植物組織培養(yǎng)的基本原理

1、2021/6/161 1 植物組織培養(yǎng)的基本原理植物組織培養(yǎng)的基本原理 講授內(nèi)容講授內(nèi)容n 1.1 細(xì)胞的全能性細(xì)胞的全能性n 1.2植物細(xì)胞分化與脫分化植物細(xì)胞分化與脫分化n 1.3植物的形態(tài)建成植物的形態(tài)建成n 1.4基因表達(dá)與位置效應(yīng)及器官分基因表達(dá)與位置效應(yīng)及器官分n 化信息傳遞化信息傳遞2021/6/162植物細(xì)胞全能性植物細(xì)胞全能性（Cellular totipotency）： 任何具有完整細(xì)胞核的植物細(xì)胞，都擁有形任何具有完整細(xì)胞核的植物細(xì)胞，都擁有形成一個(gè)完整植珠所必須的全部遺傳信息和發(fā)育成成一個(gè)完整植珠所必須的全部遺傳信息和發(fā)育成完整植株的能力。完整植株的能力。 （Haber

2、landt, 1902）1.1 植物細(xì)胞全能性植物細(xì)胞全能性2021/6/1631.1 植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)細(xì)細(xì)胞全能性胞全能性1、細(xì)胞全能性、細(xì)胞全能性（cell totipotency) ：植物：植物體的每一個(gè)具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞都具體的每一個(gè)具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞都具有該物種全部遺傳的物質(zhì)，在一定條件有該物種全部遺傳的物質(zhì)，在一定條件下具有發(fā)育成完整植物體的潛在能力。下具有發(fā)育成完整植物體的潛在能力。2021/6/164 細(xì)胞全能性（紅羅卜）細(xì)胞全能性（紅羅卜）2021/6/1651.2 植物細(xì)胞的分化與脫分化植物細(xì)胞的分化與脫分化1.1.分化分化different

3、iationdifferentiation： 細(xì)胞在分裂過(guò)程中發(fā)生結(jié)構(gòu)和功細(xì)胞在分裂過(guò)程中發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能上的改變，從而在個(gè)體發(fā)育中能上的改變，從而在個(gè)體發(fā)育中形成各類(lèi)組織和器官完成整個(gè)生形成各類(lèi)組織和器官完成整個(gè)生活周期?；钪芷?。2021/6/166n高等植物細(xì)胞分化示意圖幼年細(xì)胞細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂多細(xì)胞團(tuán)形態(tài)建成完整植株細(xì)胞分化細(xì)胞分化2021/6/1671.2 植物細(xì)胞的分化與脫分化植物細(xì)胞的分化與脫分化2.2.脫分化脫分化dedifferentiationdedifferentiation: : 已分化好的細(xì)胞在人工誘導(dǎo)條件下，恢復(fù)已分化好的細(xì)胞在人工誘導(dǎo)條件下，恢復(fù)分生能力，回復(fù)到分生組

4、織狀態(tài)的過(guò)程。分生能力，回復(fù)到分生組織狀態(tài)的過(guò)程。3.3.再分化再分化redifferentiationredifferentiation: : 脫分化后具有分生能力的細(xì)胞再經(jīng)過(guò)與原脫分化后具有分生能力的細(xì)胞再經(jīng)過(guò)與原來(lái)相同的分化過(guò)程，重新形成各類(lèi)組織和器來(lái)相同的分化過(guò)程，重新形成各類(lèi)組織和器官的過(guò)程。官的過(guò)程。2021/6/168離體的植物離體的植物器官、組織、器官、組織、細(xì)胞細(xì)胞脫分化脫分化愈愈傷傷組組織織再分化再分化根根芽芽再再生生植植株株植物組織培養(yǎng)過(guò)程植物組織培養(yǎng)過(guò)程（高等植物細(xì)胞脫分化和在分（高等植物細(xì)胞脫分化和在分化示意圖）化示意圖）2021/6/1691.3 植物的形態(tài)建成20

5、21/6/16101.3 植物的形態(tài)建成植物的形態(tài)建成細(xì)胞培養(yǎng)再生細(xì)胞培養(yǎng)再生完整的植株完整的植株莖芽分化（器官分化）莖芽分化（器官分化）體細(xì)胞胚胎發(fā)生體細(xì)胞胚胎發(fā)生2021/6/1611外植體的成苗途徑外植體的成苗途徑試管苗試管苗外植體外植體愈傷組織愈傷組織根、芽根、芽芽芽根根根根 芽芽體細(xì)胞胚體細(xì)胞胚試管苗試管苗體細(xì)胞胚體細(xì)胞胚試管苗試管苗2021/6/1612主要內(nèi)容主要內(nèi)容:n1.3.1愈傷組織的誘導(dǎo)與器官分化愈傷組織的誘導(dǎo)與器官分化n1.3.1.1 愈傷組織誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)n1.3.1.2 器官分化器官分化n1.3.2植物體細(xì)胞胚胎發(fā)生植物體細(xì)胞胚胎發(fā)生n1.3.2.1植物體細(xì)胞胚胎

6、發(fā)生的方式植物體細(xì)胞胚胎發(fā)生的方式n1.3.2.2植物體細(xì)胞胚胎發(fā)生的極性和生理隔離植物體細(xì)胞胚胎發(fā)生的極性和生理隔離n1.3.3離體器官誘導(dǎo)離體器官誘導(dǎo)n1.3.4影響植物離體形態(tài)發(fā)生的因素影響植物離體形態(tài)發(fā)生的因素2021/6/1613n1.3.4.1植物種類(lèi)和基因型植物種類(lèi)和基因型n1.3.4.2培養(yǎng)材料的生理狀態(tài)培養(yǎng)材料的生理狀態(tài)n1.3.4.3培養(yǎng)基培養(yǎng)基n1.3.4.4培養(yǎng)條件培養(yǎng)條件2021/6/16141.3.1愈傷組織的誘導(dǎo)與器愈傷組織的誘導(dǎo)與器官分化官分化n一、基本概念一、基本概念n脫分化脫分化 ： 具有特定結(jié)構(gòu)與功能的植物組織，在一定條件下，細(xì)胞改變?cè)瓉?lái)的分化狀態(tài)，失去原

