第四章-植物器官和組織培養(yǎng)

1、第四章 植物器官和組織培養(yǎng),2006年10月,植物器官培養(yǎng)（Organ Culture）是指對(duì)植物某一器官的全部或部分或器官原基進(jìn)行離體培養(yǎng)的技術(shù)。分為營(yíng)養(yǎng)器官（根、莖、葉）和繁殖器官（果實(shí)、種子、花器官）培養(yǎng)。 組織培養(yǎng)指對(duì)植物組織（分生組織、表皮組織、薄壁組織）及愈傷組織進(jìn)行離體培養(yǎng)的技術(shù)。,植物器官和組織培養(yǎng)的基本程序,植物營(yíng)養(yǎng)器官培養(yǎng),植物繁殖器官培養(yǎng),植物組織培養(yǎng)及脫毒苗的生產(chǎn),第一節(jié) 植物器官和組織培養(yǎng)的基本程序,基本程序： 一、無(wú)菌外植體的獲得 二、初代培養(yǎng)物的建立 三、形態(tài)發(fā)生和植株再生 四、培養(yǎng)產(chǎn)物的觀察記載,一、無(wú)菌外植體的獲得,1、莖尖、莖段、葉片的滅菌 2、根、塊莖、鱗

2、莖的滅菌 3、花蕾的滅菌 4、果實(shí)、種子的滅菌,主要過(guò)程：,二、初代培養(yǎng)物的建立,（一）無(wú)菌環(huán)境 （二）規(guī)范操作 （三）條件合適,三、形態(tài)發(fā)生和植株再生,四、培養(yǎng)產(chǎn)物的觀察記載,（一）愈傷組織 誘導(dǎo)率=產(chǎn)生愈傷的外植體 數(shù)/外植體總數(shù) （二）胚狀體 誘導(dǎo)率的計(jì)算 （三）芽 芽分化率的計(jì)算 （三）根 發(fā)根率=發(fā)根芽數(shù)/培養(yǎng)芽數(shù),第二節(jié) 植物營(yíng)養(yǎng)器官培養(yǎng),根段培養(yǎng),莖段培養(yǎng),葉培養(yǎng),植物葉培養(yǎng)是指以離體的葉片器官為外植體進(jìn)行培養(yǎng)，再生植株的過(guò)程。植物葉培養(yǎng)常用于研究葉形態(tài)發(fā)生過(guò)程以及進(jìn)行光合作用、葉綠素形成、遺傳轉(zhuǎn)化等。 培養(yǎng)過(guò)程主要包括：愈傷組織誘導(dǎo)；不定芽分化；無(wú)菌苗增殖及生根等。,一、植物葉

3、培養(yǎng),葉片離體培養(yǎng)過(guò)程,A,B,E,C,花燭葉片離體培養(yǎng)及植株再生,（一）愈傷組織誘導(dǎo)： 誘導(dǎo)接種的葉片外植體脫分化形成愈傷組織的過(guò)程。愈傷組織的形成通常經(jīng)歷誘導(dǎo)期、分裂期和分化期等階段。 高濃度生長(zhǎng)素及適當(dāng)濃度的細(xì)胞分裂素可以促進(jìn)愈傷組織的形成。,（二）不定芽的分化： 由脫分化形成的愈傷組織細(xì)胞分化出不定芽及不定根的過(guò)程。 分化過(guò)程受細(xì)胞分裂素/生長(zhǎng)素比值的影響。通常添加高濃度的細(xì)胞分裂素，降低生長(zhǎng)素濃度以誘導(dǎo)不定芽的形成。,（三）不定芽的增殖及生根： 分化形成的不定芽切下后，接種于增殖培養(yǎng)基中，促進(jìn)不定芽的增殖，增殖的無(wú)根苗轉(zhuǎn)接于生根培養(yǎng)基中可以誘導(dǎo)不定根的形成。,二、植物根段培養(yǎng),植物根

4、段培養(yǎng)是指以植物的根切段為外植體進(jìn)行離體培養(yǎng)，再生完整植株的過(guò)程。是研究根系生理代謝、器官分化及形態(tài)建成的良好實(shí)驗(yàn)體系。培養(yǎng)方法與葉片培養(yǎng)相似。 培養(yǎng)過(guò)程包括愈傷組織誘導(dǎo)、不定芽分化、無(wú)菌苗的增殖與生根等。,大蒜根尖培養(yǎng)及植株再生,植物莖段培養(yǎng)是指對(duì)植物的帶有定芽或不定芽的外植體進(jìn)行離體培養(yǎng)，再生完整植株的過(guò)程。 莖段培養(yǎng)是植物離體快繁的主要途徑。易培養(yǎng)、變異小、性狀均一、繁殖速度快。（下節(jié)課講解）,三、植物莖段培養(yǎng),第三節(jié) 植物繁殖器官培養(yǎng),一、植物花器官的培養(yǎng)(主要見(jiàn)胚胎培養(yǎng)和花藥培養(yǎng)) 二、植物幼果培養(yǎng)(了解),三、植物種子培養(yǎng)： 定義：是指對(duì)受精后發(fā)育不全的未成熟種子和發(fā)育完全的成熟種

