植物组织细胞培养

1、植物组织细胞培养 第四章第四章 植物组织细胞培养植物组织细胞培养 植物组织细胞培养 主要内容主要内容 v植物脱毒与快繁技术植物脱毒与快繁技术 v花药与花粉培养花药与花粉培养 v植物胚胎培养植物胚胎培养 v悬浮培养悬浮培养 v单细胞培养单细胞培养 v培养细胞的次生代谢及产物积累培养细胞的次生代谢及产物积累 植物组织细胞培养 第一节第一节 植物脱毒与快繁技术植物脱毒与快繁技术 一、意义一、意义 二、植物脱毒二、植物脱毒 三、离体无性繁殖三、离体无性繁殖 植物组织细胞培养 意义意义能够有效地保持优良品种的特性能够有效地保持优良品种的特性 离体无性繁殖：建立在体细胞系的基础是，离体无性繁殖：建立在体细

2、胞系的基础是， 在人工控制的环境条件进行繁殖。在人工控制的环境条件进行繁殖。 不会造成性状分离，不会产生退化，避免不会造成性状分离，不会产生退化，避免 病虫害的侵染，可以很好的保持品种的优病虫害的侵染，可以很好的保持品种的优 良特性，是异交作为和无性繁殖品种繁育良特性，是异交作为和无性繁殖品种繁育 的理想途径。的理想途径。 植物组织细胞培养 意义意义快速繁殖新品种，使优良品种迅快速繁殖新品种，使优良品种迅 速应用速应用 v离体繁殖因为周期短，不受季节限制，繁殖离体繁殖因为周期短，不受季节限制，繁殖 系数高，其繁殖速度是任何其它方法所不能系数高，其繁殖速度是任何其它方法所不能 比的，所以离体繁殖

3、又称为快繁（比的，所以离体繁殖又称为快繁（rapid rapid clonal propagationclonal propagation）。）。 植物组织细胞培养 意义意义-生产无病毒种苗，防止品种退化生产无病毒种苗，防止品种退化 植物组织细胞培养 意义意义节约耕地，提高农产品的商品率节约耕地，提高农产品的商品率 植物组织细胞培养 意义意义便于运输便于运输 v离体繁殖的种苗体积小，一般自带容器，很离体繁殖的种苗体积小，一般自带容器，很 易携带，运输十分方便。易携带，运输十分方便。 v以马铃薯为例，按一亩地以马铃薯为例，按一亩地40004000株计算，常规株计算，常规 薯薯40004000个重

4、个重200kg200kg（每个（每个50g50g），若用试管薯），若用试管薯 40004000个则只有个则只有1kg1kg左右。左右。 植物组织细胞培养 二、植物脱毒二、植物脱毒 v基本原理基本原理 v技术规程技术规程 v影响脱毒效果的因素影响脱毒效果的因素 植物组织细胞培养 脱毒脱毒-基本原理基本原理 植物组织细胞培养 植物组织细胞培养 脱毒脱毒-1)-1)母体植株的选择和预处理母体植株的选择和预处理 植物组织细胞培养 外植体预处理：外植体预处理： 植物组织细胞培养 植物组织细胞培养 脱毒脱毒2)2)茎尖分生组织培养再生植株茎尖分生组织培养再生植株 基本过程：基本过程： 外植体消毒外植体消毒

5、茎尖剥离茎尖剥离茎尖培养茎尖培养 植物组织细胞培养 脱毒脱毒3)3)脱毒效果检测脱毒效果检测 v指示植物鉴定：指示植物鉴定： v指示植物是指具有能够辨别某种病毒的专化指示植物是指具有能够辨别某种病毒的专化 性症状的寄主植物。性症状的寄主植物。 v血清鉴定：试管沉淀反应；免疫双扩散；酶血清鉴定：试管沉淀反应；免疫双扩散；酶 联免疫吸附测定（联免疫吸附测定（ELISAELISA）。）。 植物组织细胞培养 脱毒脱毒4)4)脱毒苗的保存与繁殖脱毒苗的保存与繁殖 v脱毒苗的离体保存与繁殖脱毒苗的离体保存与繁殖 v建立脱毒种苗生产繁殖网络体系建立脱毒种苗生产繁殖网络体系 v木本植物建立隔离的脱毒苗母本园木