7、有的結(jié)構(gòu)與功能，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂蟹稚芰Φ募?xì)胞的過(guò)程 。n愈傷組織：愈傷組織： 植物各種器官的外植體在離體的條件下，細(xì)胞經(jīng)脫分化等一系列過(guò)程，轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚?xì)胞，進(jìn)而轉(zhuǎn)變形成一種能夠迅速增殖的無(wú)特定結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)胞團(tuán) 一般低，植物各器官、組織都有被誘發(fā)產(chǎn)生愈一般低，植物各器官、組織都有被誘發(fā)產(chǎn)生愈傷組織的潛在可能性。傷組織的潛在可能性。 2021/6/1615自然條件下的植物愈傷組織自然條件下的植物愈傷組織刺桐刺桐樹(shù)樹(shù)2021/6/16161.3.1愈傷組織的誘導(dǎo)與器官分化一）、愈傷組織的誘導(dǎo)一）、愈傷組織的誘導(dǎo) 誘導(dǎo)愈傷組織的誘導(dǎo)愈傷組織的成敗關(guān)鍵成敗關(guān)鍵主要不是實(shí)驗(yàn)材料，而是主要不是實(shí)驗(yàn)材料，而是培

8、養(yǎng)培養(yǎng)條件，其中條件，其中激素激素的成分和濃度是最重要的因素。的成分和濃度是最重要的因素。 1、 常用激素與濃度常用激素與濃度激素類(lèi)型激素類(lèi)型 激素濃度激素濃度生長(zhǎng)素類(lèi)（生長(zhǎng)素類(lèi)（2，4-D, IAA , NAA) 0.0110 mg/L細(xì)胞分裂素類(lèi)（玉米細(xì)胞分裂素類(lèi)（玉米素，素，6-BA ) 0.110 mg /L2021/6/16172、影響愈傷組織誘導(dǎo)的因素：、影響愈傷組織誘導(dǎo)的因素：n1）、激素：）、激素： 多數(shù)情況下，單獨(dú)使用多數(shù)情況下，單獨(dú)使用2，4-D可以成功誘導(dǎo)愈傷組織的發(fā)生可以成功誘導(dǎo)愈傷組織的發(fā)生案例案例1：MS培養(yǎng)基含有不同濃度培養(yǎng)基含有不同濃度2，4-D時(shí)斑茅幼葉形成愈

9、傷組織的誘導(dǎo)率（時(shí)斑茅幼葉形成愈傷組織的誘導(dǎo)率（%） 不同濃度的不同濃度的2，4-D對(duì)愈傷組織的誘導(dǎo)率是不同的。一般情況下，對(duì)愈傷組織的誘導(dǎo)率是不同的。一般情況下，2，4-D的濃度過(guò)低（低于的濃度過(guò)低（低于10-9mg/L）時(shí)，愈傷組織生長(zhǎng)緩慢；濃度過(guò)高（高于）時(shí)，愈傷組織生長(zhǎng)緩慢；濃度過(guò)高（高于10 mg/L）時(shí)，就會(huì)抑制愈傷組織的生長(zhǎng)。）時(shí)，就會(huì)抑制愈傷組織的生長(zhǎng)。2021/6/1618n案例案例2. 不同培養(yǎng)基及激素濃度對(duì)誘導(dǎo)扁桃花藥愈傷組織的影響不同培養(yǎng)基及激素濃度對(duì)誘導(dǎo)扁桃花藥愈傷組織的影響 n無(wú)論在無(wú)論在MS還是在還是在H或或B5培養(yǎng)基中，不附加激素培養(yǎng)基中，不附加激素2, 4-D

10、均不能誘均不能誘導(dǎo)扁桃花藥愈傷組織的形成，導(dǎo)扁桃花藥愈傷組織的形成，n扁桃花藥在扁桃花藥在H+1.0mg/L 2,4-D的培養(yǎng)基上誘導(dǎo)率最高為的培養(yǎng)基上誘導(dǎo)率最高為47%;在在MS+1.0mg/L 2,4-D培養(yǎng)基上誘導(dǎo)率為培養(yǎng)基上誘導(dǎo)率為67.0%;在在B5+0.51.0mg/L2,4-D，出愈率都在，出愈率都在84.0%以上，其中以以上，其中以2,4-D為為0.5mg/L時(shí)，出愈率高達(dá)時(shí)，出愈率高達(dá)100%.。說(shuō)明在扁桃花藥誘說(shuō)明在扁桃花藥誘導(dǎo)過(guò)程中，最適基本培養(yǎng)基是導(dǎo)過(guò)程中，最適基本培養(yǎng)基是B5，最佳，最佳 2,4-D濃度為濃度為0.5mg/L。2021/6/1619研究表明：研究表明：

11、n生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素對(duì)保持愈傷組織的生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素對(duì)保持愈傷組織的快速生長(zhǎng)是必要的，特別是二者搭配使快速生長(zhǎng)是必要的，特別是二者搭配使用時(shí)更能強(qiáng)烈刺激愈傷組織的形成。用時(shí)更能強(qiáng)烈刺激愈傷組織的形成。n在愈傷組織的誘導(dǎo)時(shí)，植物材料不同所在愈傷組織的誘導(dǎo)時(shí)，植物材料不同所用的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)不同，使用的濃用的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)不同，使用的濃度也不同。度也不同。2021/6/16202）.培養(yǎng)基培養(yǎng)基不同的培養(yǎng)基成分對(duì)植物不同器官的愈傷不同的培養(yǎng)基成分對(duì)植物不同器官的愈傷組織誘導(dǎo)存在著影響組織誘導(dǎo)存在著影響 2021/6/1621二、愈傷組織的形成二、愈傷組織的形成 愈傷組織從增殖的組織細(xì)胞中產(chǎn)生

