第三章___植物主要组织培养方法

第三章植物主要组织培养方法,第一节植物离体无性繁殖第二节无病毒植物培养第三节植物花药和花粉培养第四节植物胚胎培养,第一节植物离体无性繁殖,一、植物离体无性繁殖的概念和意义二、植物离体无性繁殖中的器官发生方式三、植物离体无性繁殖方法的影响因素,无性繁殖,无性繁殖又称“克隆(clone)”。字源是希腊字,表示用离体的细枝或小树枝增殖的意思。这一名词于1903年引入园艺学,以后逐渐应用至植物学、动物学和医学方面。一个无性繁殖系是指从一个祖先通过无性繁殖方式产生的后代,是具有相同遗传性状的群体。无性繁殖方式有营养繁殖、单性生殖等。不经生殖细胞结合，由母体的一部分组织直接产生后代。,无性繁殖系可以是从一株苹果树嫁接产生的所有苹果树,从一条匍匐茎产生的所有草莓植株,从一块植物组织的外植体、一团愈伤组织或一个细胞产生的所有愈伤组织或细胞群。这一概念最近又扩大到从一个脱糖核糖核酸(DNA)分子的片段增殖的结构和功能完全相同的所有DNA分子。从愈伤组织或悬浮培养细胞产生的无性系,在局部的结构、颜色或生长速度等方面,可能有明显的差异,经过选择培养,可分离出无性系变异体,但是它们在遗传性状方面不一定有差异,需作进一步鉴定。,无融合生殖：珠心细胞胚无性繁殖营养繁殖：a分生繁殖、b嫁接c扦插、d压条；e快繁,植物无性繁殖,a分生繁殖(division),分生繁殖是利用特殊营养器官来完成的，即人为地将植物体分生出来的幼植体(吸芽、珠芽、根孽等)，或者植物营养器官的一部分(变态茎等)进行分离或分割，脱离母体而形成若干独立植株的办法。,分生繁殖(division),1、变态茎繁殖：鳞茎（百合、水仙、风信子、郁金香、大蒜、韭菜）、球茎（唐菖蒲、慈菇）、块茎（仙客来、马铃薯）等2.变态根的繁殖：块根,b嫁接(graft),人们有目的地将一株植物上的枝条或芽;接到另一株植物的枝、干或根上，使之愈合生长在一起，形成一个新的植株。,嫁接的方法,嫁接按材料不同可分为：芽接枝接根接,T字形芽接方块形芽接H字形芽接套芽接槽形芽接带木质芽接嵌芽接,芽接7种类型：,劈接切接插皮接腹接舌接合接靠接髓心形成层置接,枝接9种类型：,扦插繁殖是切取植物的枝条、叶片或根的一部分，插人基质中，使其生根、萌芽、抽枝，长成新植株的繁殖方法。,c扦插繁殖（cuttagepropagation）,扦插的种类,全叶插1、叶插片叶插扦插硬枝扦插2、茎插嫩枝扦插芽叶插3、根插,d压条繁殖（layerage）,压条繁殖是在枝条不与母株分离的情况下，将枝梢部分埋于土中，或包裹在能发根的基质中，促进枝梢生根，然后再与母株分离成独立植株的繁殖方法。,优点：较易生根。适用于扦插难于生根的树种、品种。缺点繁殖系数低。,压条方法,直立压条曲枝压条空中压条,e快繁,印度橡胶榕(Ficuselastica)为桑科榕属常绿大乔木,又名橡胶榕、缅树.其叶互生,椭圆形或长卵形,全缘.隐形花果,长椭圆形,熟果紫黑色.橡胶榕类植物生性强健,耐旱、耐贫瘠,粗生快长,病虫害少,枝干易生气根,移栽易于成活,是优良的绿化树和行道树.又因其园艺栽培变种较多,叶色多变,新芽嫩叶颜色艳丽,也是盆栽观赏的优良树种.橡胶榕常规育苗方式是扦插或高压圈枝,但不宜大规模生产;加之受季节影响,长期扦插或高压繁殖,易使种性退化,易感染病害,满足不了市场的需求.本研究选择了橡胶榕4个品系作研究对象,建立了橡胶榕无性快繁技术,规模化大生产向市场提供大批量种苗,可满足市场需要.,（一）概念：植物离体无性繁殖简称离体繁殖、微型繁殖、快速无性繁殖或快繁，是指利用组织培养方法进行植物离体培养，在短期内获得大量遗传性一致个体的方法。由离体无性繁殖获得的植株称试管苗，与种子（实生苗）、嫁接苗、扦插苗相区别。,一、植物离体无性繁殖的概念和意义,(二）快繁的意义,1.繁殖速度快，经济效益高2.占用空间小，不受季节限制3.繁殖各种珍稀、濒危苗木和突变体，为育种服务,快,通过组织培养，由一块很小的、甚至是极微小的植物组织（茎尖），在12个之内可以产生100万以上的植株，如此之高的繁殖速度是用任何传统的无性繁殖所不能达到的。用组织培养方法进行植物繁殖的有点在于枝条的增殖周期很短（26周），而每个周期都能导致枝条的几何基数增长。,不受季节限制，在实验室周年进行。