6、本植物建立隔离的脱毒苗母本园 植物组织细胞培养 马铃薯脱毒种薯生产程序马铃薯脱毒种薯生产程序 植物组织细胞培养 脱毒脱毒影响脱毒效果的因素影响脱毒效果的因素 v母体材料病毒侵染的程度母体材料病毒侵染的程度 v外植体的生理状态外植体的生理状态 v起始培养的茎尖大小起始培养的茎尖大小 植物组织细胞培养 植物组织细胞培养 离体无性繁殖（离体无性繁殖（propagation in propagation in vitrovitro） v离体无性繁殖：离体无性繁殖： v是在人工控制的无菌条件下，使植物在人工是在人工控制的无菌条件下，使植物在人工 培养基上繁殖的技术。跟常规的繁殖方法相培养基上繁殖的技术。

7、跟常规的繁殖方法相 比它是一种微型操作过程，因此，有时就直比它是一种微型操作过程，因此，有时就直 接称之为微繁（接称之为微繁（micropropagationmicropropagation）。）。 植物组织细胞培养 离体无性繁殖离体无性繁殖 基本技术基本技术 应用范围应用范围 需要注意的问题需要注意的问题 植物组织细胞培养 离体无性繁殖离体无性繁殖基本技术基本技术 植物组织细胞培养 基本技术基本技术外植体选择外植体选择 植物组织细胞培养 基本技术基本技术腋芽增殖腋芽增殖 植物组织细胞培养 基本技术基本技术不定芽增殖不定芽增殖 植物组织细胞培养 基本技术基本技术体细胞胚增殖体细胞胚增殖 植物组

8、织细胞培养 基本技术基本技术愈伤组织增殖愈伤组织增殖 植物组织细胞培养 基本技术基本技术生根培养生根培养 v一般要求降低矿物营养的浓度，提高生长素一般要求降低矿物营养的浓度，提高生长素 的浓度，具体应根据植物不同而定。的浓度，具体应根据植物不同而定。 v生产用苗的培育：炼苗，假植，定植，生产生产用苗的培育：炼苗，假植，定植，生产 用苗用苗 植物组织细胞培养 离体繁殖的使用范围离体繁殖的使用范围 1 1）用于加速某些难繁殖或繁殖速度很低）用于加速某些难繁殖或繁殖速度很低 的植物，或某些需要加上繁殖的特殊基的植物，或某些需要加上繁殖的特殊基 因型因型 2 2）用于自然繁殖极易感染病毒的植物）用于自

9、然繁殖极易感染病毒的植物 3 3）用于有性繁殖变异范围大而自然条件）用于有性繁殖变异范围大而自然条件 下又不易无性繁殖的植物下又不易无性繁殖的植物 植物组织细胞培养 离体繁殖的有关问题离体繁殖的有关问题 v培养物的增殖方式培养物的增殖方式 v外源生长调节剂对品种典型性的影外源生长调节剂对品种典型性的影 响响 v继代次数与变异继代次数与变异 植物组织细胞培养 第二节第二节 花药与花粉培养花药与花粉培养 v概念及意义概念及意义 v花药培养花药培养 v花粉及小孢子培养花粉及小孢子培养 植物组织细胞培养 一、概念一、概念 植物组织细胞培养 二、花药培养二、花药培养 植物组织细胞培养 花药培养的基本程序

10、花药培养的基本程序 v外植体选择外植体选择外植体预处理外植体预处理外植体消外植体消 毒毒剥取花药剥取花药接种接种诱导培养诱导培养分化分化 培养培养 植物组织细胞培养 外植体选择外植体选择 植物组织细胞培养 植物组织细胞培养 花粉的发育时期花粉的发育时期 植物组织细胞培养 植物组织细胞培养 植物组织细胞培养 培养基培养基 植物组织细胞培养 植物组织细胞培养 植物组织细胞培养 植物组织细胞培养 培养条件培养条件 植物组织细胞培养 三、花粉及小孢子培养三、花粉及小孢子培养 植物组织细胞培养 2.2.花粉的分离花粉的分离 1 1）机械分离法）机械分离法 2 2）花药漂浮培养自然释放法）花药漂浮培养自然