12、，激愈傷組織從增殖的組織細(xì)胞中產(chǎn)生，激素改變細(xì)胞的新陳代謝狀態(tài)，從生長(zhǎng)靜止素改變細(xì)胞的新陳代謝狀態(tài)，從生長(zhǎng)靜止期到代謝旺盛。期到代謝旺盛。n從外植體脫分化形成愈傷組織大致可分為三個(gè)時(shí)從外植體脫分化形成愈傷組織大致可分為三個(gè)時(shí)期：期：起動(dòng)期起動(dòng)期 （誘導(dǎo)期）、分裂期和分化期。（誘導(dǎo)期）、分裂期和分化期。n三個(gè)時(shí)期愈傷組織的代謝狀況、結(jié)構(gòu)以及細(xì)胞的三個(gè)時(shí)期愈傷組織的代謝狀況、結(jié)構(gòu)以及細(xì)胞的平均大小都有明顯的差別。平均大小都有明顯的差別。2021/6/1622 （1）誘導(dǎo)期（起動(dòng)期、或起始期）誘導(dǎo)期（起動(dòng)期、或起始期）: : n 起動(dòng)期：起動(dòng)期： 細(xì)胞準(zhǔn)備分裂的時(shí)期，愈傷組織形成起細(xì)胞準(zhǔn)備分裂的時(shí)期

13、，愈傷組織形成起n 點(diǎn)。點(diǎn)。 外植體細(xì)胞在完整植株中隨著細(xì)胞的分化過(guò)程而逐漸停止分外植體細(xì)胞在完整植株中隨著細(xì)胞的分化過(guò)程而逐漸停止分裂，開(kāi)始執(zhí)行它們各自不同的功能。外植體細(xì)胞一般處于靜止?fàn)盍?，開(kāi)始執(zhí)行它們各自不同的功能。外植體細(xì)胞一般處于靜止?fàn)顟B(tài)，稱(chēng)為靜止細(xì)胞。態(tài)，稱(chēng)為靜止細(xì)胞。 在外源植物激素的作用下，處于靜止?fàn)顟B(tài)的植物細(xì)胞經(jīng)過(guò)復(fù)在外源植物激素的作用下，處于靜止?fàn)顟B(tài)的植物細(xì)胞經(jīng)過(guò)復(fù)雜的脫分化過(guò)程恢復(fù)分裂能力轉(zhuǎn)化為分生細(xì)胞。此過(guò)程有人稱(chēng)之雜的脫分化過(guò)程恢復(fù)分裂能力轉(zhuǎn)化為分生細(xì)胞。此過(guò)程有人稱(chēng)之為：細(xì)胞的誘導(dǎo)活化過(guò)程。為：細(xì)胞的誘導(dǎo)活化過(guò)程。 期，并發(fā)生同步分裂。2021/6/1623n有人認(rèn)

14、為損傷是誘導(dǎo)細(xì)胞分裂的重要因素。受有人認(rèn)為損傷是誘導(dǎo)細(xì)胞分裂的重要因素。受傷細(xì)胞釋放出的物質(zhì)與外源激素共同誘導(dǎo)細(xì)胞傷細(xì)胞釋放出的物質(zhì)與外源激素共同誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生分裂，是誘導(dǎo)植物愈傷組織形成的主要原發(fā)生分裂，是誘導(dǎo)植物愈傷組織形成的主要原因。因。 Brown（1972）認(rèn)為靜止細(xì)胞是具有）認(rèn)為靜止細(xì)胞是具有分裂能力的，只是被存在的一類(lèi)抑制物質(zhì)所阻分裂能力的，只是被存在的一類(lèi)抑制物質(zhì)所阻止，而使其分裂能力不能表現(xiàn)，如果除去抑制止，而使其分裂能力不能表現(xiàn)，如果除去抑制物質(zhì)，就可恢復(fù)分裂能力。若加入抵消抑制物物質(zhì)，就可恢復(fù)分裂能力。若加入抵消抑制物質(zhì)影響的外源物質(zhì)（激素），細(xì)胞就立即進(jìn)行質(zhì)影響的外源物質(zhì)

15、（激素），細(xì)胞就立即進(jìn)行DNA復(fù)制，全部細(xì)胞進(jìn)入復(fù)制，全部細(xì)胞進(jìn)入S2021/6/1624處于起始期外植體2021/6/1625特點(diǎn)：特點(diǎn)：n在誘導(dǎo)期，代謝活化了，細(xì)胞內(nèi)的在誘導(dǎo)期，代謝活化了，細(xì)胞內(nèi)的合成代謝加強(qiáng)，如合成代謝加強(qiáng)，合成代謝加強(qiáng)，如合成代謝加強(qiáng)，迅速進(jìn)行蛋白質(zhì)和核酸的合成。但迅速進(jìn)行蛋白質(zhì)和核酸的合成。但是細(xì)胞的大小仍然和外植體時(shí)一樣，是細(xì)胞的大小仍然和外植體時(shí)一樣，沒(méi)有多大改變。沒(méi)有多大改變。2021/6/1626誘導(dǎo)期的長(zhǎng)短誘導(dǎo)期的長(zhǎng)短n由一系列由一系列內(nèi)部（植物的種類(lèi)、生理狀況）內(nèi)部（植物的種類(lèi)、生理狀況）和外部（光照、外源激素）因素和外部（光照、外源激素）因素決定。決定