5、子進(jìn)行離體培養(yǎng)的技術(shù)。 用途：打破種子休眠，縮短生活周期；挽救遠(yuǎn)緣雜種，提高雜種萌發(fā)率等。 對(duì)培養(yǎng)的要求：成熟種子萌發(fā)培養(yǎng)所用培養(yǎng)基成分簡(jiǎn)單，不需生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑；未成熟種子萌發(fā)培養(yǎng)則需要添加一定的營(yíng)養(yǎng)成分和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。若需要其形成愈傷組織，需要相應(yīng)的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。,第四節(jié) 植物組織培養(yǎng)和脫毒苗的生產(chǎn),一、植物分生組織(meristem culture)培養(yǎng)： 定義：是指對(duì)植物的分生組織進(jìn)行離體培養(yǎng)的技術(shù)，包括植物根尖、莖尖等頂端分生組織和形成層組織的培養(yǎng)。其中莖尖培養(yǎng)廣泛應(yīng)用于植物再生和脫病毒研究。,二、植物莖尖(stem tip culture)培養(yǎng)： 莖尖培養(yǎng)（shoot tip cu

6、lture）指對(duì)植物頂端的原分生組織和衍生的分生組織的培養(yǎng)。小到10100um的莖尖分生組織，大到幾十毫米的莖尖或更大的芽。莖尖培養(yǎng)的成活率與莖尖大小呈正相關(guān)。 莖尖培養(yǎng)廣泛應(yīng)用于種苗快速繁殖，脫毒苗的生產(chǎn)，品種改良和基礎(chǔ)理論研究?？旆笨扇?shù)毫米大小，脫病毒培養(yǎng)要求取小于1mm的莖尖。,植物莖尖培養(yǎng)過(guò)程,莖尖離體培養(yǎng)可能出現(xiàn)的培養(yǎng)反應(yīng)：,生長(zhǎng)太慢 生長(zhǎng)過(guò)旺，愈傷增多 生長(zhǎng)正常,三、利用莖尖培養(yǎng)生產(chǎn)脫毒苗,脫毒苗生產(chǎn)的意義 莖尖脫毒機(jī)理 基本技術(shù)規(guī)程 影響脫毒效果的因素,1、脫毒苗生產(chǎn)的意義： 目前受病毒危害嚴(yán)重影響生產(chǎn)的有： 大田作物：馬鈴薯、甘薯、甘蔗 蔬菜：大蒜、蔥、番茄 果樹：柑桔、蘋果

7、、草莓、香蕉 花卉：各種菊花、香石竹、紫羅蘭等,莖尖脫毒是控制植物病毒的有效途徑 藥劑防治病毒效率低 抗病毒育種步履艱難 組織培養(yǎng)的高效隔離防止了病毒的再侵染 脫毒保持種性快繁已是一個(gè)系統(tǒng)技術(shù),2、莖尖培養(yǎng)脫毒的基本原理： 病毒在植物體內(nèi)的分布具有不均勻性,1934年，White通過(guò)觀察煙草根系，首先發(fā)現(xiàn)病毒在植物的不同區(qū)域分布是不均勻的，越靠近根尖區(qū)病毒越少，根冠區(qū)不含病毒。 1949年，Limasset和Cornnet提出了莖的分生組織區(qū)也應(yīng)存在與根尖分生組織區(qū)同樣的病毒分布特征。 1952年，Morel 和Martin首先利用馬鈴薯莖尖分生組織進(jìn)行離體培養(yǎng)獲得了無(wú)病毒苗，證實(shí)了這種理論。

8、同時(shí)也獲得了大麗花的無(wú)病毒苗。并建立了莖尖組織培養(yǎng)的繁殖體系。,外植體選取熱處理鈍化病毒分生組織培養(yǎng) | 形成莖、根 | 再生完整植株 | 病毒檢測(cè) | 擴(kuò)繁 進(jìn)一步檢測(cè)病毒 移栽獲得脫毒植株,3、莖尖培養(yǎng)脫毒基本技術(shù)規(guī)程：,（1）母體植株的選擇和預(yù)處理,母體的選擇 欲脫毒材料的品種典型性 植株健康程度,外植體的預(yù)處理,（2）莖尖分生組織培養(yǎng)再生植株,基本過(guò)程：外植體消毒莖尖剝離莖砂培養(yǎng) 莖尖分生組織培養(yǎng)有兩個(gè)概念： Shoot tip/shoot apex Apical meristem/apical dome,virus-free tissue,virus particles found here,（3）脫毒效果檢測(cè),直接測(cè)定法 指示植物鑒定：指利用具有能夠辨別某種病毒?；园Y狀的寄主植物進(jìn)行鑒定。 血清鑒定：試管沉淀反應(yīng)；免疫雙擴(kuò)散；酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定。 核酸分析法,指示植物,CMV病毒感染的植株葉片,（4）脫毒苗的保存與繁殖,脫毒苗的離體保存與繁殖 建立脫毒種苗生產(chǎn)繁網(wǎng)絡(luò)體系 木本植物建立隔離的脫毒苗母本圃,4、影響脫毒效果的因素：,母