11、释放法 3 3）磁拌法）磁拌法 植物组织细胞培养 3 3、培养方法、培养方法 v1 1）直接培养）直接培养 v从不经预处理或预培养的新鲜花药中直接分离出花从不经预处理或预培养的新鲜花药中直接分离出花 粉粒，接种到培养基中进行培养。粉粒，接种到培养基中进行培养。 v2 2）预培养）预培养 v将花药在液体培养基中先漂浮培养，然后挤出花粉，将花药在液体培养基中先漂浮培养，然后挤出花粉， 经离心洗涤纯化后悬浮于液体培养基中进行培养。经离心洗涤纯化后悬浮于液体培养基中进行培养。 v3 3）哺育培养）哺育培养 v4 4）看护培养）看护培养 植物组织细胞培养 第三节第三节 植物胚胎培养植物胚胎培养 植物组织

12、细胞培养 植物胚培养（植物胚培养（embryo culture of plantsembryo culture of plants） 植物组织细胞培养 植物组织细胞培养 幼胚培养幼胚培养 植物组织细胞培养 幼胚培养的关键技术幼胚培养的关键技术 植物组织细胞培养 植物组织细胞培养 植物组织细胞培养 幼胚离体培养的生长发育方式幼胚离体培养的生长发育方式 植物组织细胞培养 植物组织细胞培养 植物组织细胞培养 第四节第四节 悬浮培养（悬浮培养（suspension culturesuspension culture） 悬浮培养：悬浮培养： 是细胞培养的基本方法，是将单个游离细胞是细胞培养的基本方法，是

13、将单个游离细胞 或小细胞团在液体培养基中进行培养增殖的或小细胞团在液体培养基中进行培养增殖的 技术。技术。 植物组织细胞培养 植物组织细胞培养 愈伤组织诱导愈伤组织诱导 悬浮系的建立与继代培养悬浮系的建立与继代培养 悬浮细胞的生长动态悬浮细胞的生长动态 悬浮细胞同步化悬浮细胞同步化 植物组织细胞培养 一、愈伤组织诱导一、愈伤组织诱导 v要求：松散性好、增殖快、再生能力强。其要求：松散性好、增殖快、再生能力强。其 外观一般是色泽鲜艳的乳白或淡黄色，呈细外观一般是色泽鲜艳的乳白或淡黄色，呈细 小颗粒状，疏松易碎。小颗粒状，疏松易碎。 植物组织细胞培养 选择适宜的外植体：幼胚、胚轴、子选择适宜的外植

14、体：幼胚、胚轴、子 叶是最常使用的外植体。叶是最常使用的外植体。 选择适宜的培养基：较高浓度激素；选择适宜的培养基：较高浓度激素； 必要的附加物质。必要的附加物质。 植物组织细胞培养 二、悬浮系的建立与继代培养二、悬浮系的建立与继代培养 植物组织细胞培养 植物组织细胞培养 三、悬浮细胞的生长动态三、悬浮细胞的生长动态 植物组织细胞培养 影响悬浮细胞生长的因素：影响悬浮细胞生长的因素： v起始愈伤组织的质量起始愈伤组织的质量 v接种细胞密度接种细胞密度 v培养条件：方式、温度、继代周期培养条件：方式、温度、继代周期 植物组织细胞培养 四、悬浮培养细胞的同步化四、悬浮培养细胞的同步化 细胞同步化：

15、同一悬浮培养体系的所有细细胞同步化：同一悬浮培养体系的所有细 胞都同时通过细胞周期的某一特定时期。胞都同时通过细胞周期的某一特定时期。 同步化的方法：同步化的方法： 分选法；饥饿法；抑制剂法；低温法分选法；饥饿法；抑制剂法；低温法 植物组织细胞培养 第五节第五节 单细胞培养单细胞培养 v1 1、平板培养、平板培养 v2 2、看护培养、看护培养 v3 3、微室培养、微室培养 v4 4、双层滤纸培养、双层滤纸培养 植物组织细胞培养 一、细胞平板培养一、细胞平板培养 v将一定密度的悬浮细胞接种到一薄层固体培将一定密度的悬浮细胞接种到一薄层固体培 养基中进行培养的技术。养基中进行培养的技术。 v包括单