16、。 例如例如：菊芋的誘導(dǎo)期有時(shí)還不需要：菊芋的誘導(dǎo)期有時(shí)還不需要1天，天，胡蘿卜則要好幾天，而菊芋塊莖貯藏時(shí)胡蘿卜則要好幾天，而菊芋塊莖貯藏時(shí)間的改變，誘導(dǎo)期也發(fā)生改變。從間的改變，誘導(dǎo)期也發(fā)生改變。從11月月到次年到次年4月取菊芋塊莖進(jìn)行培養(yǎng)，則誘導(dǎo)月取菊芋塊莖進(jìn)行培養(yǎng)，則誘導(dǎo)期從期從22小時(shí)逐漸延長(zhǎng)到小時(shí)逐漸延長(zhǎng)到40小時(shí)。小時(shí)。2021/6/1627改變誘導(dǎo)期長(zhǎng)短改變誘導(dǎo)期長(zhǎng)短n主要外因方面是添加一些生長(zhǎng)物質(zhì)主要外因方面是添加一些生長(zhǎng)物質(zhì) Steward等等(1964)用用2, 4-D及其及其類(lèi)似的類(lèi)似的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)處理處于物質(zhì)處理處于靜止?fàn)顟B(tài)的組織靜止?fàn)顟B(tài)的組織，看到看到RNA

17、的含量的含量很快明顯地增加。很快明顯地增加。并且并且2、4-D積累在分裂細(xì)胞的核仁中。積累在分裂細(xì)胞的核仁中。nYeoman 和和 Mitchell (1970) 指出了指出了核核仁仁是生長(zhǎng)物質(zhì)的是生長(zhǎng)物質(zhì)的作用部位。作用部位。2021/6/1628（2）分裂期：）分裂期： 外植體外植體(explant)中中已分已分化的活細(xì)胞在外源激素化的活細(xì)胞在外源激素的作的作用下，外植體用下，外植體外層細(xì)胞外層細(xì)胞出現(xiàn)出現(xiàn)了分裂，由于外層細(xì)胞的了分裂，由于外層細(xì)胞的迅迅速分裂速分裂使得這些細(xì)胞的使得這些細(xì)胞的體積體積縮小，縮小，逐漸回復(fù)到逐漸回復(fù)到分生組織分生組織狀態(tài)，狀態(tài)，該時(shí)期細(xì)胞通過(guò)該時(shí)期細(xì)胞通過(guò)脫

18、分脫分化化的起動(dòng)期而進(jìn)入的起動(dòng)期而進(jìn)入分裂，分裂，并并開(kāi)始開(kāi)始形成愈傷組織。形成愈傷組織。2021/6/1629分裂期特征特征： 生理生化上分裂期的一個(gè)明顯特征生理生化上分裂期的一個(gè)明顯特征是是外層細(xì)胞進(jìn)行分裂外層細(xì)胞進(jìn)行分裂，而，而中間的細(xì)胞不中間的細(xì)胞不分裂分裂。另外還有細(xì)胞數(shù)目增加，體積變。另外還有細(xì)胞數(shù)目增加，體積變小；細(xì)胞核和核仁增到最大，?。患?xì)胞核和核仁增到最大，RNA含量含量達(dá)到最高等。達(dá)到最高等。 此時(shí)期的愈傷組織：細(xì)胞分裂快，此時(shí)期的愈傷組織：細(xì)胞分裂快，結(jié)構(gòu)疏散，缺少組織的結(jié)構(gòu)，顏色淺結(jié)構(gòu)疏散，缺少組織的結(jié)構(gòu)，顏色淺而透明。而透明。2021/6/1630 分裂期愈傷組織分裂

19、期愈傷組織2021/6/1631（3）形成期（形成期）：）形成期（形成期）：n細(xì)胞分裂從分裂期的周緣細(xì)胞分細(xì)胞分裂從分裂期的周緣細(xì)胞分裂為主逐漸轉(zhuǎn)向內(nèi)部的組織細(xì)胞，裂為主逐漸轉(zhuǎn)向內(nèi)部的組織細(xì)胞，愈傷組織表層細(xì)胞分裂減緩或停愈傷組織表層細(xì)胞分裂減緩或停止，內(nèi)部深層細(xì)胞分裂并形成像止，內(nèi)部深層細(xì)胞分裂并形成像維管束或類(lèi)似于分生組織組成的維管束或類(lèi)似于分生組織組成的鳥(niǎo)巢狀結(jié)構(gòu)的次生組織。鳥(niǎo)巢狀結(jié)構(gòu)的次生組織。n此時(shí)期中細(xì)胞的伸展和分裂處于此時(shí)期中細(xì)胞的伸展和分裂處于平衡，故細(xì)胞的平均大小趨于穩(wěn)平衡，故細(xì)胞的平均大小趨于穩(wěn)定。定。2021/6/1632形成期愈傷組織的特點(diǎn)：形成期愈傷組織的特點(diǎn)：n 生

20、長(zhǎng)旺盛的愈傷組織一般呈乳黃色或白色，生長(zhǎng)旺盛的愈傷組織一般呈乳黃色或白色，有光澤；也有淺綠色或綠色；而老化的愈傷組織有光澤；也有淺綠色或綠色；而老化的愈傷組織多轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色甚至褐色。多轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色甚至褐色。2021/6/1633提醒： 根據(jù)形態(tài)變化列出三個(gè)時(shí)期，實(shí)際上根據(jù)形態(tài)變化列出三個(gè)時(shí)期，實(shí)際上它們的界限并不分嚴(yán)格，特別是分裂期它們的界限并不分嚴(yán)格，特別是分裂期和分化期。一塊培養(yǎng)組織的細(xì)胞既有分和分化期。一塊培養(yǎng)組織的細(xì)胞既有分裂的又有分化的。裂的又有分化的。2021/6/1634愈傷組織的類(lèi)型：n 不同植物來(lái)源的愈傷組織，在質(zhì)地、形態(tài)和不同植物來(lái)源的愈傷組織，在質(zhì)地、形態(tài)和物理性狀方面均有明