快繁可以最大限度地减少用于保存原种所需的土地面积，在一个大约3m3m5m的房间里的培养架上所放置的培养瓶，即可保存几十亿个植株。,二、植物离体无性繁殖中的器官发生方式,1.不定芽型2.器官型3.器官发生型4.胚状体发生型5.原球茎型,1.不定芽型,指选取具有定芽和腋芽的断枝无菌培养，诱导芽萌发成苗（枝条）或增殖产生许多不定芽发育成苗，将新萌生的枝条再转接继代，重复芽到苗的增殖过程，最后再使其生根成植株的方式。,不定芽型繁殖技术的关键是要打破顶端优势，促腋芽增殖并促其生根。特点：繁殖效率高，利用外植体的芽特别是原受到抑制的腋芽可大量形成不定芽，1年内可获得11051106个小苗能保持该种植物的遗传稳定性可使繁殖周期长的林木缩短其同年期。,2.器官型,指直接从茎、叶、鳞片等外植体上诱导不定芽或带芽的休眠器官（如小鳞茎、小球茎、小块茎）的产生，再生成植株的方式。如百合、水仙、贝母、大蒜等。,鳞茎,有短缩而扁盘状的鳞茎盘，肥厚多肉的鳞叶着生在鳞茎盘上，鳞叶之间可发生腋芽，每年可从腋芽中形成一个至数个子鳞茎并从老鳞茎旁分离开。如百合、水仙、风信子、郁金香、大蒜、韭菜等可用此法繁殖。,器官型繁殖的技术关键是满足培养对培养基要求高的条件，控制好激素浓度，避免愈伤组织发生。此外，百合、贝母等外植体产生的小鳞芽等微型休眠器官需经低温处理打破休眠后栽种更适宜。,3.器官发生型,指诱导器官外植体产生愈伤组织，经分化培养形成芽、根或胚状体再生成植株的方式。如水稻、小麦、甘蔗常以幼嫩花序为外植体。,关键是外植体诱导产生的愈伤组织要早期挑选，使其来源尽量一致，且不宜反复继代。特点：繁殖速度较快；培养经愈伤组织阶段再生成植株，遗传性不稳定，易产生变异；愈伤组织是遗传转化、细胞培养或原生质体培养的良好材料。,4.胚状体发生型,指植物器官、组织和细胞外植体经培养脱分化形成胚状体再成苗的方式，如甘蔗、胡萝卜、石刁柏等。,关键：提高不同外植体胚状体发生及萌发频率和提高胚状体同步化率。特点：胚状体发生数量多、速度快、繁殖系数高；遗传性稳定。,5.原球茎型,原球茎：是兰花种子萌发时产生的呈珠粒状、缩短的、类似嫩茎的器官，可萌发成苗。原球茎型：指兰属特有的器官发生方式，即外植体经培养产生原球茎，再直接长成植株。,兰花茎尖等外植体在组织培养中也可诱导产生原球茎，并且原球茎还可以切割成若干小块，分别形成新的若干原球茎从。因此，一个兰花茎尖经一年反复诱导可以产生400万株兰花苗。,三、植物离体无性繁殖方法和影响因素,（一）植物离体无性繁殖的方法1.母株制备2.增殖3.植株再生及鉴定4.炼苗和移栽,1.母株制备,母株：是指用于发生离体培养无性系的植物材料，母株制备即无菌培养物建立阶段。制备母株是整个离体无性繁殖过程中至关重要的一步。,制备母株的技术关键,材料灭菌，选择健康、干净、无病虫害的材料，根据不同的外植体材料特点，如幼嫩程度、有毛或无毛、生长在地上或地下等，以及不同灭菌剂的效果，采用适当的灭菌方式，以达到无菌的目的。培养基筛选。,2.增殖,即繁殖体的增殖阶段，使无菌母株在无菌条件下通过各种离体繁殖途径扩增，这一时期是快繁过程中最主要的阶段。外植体增殖速度的快慢关键也是培养基。,3.植株再生及鉴定,植株再生是指将继代增殖的小芽（苗），转移至生根培养基中，诱导根分化，最终形成具根、茎、叶的完整小植株的过程。,有些植物（如石刁柏、黄瓜等）虽然不定芽在继代培养时可以生根，但有效根分化频率很低。因此，离体无性繁殖常把根分化独立成一个步骤。,诱导小芽（苗）根分化的技术关键也是培养基，多数植物根分化需高水平生长素（极少使用2，4D），低水平细胞分裂素或仅有生长素即可。有些植物生根甚至无需任何植物激素。一些难生根的植物用生长素加黑暗处理效果好。培养基中无机盐成分下降有利于生根，如改用1/2MS或1/4MS培养基。渗透压降低有利于生根，如糖含量约减少一半。,诱导小芽（苗）生根除在培养基上进行外，也可在试管外人工基质上进行，如糠灰、蛭石、珍珠岩、沙等基质可灭菌后使用，也可将无根小苗直接扦插于基质或将小苗嫁接在根系良好的砧木上。,再生植株的鉴定,是指利用细胞学和形态学等方法检查再生植株是否有遗传变异。植物离体无性繁殖因取材种类及品种遗传基础不同、外植体部位不同、器官发生途径不同、培养基成分不同以及植物激素诱变等因素，容易使某些可塑性强的外植体再生植株发生变异。故培养的后代植株会因变异而与亲代遗传性不一致，影响试管苗质量，需鉴定。,