16、细胞的分离、悬浮液的制备及植板。包括单细胞的分离、悬浮液的制备及植板。 植物组织细胞培养 二、看护培养二、看护培养 v操作方法：操作方法： 在固体培养基上置入一在固体培养基上置入一 块愈伤组织，其上放一片块愈伤组织，其上放一片 滤纸，湿润后将细胞接种滤纸，湿润后将细胞接种 于滤纸上。当培养细胞长于滤纸上。当培养细胞长 出微小细胞团以后，将其出微小细胞团以后，将其 直接转至琼脂培养基上让直接转至琼脂培养基上让 其迅速生长。其迅速生长。 植物组织细胞培养 三、微室培养三、微室培养 v它可对单细胞进行它可对单细胞进行 活体连续观察。这活体连续观察。这 一方法也可用于原一方法也可用于原 生质体培养观察

17、细生质体培养观察细 胞壁的再生和细胞胞壁的再生和细胞 分裂过程。分裂过程。 植物组织细胞培养 四、双层滤纸植板培养四、双层滤纸植板培养 Horsch Horsch等（等（19801980）将平板培养与饲养层培养）将平板培养与饲养层培养 技术相结合，建立了双层滤纸植板培养方法。技术相结合，建立了双层滤纸植板培养方法。 植物组织细胞培养 第六节第六节 培养细胞的次生代谢及产物积累培养细胞的次生代谢及产物积累 v次生代谢产物的类型次生代谢产物的类型 v培养下的植物细胞次生产物积累特性培养下的植物细胞次生产物积累特性 v提高细胞次生产物产量的途径提高细胞次生产物产量的途径 植物组织细胞培养 植物次生代

18、谢产物：植物中一大类并非植物次生代谢产物：植物中一大类并非 植物生长发育所必需的小分子有机化合植物生长发育所必需的小分子有机化合 物，其产生和分布通常有种属、器官组物，其产生和分布通常有种属、器官组 织和生长发育期的特异性。次生产物在织和生长发育期的特异性。次生产物在 植物中的合成与分解过程称为次生代谢。植物中的合成与分解过程称为次生代谢。 植物组织细胞培养 一、植物次生产物的主要类型一、植物次生产物的主要类型 v根据分子结构不同大致分为：根据分子结构不同大致分为： v酚类化合物：黄酮类；醌类（苯醌、萘醌、酚类化合物：黄酮类；醌类（苯醌、萘醌、 蒽醌）蒽醌） v萜类化合物：三萜皂甙；甾体皂甙；

19、单萜、萜类化合物：三萜皂甙；甾体皂甙；单萜、 倍半萜、二萜倍半萜、二萜 v含氮化合物：生物碱；胺类（伯、仲、叔、含氮化合物：生物碱；胺类（伯、仲、叔、 季胺）；非蛋白氨基酸季胺）；非蛋白氨基酸 生氰甙生氰甙 v多炔类、有机酸多炔类、有机酸 植物组织细胞培养 二、培养条件下的植物细胞次生产物二、培养条件下的植物细胞次生产物 积累特性积累特性 v生长偶联型：产物合成与细胞生长成正比。生长偶联型：产物合成与细胞生长成正比。 如长春花碱、烟碱的合成如长春花碱、烟碱的合成 v中间型：产物仅在细胞生长下降时合成，中间型：产物仅在细胞生长下降时合成， 细胞处于指数生长期或停止生长产物都不细胞处于指数生长期或停止生长产物都不 合成。如蒽醌类物质合成的植物细胞合成。如蒽醌类物质合成的植物细胞 v非生长偶联型：产物合成在细胞生长停止非生长偶联型：产物合成在细胞生长停止 以后。如以后。如 紫草宁的合成紫草宁的合成 植物组织细胞培养 v2 2、培养基：既要满足植物细胞的生物量、培养基：既要满足植物细胞的生物量 增长，还要满足细胞合成和积累次生产增长，还要满足细