21、顯的差異。有的愈傷組織呈物理性狀方面均有明顯的差異。有的愈傷組織呈淡黃色或白色，有的愈傷組織呈綠色或紅色。淡黃色或白色，有的愈傷組織呈綠色或紅色。 n 一般來(lái)說(shuō)，來(lái)源于相同組織的愈傷組織含有一般來(lái)說(shuō)，來(lái)源于相同組織的愈傷組織含有的色素大致相同，的色素大致相同， 但經(jīng)過(guò)反復(fù)繼代培養(yǎng)后會(huì)失去但經(jīng)過(guò)反復(fù)繼代培養(yǎng)后會(huì)失去色素。色素。 2021/6/1635根尖愈傷組織 （無(wú)色透明）莖尖愈傷組織 （淡綠色）植物愈傷組織類(lèi)型舉例：植物愈傷組織類(lèi)型舉例：2021/6/1636當(dāng)歸莖段愈傷組織（綠色）當(dāng)歸莖段愈傷組織（綠色） 香茶菜愈傷組織香茶菜愈傷組織 鎖陽(yáng)愈傷組織（紅色）鎖陽(yáng)愈傷組織（紅色）2021/6/

22、1637影響植物愈傷組織形成的因素：影響植物愈傷組織形成的因素：1、 同一植株不同器官形成愈傷組織的能力不同。例同一植株不同器官形成愈傷組織的能力不同。例如：君子蘭如：君子蘭 用用MS+2mg/L 6-BA +2mg/L NAA +1mg/L 2,4-D 固體培養(yǎng)基培養(yǎng)，莖尖、莖切塊和葉固體培養(yǎng)基培養(yǎng)，莖尖、莖切塊和葉片形成愈傷組織的誘導(dǎo)率分別為片形成愈傷組織的誘導(dǎo)率分別為85%、13%和和72%；若用若用MS+5mg/L 6-BA +0.5mg/L NAA +1mg/L 2,4-D 固體培養(yǎng)基培養(yǎng)固體培養(yǎng)基培養(yǎng),三種外植體形成愈傷組織的誘三種外植體形成愈傷組織的誘導(dǎo)率分別為導(dǎo)率分別為82%

23、、9%和和70%。這說(shuō)明培養(yǎng)基中植。這說(shuō)明培養(yǎng)基中植物生長(zhǎng)物質(zhì)組成的比例不同，直接影響著愈傷組織的形物生長(zhǎng)物質(zhì)組成的比例不同，直接影響著愈傷組織的形成。成。 楊寧楊寧1等人的研究表明，等人的研究表明， 植物扁桃植物扁桃（Naporeil品種）的莖段、花藥在適宜的培養(yǎng)基上品種）的莖段、花藥在適宜的培養(yǎng)基上能比較容易的誘導(dǎo)出愈傷組織，能比較容易的誘導(dǎo)出愈傷組織， 而葉肉組織則不能或而葉肉組織則不能或難以誘導(dǎo)形成愈傷組織。難以誘導(dǎo)形成愈傷組織。2021/6/1638影響植物愈傷組織形成的因素：影響植物愈傷組織形成的因素：2、選擇適宜基本培養(yǎng)基不僅影響愈傷組織的誘導(dǎo)，而且影響傷組、選擇適宜基本培養(yǎng)基不

24、僅影響愈傷組織的誘導(dǎo)，而且影響傷組織的生長(zhǎng)。織的生長(zhǎng)。 于樹(shù)宏和李玲（于樹(shù)宏和李玲（1999）用淺綠色野葛葉片愈傷組織進(jìn)行）用淺綠色野葛葉片愈傷組織進(jìn)行繼代培養(yǎng)，用繼代培養(yǎng)，用MS+1mg/L NAA， 愈傷組織呈淺綠色，新鮮健愈傷組織呈淺綠色，新鮮健壯；在培養(yǎng)基中同時(shí)加入壯；在培養(yǎng)基中同時(shí)加入3mg/L 6-BA 和和1mg/L NAA,愈傷組愈傷組織生長(zhǎng)迅速，若培養(yǎng)時(shí)間較長(zhǎng)，形成的愈傷組織呈白、硬顆粒狀，織生長(zhǎng)迅速，若培養(yǎng)時(shí)間較長(zhǎng)，形成的愈傷組織呈白、硬顆粒狀， 部分會(huì)發(fā)生褐變死亡；但若將愈傷組織置于含相同濃度部分會(huì)發(fā)生褐變死亡；但若將愈傷組織置于含相同濃度6-BA和和NAA的的 B5 培

25、養(yǎng)基上生長(zhǎng)，愈傷組織可以始終保持新鮮健壯的外培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，愈傷組織可以始終保持新鮮健壯的外觀，觀， 而且不斷生長(zhǎng)。而且不斷生長(zhǎng)。 楊寧楊寧2等人用等人用MS培養(yǎng)基作為基本培養(yǎng)繼進(jìn)行當(dāng)歸愈傷組培養(yǎng)基作為基本培養(yǎng)繼進(jìn)行當(dāng)歸愈傷組織增殖培養(yǎng)的研究表明，單獨(dú)使用一種生長(zhǎng)素時(shí)，愈傷組織增殖織增殖培養(yǎng)的研究表明，單獨(dú)使用一種生長(zhǎng)素時(shí)，愈傷組織增殖很不明顯；若只使用一種細(xì)胞分裂素時(shí)，愈傷組織均不見(jiàn)增殖，很不明顯；若只使用一種細(xì)胞分裂素時(shí)，愈傷組織均不見(jiàn)增殖，并且生長(zhǎng)狀況也不佳；但將二者合理搭配使用時(shí)，愈傷組織不僅并且生長(zhǎng)狀況也不佳；但將二者合理搭配使用時(shí)，愈傷組織不僅增殖較明顯，而且生長(zhǎng)狀況較佳?？梢?jiàn)，兼用

