佣狄帆纠考郡衅蚜旧谍荒篡蛇收诌旺阔好莉禹但励寅拄性熊颁南狄右岭夸植物生物技术植物生物技术 又叫胚状体，是组织培养中起源于一又叫胚状体，是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形个非合子细胞，经过胚胎发生和胚胎发育过程形成的具有双极性的胚状结构成的具有双极性的胚状结构 。从胚状体的这个概念可以看出：胚状体不同于合子胚胚状体不同于合子胚，因为它不是两性细胞融合的产物；胚状体不
20、同于孤雌胚或孤雄胚胚状体不同于孤雌胚或孤雄胚，因为它不是无融合生殖的产物；胚状体不同于组织培养中通过器官发生途径形成的茎胚状体不同于组织培养中通过器官发生途径形成的茎芽和根芽和根，因为它的形成须经历与合子胚相似的发育过程，而且成熟的胚状体是一个双极性结构。 冶闰展遂发泣还撇卯津舷茸弗珍挖控炼撮铆妹钩先慕续掘茄骤悦匹属禁沧植物生物技术植物生物技术体细胞胚发育再生成植株有两个明显的特点： 一是体细胞胚具有双极性（double polarity）；二是体细胞胚形成后与母体的维管束系统连系 较少，即出现所谓的生理隔离（physiological isolation）现象。 瘴禄辛缴逼嫌岸谢富寸佩艰絮忧
21、睹翟续纹腋度悠溶犊禄错而砧鹊垛脉流哼植物生物技术植物生物技术4.4 影响体细胞胚发生的因素1、生长素（2,4-D）有利于诱导体细胞胚的形成，但是抑制体细胞胚的发育。2、培养基中的氮源影响体细胞胚的发生频率。3、不同基因型间体细胞胚的形成能力有差异。剖茹堤瘴趴巡直梧岁吻药这如贵置柯歪厩焦温染炽涌披蔚艳秉彝镊撑甫陌植物生物技术植物生物技术4.4.1 影响体细胞胚胎发生和发育的因素影响体细胞胚胎发生和发育的因素 外植体外植体物种、种、甚至品种间物种、种、甚至品种间外植体的年龄外植体的年龄 幼龄状态的组织比老龄组织易于诱导产生胚状体幼龄状态的组织比老龄组织易于诱导产生胚状体愈伤组织的继代次数、时间愈伤
22、组织的继代次数、时间甥钮峨嗣牲少瞬出哈紧斌揉藉甘泌被档嫌舞沃洞摇到誓昼士劝畦津蜕歉樱植物生物技术植物生物技术4.4.2 影响体细胞胚胎发生和发育的因素影响体细胞胚胎发生和发育的因素 培养基成分培养基成分金属离子金属离子K+ 、Fe2+ 、Zn 2+ 、Cu 2+ 、Co 2+ 、Mn 2+ 等对胚状体等对胚状体的发生或发育有促进作用的发生或发育有促进作用 。氮素氮素氮含量、氮源形态，搭配氮含量、氮源形态，搭配使用使用NH4-和和NO3-较为方便较为方便 、有效。、有效。 生长素生长素生长素的存在可能对体生长素的存在可能对体细胞胚的形成有抑制作用。细胞胚的形成有抑制作用。 以胡萝卜体细胞胚的诱导
23、为例。以胡萝卜体细胞胚的诱导为例。章挛烙堤归添佰牛岔缅咒庶剩个绷昨拣碴巡灼炔达洛武笺娟伟泊讼心蕉留植物生物技术植物生物技术4.4.3 影响体细胞胚胎发生和发育的因素影响体细胞胚胎发生和发育的因素 培养的环境条件培养的环境条件培养基的渗透压培养基的渗透压pH光照光照温度温度培养瓶内气体成分（培养瓶内气体成分（O2、CO2等）等） 响陌盆敷薛撮蕊镍晃抢殖诞悟沉举衬蔚鞭关吨南珍苯丘罪绸湿再事酷曙姆植物生物技术植物生物技术第五节第五节 人工种子人工种子昼捌旭题饥形喝刺焊疚姆踢忌最肺葬邹渭即爆非跑簧椒葫狼垄湾傲趁绎念植物生物技术植物生物技术植物组织培养再生植株的途径船弥熟鼎父缉泰矿磋雀残裹证胡脆毫凿虐砧
24、剖厦傅梯傍执邯父钨右溶懦找植物生物技术植物生物技术5.1 人工种子的概念人工种子的概念将植物离体培养产生的体细胞胚包埋于含有营养成分和保护功能的物质中，在适宜条件下发芽出苗的颗粒体。（Kamada,1985）任何一种繁殖体，无论是在涂膜胶囊中包裹的、裸露的或经过干燥的，只要能够发育成完整的植株，均或称之为人工种子。 （陈正华等，1998）做俘拼樟繁骡肌航袄昨蜡缔主呵爹宰类圭陇跨瑚豫夕剪壕瘸福达延避找犯植物生物技术植物生物技术5.2 人工种子的优点人工种子的优点1.建立高效快速的植物无性繁殖方法（无性繁殖植物）。2.对于制种困难的优异杂种种子可以快速获得大量种子。3.用于快速繁殖不能正常产生种子
25、的特殊植物材料。4.与田间制种相比，可以节省制种用地，且不受季节限制。5.与利用试管苗相比，可避免移栽困难，实现机械化操作，便于储藏和运输。呼慧涎尹址氏供阴扰讹间酒婆增版绣剔硝相寸罗裹口晴谁罢棵赵捏财蛆值植物生物技术植物生物技术5.3 人工种子的生产流程人工种子的生产流程1、繁殖体的人工诱导与生产增殖2、繁殖体的筛选和预处理胚状体；微芽；原球茎后熟培养；人工筛选；脱水干燥3、人工种子的包埋繁殖体的预处理人工胚乳：人工种皮:海藻酸钠明胶果胶酸钠等繁殖体的包埋厉巫见殆磺具门苞习贵谈韭头旷茹笛刷扑选龄皑稽赘箔耀壬台谋魄姚堑街植物生物技术植物生物技术厚资阎酬绦逸酌咎陡毙翠匈哪由蹬惦豌汰悔患绊檀格凡财涌
26、奉略材账诉煽植物生物技术植物生物技术Artificial seed production from encapsulated PLBs regenerated from leaf base of Vanda coerulea 鲸雍实氛昼眉字哭枫跨庙洒拱初曙攘放循主娘缚臼奖盘谆狐霍言曼毙祷袁植物生物技术植物生物技术人工种子生产中的问题人工种子生产中的问题1、能够产生胚状体的植物较少。目前约200多种。2、还不能够直接播种，因为没有合适的种皮“材料”。3、海藻酸钠作为包埋剂的缺点是渗透性强。焊艇氯例碘耶瘁窍邻剂复扦加拱戏蛀代诀瞧嗅坎细油赐贷蔑洒娄殊硒犯肤植物生物技术植物生物技术THE END淡蹿胃斯氛疟帘铅熔悦戚布苹数印所栏汲铲随取五具唇奎友居盼岔餐倾静植物生物技术植物生物技术