26、生長(zhǎng)素和增殖較明顯，而且生長(zhǎng)狀況較佳?？梢?jiàn)，兼用生長(zhǎng)素和6-BA增增效作用較明顯效作用較明顯 2021/6/1639基本培養(yǎng)基對(duì)當(dāng)歸愈傷組織繼代的影響基本培養(yǎng)基對(duì)當(dāng)歸愈傷組織繼代的影響* 注：注：“+”表示基本可以生長(zhǎng)表示基本可以生長(zhǎng); “+”表示生長(zhǎng)較好表示生長(zhǎng)較好,繼代較好；繼代較好；“+”表示繼代最表示繼代最好好. * 表中數(shù)據(jù)取材于楊寧等人的表中數(shù)據(jù)取材于楊寧等人的當(dāng)歸愈傷組織的增殖與分化培養(yǎng)當(dāng)歸愈傷組織的增殖與分化培養(yǎng) 2021/6/1640不同激素組合對(duì)當(dāng)歸愈傷組織增殖的影響不同激素組合對(duì)當(dāng)歸愈傷組織增殖的影響* 注：注：“+”表示基本可以生長(zhǎng)表示基本可以生長(zhǎng); “+”表示生長(zhǎng)較好

27、表示生長(zhǎng)較好,繼代較好；繼代較好；“+”表示繼代最表示繼代最好好. * 表中數(shù)據(jù)取材于楊寧等人的表中數(shù)據(jù)取材于楊寧等人的當(dāng)歸愈傷組織的增殖與分化培養(yǎng)當(dāng)歸愈傷組織的增殖與分化培養(yǎng) 2021/6/16411.3.1.2 愈傷組織的形態(tài)發(fā)生愈傷組織的形態(tài)發(fā)生 n 愈傷組織培養(yǎng)物在某些條件下，可以愈傷組織培養(yǎng)物在某些條件下，可以再分再分化產(chǎn)生不定芽或根的分生組織化產(chǎn)生不定芽或根的分生組織甚至是甚至是胚狀體胚狀體，繼之，由這些有結(jié)構(gòu)的組織而發(fā)育成繼之，由這些有結(jié)構(gòu)的組織而發(fā)育成苗或完整苗或完整小植株。小植株。n 愈傷組織通過(guò)愈傷組織通過(guò)再分化形成再生植株的方式再分化形成再生植株的方式主要有三種：主要有三

28、種：1)、先產(chǎn)生、先產(chǎn)生芽，芽，后在莖的基部長(zhǎng)后在莖的基部長(zhǎng)根根；2)先長(zhǎng)先長(zhǎng)根根，再長(zhǎng)，再長(zhǎng)芽芽；3)愈傷組織的不同部愈傷組織的不同部位分別形成根和芽。位分別形成根和芽。 2021/6/1642 一）、一）、 愈傷組織形成愈傷組織形成 1 、器官的形成、器官的形成 一般愈傷組織開(kāi)始分化時(shí)，由一般愈傷組織開(kāi)始分化時(shí)，由大小不大小不等等的細(xì)胞開(kāi)始逐漸形成的細(xì)胞開(kāi)始逐漸形成大小均勻的細(xì)胞大小均勻的細(xì)胞，保，保持持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。 在分化時(shí)，愈傷組織的在分化時(shí)，愈傷組織的表層和內(nèi)部表層和內(nèi)部都可都可形成形成分生中心。芽分生中心。芽多發(fā)生在愈傷組織的多發(fā)生在愈傷組織的表層表層，屬屬外起源外

29、起源。2021/6/1643n根根發(fā)生在組織的發(fā)生在組織的深處深處，與整體植株發(fā)生，與整體植株發(fā)生類(lèi)似，是類(lèi)似，是內(nèi)起源內(nèi)起源。 愈傷組織的愈傷組織的外部形態(tài)也隨分化而改外部形態(tài)也隨分化而改變變，一般由，一般由疏松轉(zhuǎn)向緊密疏松轉(zhuǎn)向緊密。2021/6/1644二）、激素對(duì)愈傷組織分化的影響二）、激素對(duì)愈傷組織分化的影響n 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)在分化過(guò)程中的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)在分化過(guò)程中的作用是極為明顯的，合適的作用是極為明顯的，合適的植物生長(zhǎng)物植物生長(zhǎng)物質(zhì)配比在器官分化中起著重要的作用。質(zhì)配比在器官分化中起著重要的作用。 如仙人掌科的金牛掌莖段培養(yǎng)中，如仙人掌科的金牛掌莖段培養(yǎng)中，當(dāng)當(dāng)6-BA的濃度是

30、的濃度是NAA的的50100倍時(shí)，倍時(shí)，莖段的愈傷組織可以莖段的愈傷組織可以再分化出仔球，再分化出仔球，而而6-BA濃度濃度過(guò)高過(guò)高(150倍倍)或或過(guò)低過(guò)低(10倍倍)則則無(wú)仔球形成。無(wú)仔球形成。 2021/6/1645愈傷分化愈傷分化不同濃度的激素對(duì)煙草愈傷組織的影響不同濃度的激素對(duì)煙草愈傷組織的影響2021/6/1646器官分化的植物激素控制理論器官分化的植物激素控制理論n大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： 大多數(shù)植物組織或器官的再生作用符合器大多數(shù)植物組織或器官的再生作用符合器官分化的植物激素控制理論。官分化的植物激素控制理論。 即：生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的即：生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比

31、例比例小時(shí)則產(chǎn)生小時(shí)則產(chǎn)生苗苗，比例大比例大時(shí)則生時(shí)則生根根，而兩種激素的比例，而兩種激素的比例適中適中時(shí)，時(shí)，則產(chǎn)生無(wú)結(jié)構(gòu)的愈傷組織。則產(chǎn)生無(wú)結(jié)構(gòu)的愈傷組織。2021/6/1647外植體外植體愈傷組織愈傷組織芽芽根根再生植株再生植株脫分化脫分化再分化再分化高生長(zhǎng)素高生長(zhǎng)素(1,2-D)高高(生長(zhǎng)素生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素細(xì)胞分裂素)低低(生長(zhǎng)素生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素細(xì)胞分裂素)器官發(fā)生途徑器官發(fā)生途徑2021/6/1648植物物種和品種基因型影響愈傷組織的分化植物物種和品種基因型影響愈傷組織的分化n 程林梅等（程林梅等（2001）的研究表明，利用不同）的研究表明，利用不同基因型大豆品種的下胚軸作外植體

32、進(jìn)行組培時(shí)，基因型大豆品種的下胚軸作外植體進(jìn)行組培時(shí)，培養(yǎng)基對(duì)愈傷組織的影響不明顯；細(xì)胞分裂素培養(yǎng)基對(duì)愈傷組織的影響不明顯；細(xì)胞分裂素（KT）和）和NAA的配比濃度對(duì)其愈傷組織的分的配比濃度對(duì)其愈傷組織的分化影響顯著；不同基因型大豆植株再生作用差化影響顯著；不同基因型大豆植株再生作用差異明顯；外植體取材時(shí)間和取材部位對(duì)再生植異明顯；外植體取材時(shí)間和取材部位對(duì)再生植株的形成也具有較大的影響，再生能力最強(qiáng)的株的形成也具有較大的影響，再生能力最強(qiáng)的取材部位時(shí)從子葉節(jié)到下胚軸取材部位時(shí)從子葉節(jié)到下胚軸6mm區(qū)段區(qū)段,當(dāng)下當(dāng)下胚軸長(zhǎng)到胚軸長(zhǎng)到23cm時(shí)取材最佳（見(jiàn)表時(shí)取材最佳（見(jiàn)表3-6）2021/6/

33、1649不同基因型、激素濃度對(duì)大豆植株再生的影響不同基因型、激素濃度對(duì)大豆植株再生的影響*資料來(lái)源資料來(lái)源:基因型和激素濃度對(duì)大豆植株再生的影響基因型和激素濃度對(duì)大豆植株再生的影響.程林梅等，程林梅等，植物學(xué)通報(bào)植物學(xué)通報(bào)2001 .18(3):367-370.2021/6/1650木本植物愈傷組織形態(tài)發(fā)生的人為調(diào)控木本植物愈傷組織形態(tài)發(fā)生的人為調(diào)控n 第一步：第一步：利用分化培養(yǎng)基（含有利用分化培養(yǎng)基（含有6-BA、CPPU、KT）使愈傷組織形成不定）使愈傷組織形成不定芽，增加繁殖系數(shù)。芽，增加繁殖系數(shù)。n 第二步：第二步：當(dāng)不定芽長(zhǎng)大出現(xiàn)葉片后，當(dāng)不定芽長(zhǎng)大出現(xiàn)葉片后，再將伸長(zhǎng)的苗從基部切

34、下轉(zhuǎn)入含生長(zhǎng)素再將伸長(zhǎng)的苗從基部切下轉(zhuǎn)入含生長(zhǎng)素類(lèi)（如類(lèi)（如IAA、NAA）的生根培養(yǎng)基上培）的生根培養(yǎng)基上培養(yǎng)誘導(dǎo)根的生成。養(yǎng)誘導(dǎo)根的生成。 2021/6/1651蘆薈愈傷組織形態(tài)發(fā)生的人為調(diào)控蘆薈愈傷組織形態(tài)發(fā)生的人為調(diào)控 1、先用、先用MS培養(yǎng)附加不同濃度的培養(yǎng)附加不同濃度的6BA，促進(jìn)不定，促進(jìn)不定芽的生成。芽的生成。 不同濃度不同濃度6-BA對(duì)庫(kù)拉索蘆薈增殖的影響對(duì)庫(kù)拉索蘆薈增殖的影響2021/6/1652蘆薈愈傷組織形態(tài)發(fā)生的人為調(diào)控蘆薈愈傷組織形態(tài)發(fā)生的人為調(diào)控2、然后將抽枝的小植株轉(zhuǎn)移到、然后將抽枝的小植株轉(zhuǎn)移到MS附加不同濃度附加不同濃度NAA培養(yǎng)基上培養(yǎng)，誘導(dǎo)根的發(fā)生與生長(zhǎng)

35、培養(yǎng)基上培養(yǎng)，誘導(dǎo)根的發(fā)生與生長(zhǎng) 。 不同濃度不同濃度NAA對(duì)庫(kù)拉索蘆薈生根的影響對(duì)庫(kù)拉索蘆薈生根的影響2021/6/1653影響愈傷組織分化的其他因素影響愈傷組織分化的其他因素1）、生長(zhǎng)素對(duì)維管組織分化過(guò)程有顯著影響）、生長(zhǎng)素對(duì)維管組織分化過(guò)程有顯著影響. 法國(guó)植物學(xué)家法國(guó)植物學(xué)家Camus（1949）最早將小營(yíng)養(yǎng)芽）最早將小營(yíng)養(yǎng)芽嫁接在一種菊苣屬植物根的愈傷組織（由薄壁細(xì)胞構(gòu)成）嫁接在一種菊苣屬植物根的愈傷組織（由薄壁細(xì)胞構(gòu)成）表面，營(yíng)養(yǎng)芽經(jīng)培養(yǎng)一段時(shí)間后分化出維管組織。表面，營(yíng)養(yǎng)芽經(jīng)培養(yǎng)一段時(shí)間后分化出維管組織。 Wetmore等許多人的研究也證實(shí)芽之所以能誘等許多人的研究也證實(shí)芽之所以

36、能誘導(dǎo)愈傷組織分化是因?yàn)樗谏L(zhǎng)時(shí)合成了某些植物激素。導(dǎo)愈傷組織分化是因?yàn)樗谏L(zhǎng)時(shí)合成了某些植物激素。 一般說(shuō)來(lái)生長(zhǎng)素濃度和木質(zhì)部發(fā)生之間存在著一般說(shuō)來(lái)生長(zhǎng)素濃度和木質(zhì)部發(fā)生之間存在著一種反比關(guān)系，低濃度的生長(zhǎng)素能刺激木質(zhì)部的發(fā)生。一種反比關(guān)系，低濃度的生長(zhǎng)素能刺激木質(zhì)部的發(fā)生。生長(zhǎng)素對(duì)維管組織分化所起的作用在很大程度上取決于生長(zhǎng)素對(duì)維管組織分化所起的作用在很大程度上取決于糖的存在。在洋丁香愈傷組織培養(yǎng)時(shí)，如果灌注到愈傷糖的存在。在洋丁香愈傷組織培養(yǎng)時(shí)，如果灌注到愈傷組織頂面缺口里的瓊脂含有組織頂面缺口里的瓊脂含有0.05mg/L的的IAA和和1%的的蔗糖，愈傷組織只能形成很少的木質(zhì)部分子。

37、若保持生蔗糖，愈傷組織只能形成很少的木質(zhì)部分子。若保持生長(zhǎng)素濃度不變，而將蔗糖水平增加到長(zhǎng)素濃度不變，而將蔗糖水平增加到2%，則有利于木，則有利于木質(zhì)部的分化，但韌皮部很少。當(dāng)蔗糖增至質(zhì)部的分化，但韌皮部很少。當(dāng)蔗糖增至2.5%3.5%時(shí)，木質(zhì)部與韌皮部都可以分化形成，時(shí)，木質(zhì)部與韌皮部都可以分化形成，而當(dāng)蔗糖增至而當(dāng)蔗糖增至4%時(shí)，只有韌皮部的分化。時(shí)，只有韌皮部的分化。2021/6/1654影響愈傷組織分化的其他因素影響愈傷組織分化的其他因素2） 細(xì)胞分裂素細(xì)胞分裂素能刺激大豆子葉愈傷組織木質(zhì)部能刺激大豆子葉愈傷組織木質(zhì)部的分化。的分化。3） IAA與激動(dòng)素與激動(dòng)素之間能協(xié)同影響煙草愈傷組

38、織之間能協(xié)同影響煙草愈傷組織木質(zhì)部的分化形成。生長(zhǎng)素與赤霉素對(duì)植物愈傷木質(zhì)部的分化形成。生長(zhǎng)素與赤霉素對(duì)植物愈傷組織的分化形成也存在著協(xié)同作用。乙烯也參與組織的分化形成也存在著協(xié)同作用。乙烯也參與木質(zhì)部的形成，有人研究發(fā)現(xiàn)缺乏乙烯的番茄突木質(zhì)部的形成，有人研究發(fā)現(xiàn)缺乏乙烯的番茄突變體植株木質(zhì)部?jī)?nèi)沒(méi)有導(dǎo)管，但正常植株是具有變體植株木質(zhì)部?jī)?nèi)沒(méi)有導(dǎo)管，但正常植株是具有導(dǎo)管的。導(dǎo)管的。4） 硝酸銀硝酸銀能抑制大豆愈傷組織木質(zhì)部的分化，能抑制大豆愈傷組織木質(zhì)部的分化，加入蛋氨酸可以克服硝酸銀的抑制作用。加入蛋氨酸可以克服硝酸銀的抑制作用。2021/6/1655 四四 、 愈傷組織的培養(yǎng)愈傷組織的培養(yǎng)一）

39、、培養(yǎng)基一）、培養(yǎng)基培養(yǎng)基培養(yǎng)基一般包括一般包括大量大量元素、元素、微量微量元素和一種元素和一種碳水碳水化合物化合物，最常用的碳水化合物是蔗糖。，最常用的碳水化合物是蔗糖。這樣簡(jiǎn)單的培養(yǎng)基這樣簡(jiǎn)單的培養(yǎng)基(基本培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基)只有很少幾種植物只有很少幾種植物組織能夠培養(yǎng)和維持下去，大多數(shù)組織需要添加組織能夠培養(yǎng)和維持下去，大多數(shù)組織需要添加各種各樣的附加物（各種各樣的附加物（完全培養(yǎng)基），完全培養(yǎng)基），如維生素、如維生素、氨基酸、糖醇，生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素、赤霉素、氨基酸、糖醇，生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素、赤霉素、螯合劑如螯合劑如EDTA、各種營(yíng)養(yǎng)性的提取物如椰子汁等。、各種營(yíng)養(yǎng)性的提取物如椰子汁等。

40、2021/6/1656注意：注意： 選用完全已知的合成化合物，不大主張用復(fù)雜選用完全已知的合成化合物，不大主張用復(fù)雜的天然產(chǎn)物，如酵母提取物、番茄汁、椰子汁等。的天然產(chǎn)物，如酵母提取物、番茄汁、椰子汁等。必須強(qiáng)調(diào)：必須強(qiáng)調(diào)： 適合于誘發(fā)愈傷組織的培養(yǎng)基不一定適合于維適合于誘發(fā)愈傷組織的培養(yǎng)基不一定適合于維持這些愈傷組織；適合于液體培養(yǎng)的培養(yǎng)基也不持這些愈傷組織；適合于液體培養(yǎng)的培養(yǎng)基也不一定適合于固體培養(yǎng)。一定適合于固體培養(yǎng)。2021/6/1657 培養(yǎng)基中的培養(yǎng)基中的N，大多數(shù)都用，大多數(shù)都用硝態(tài)氮硝態(tài)氮，只有，只有MS培養(yǎng)培養(yǎng)基和基和B5培養(yǎng)基中才用培養(yǎng)基中才用硝態(tài)和銨態(tài)硝態(tài)和銨態(tài)的混合物。的混合物。 K的水平在近代的培養(yǎng)基中有逐漸的水平在近代的培養(yǎng)基中有逐漸提高提高的趨勢(shì)。的趨勢(shì)。 實(shí)驗(yàn)表明：各種離子濃度大為不同的培養(yǎng)基往往能實(shí)驗(yàn)表明：各種離子濃度大為不同的培養(yǎng)基往往能使相同的組織快速生長(zhǎng)。使相同的組織快速生長(zhǎng)。 例如例如Hildebran