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文档简介

植物组织培养及其应用植物组织培养的概念

义的组织

培养是指

:通过无

菌操作

分离植物

体的一部

explant

条件

(包括营养物、激素、温度

、光照、

湿度)进

使

其产生完整植

株的过程。

广

义的组织

培养包括

:原生质

体、细胞

、组织(

愈伤组

织、

尖分生组

织)、器

官(胚,

花药,

子房,根

和茎,叶

)的培养等。植物组织培养的原理

物细

胞具

有全

能性

cell

totipotency

种特

,有

能力

细胞

留形

细胞

的能

”(1984年国

际组织培养协会)。

织培

的理

础就

植物

胞全

的理

论。组

培养的发展简史

芽期

-

1839

Schwann

提出

细胞有

机体的每

一个生

活细胞在

适宜的

部环境条件下都有独立发育的潜能。

索前

-

1853

Trecul

利用离体

的茎段和

根段进行

组织培养

,获得

伤组织。

胞全能性

的提出

-

1901

年,Morgan

首次提出了

细胞全能

性学说,

与此同

W

hite也提出了有机体的所有细胞具有全能性。

组织培养的诞生

-1902

年,Haberlandt提出:任何具有完整细胞核的植物细

胞,都拥有形成一个完整植株所必须的全部遗传信息和发育成完整植株的能

力。首次采用组织培养技术,由于条件限制,也未进行消毒处理,实验并未

成功,但同时提出了激素的作用与概念,为组织培养的发展奠定了基础,距

今有1

16

年的历史。

-

1904

年,

Hanning培

卜和

辣根

的胚

成功

;真

意义

上的

首次成功。距今有114

年的历史。

-

1943

,White重

出细

全能

学说

并著

《植

组织

》一书,成为组织培养的奠基人。

用与发展

-

20世纪

7

0年代以

,植物

组织培养

进入了

迅速发展

阶段,

逐步走向生产应用,如遗传研究、快繁、脱毒、种质资源保存、次生代谢产

物、细胞工程(人工种子、细胞融合)、基因工程(单倍体育种、转基因育

种)、工厂化育苗组织培养应用

1

2

养;3

细胞

融合

;4

基因

工程

;5

培养

细胞

变体;6

、种质保存)

繁生

产上

的应

药用植物)

生理

、生

化和

病理

研究

上的

应用

。组培技术的优点

具有高

度的遗传性

组培

属于无性繁殖

方式,可以保

持母本

植物的

优良性状。

繁殖速

度快

植物细胞具

有再生性,可

以在较小的空

间、较

内用

的母

产大

植株

对自

低或不

能满足需求的

植物进行快速

繁殖。

原菌

菌、

、病

,并

殖与

原菌的

植物,从而达

到复壮和提高

品质的效果。

不受自

然生长季节的

限制

组织培养主

要在室内进行

,脱离

业的

模式

像传

殖所

自然

在一

季进

厂化

。并

可以

不能进

行无性繁殖的

植物

。组培技术的缺点

术性

强,

成本

高,

要求

严。

制不

好易

产生

变异

。这

个既

是缺

点也

是优

点。

常的

容器

内的

环境

导致

植株

生理

、形

态的

紊乱

株表

现出

生长

发育

延缓

或提

早。

大量

激素

的使

也可

致使

基因

变异

。在

育种

上可

能成

为新

品种

在生

产上

可能

又是

个麻

烦植物组织培养的步骤

无菌外植体,建立起无菌培养体系

培养。扩大克隆体系

培养。产生完整植株

苗移栽植物组织培养的技术程序母

部分,

种子亦可)

消毒处理

→接

完整植

株培养基的组成

糖类

多种无

机盐类

微量元

氨基酸

、酰胺、嘌呤

维生素

生长素

类和细胞分离

素类

加物:如

椰子汁、

酵母提取

液、水

解酪蛋白

、麦芽浸

液、马

铃薯、香蕉等

0

5

~1

胶等

的即为静

止培养的

固体培养

基,不

加凝固剂

为悬浮培

养的液体

培养基。母

液名

称药

品规

量(mg)扩

数称

量(mg)母

积(

ml)配

1升

培养

母量

ml)大

量元

素NH4

NO3KNO3KH2

PO4

CaCl2

2H2

O

MgSO4

7H2

O1650190017044037010165019001704403701000100微

量元

素22.38.66.20.830.250.0250.025100223086062083252.52.51000MnSO4

4H2

O

ZnSO4

7H2

OH3

BO3KINaMoO4

2H2

O

CuSO4

5H2

O

CoCl2

6H2

O铁

盐FeSO4

7H2

O

Na2-EDTA27.8037.301002780373010001010甘

胺素VB

哆素VB烟

酸16有

机元

素20.10.50.51002001050501000激

素100100100100101001000吲

酸IAA

6-苄

呤6-BA

酸IBA

NAAMS培养基母液配方表培养基母液的配制

用1

000毫升的量杯,取蒸馏水800-900毫升。

按母液名称,配方中的药品和称取量,称完一种药品倒入量杯中,用

玻棒搅拌,完全溶解后再加入下一种药品,不然有的药品碰在一起会

发生化学反应。一种母液的药品全配完后,缓缓加蒸馏水,用量筒定

容到1

000毫升,装在小口容量瓶中置于冰箱里保存。按同样的方法继

续称量配制下一种母液。其中大量元素、铁盐和肌醇用扭力天平称,

其它的药品用分析天平称。

素的溶

解很

特殊,

称好后

装入小

烧杯,

6-BA

3-5

1N

的盐

IAA

IBA

NAA

1N

的氢

氧化钠

溶解。

溶解后

的激

素用量

容到1

000毫升。装在小口容量瓶中置于冰箱里避光保存。培养基的配制

制培

养基

时,

先加

入约

配制量

1/2

蒸馏水

,待

琼脂

和蔗

糖溶

化后

再加入母液:大量、微量、铁盐、有机、肌醇和激素,最后定容到配制

量,用1

N的

NaOH溶液调节

PH到植物需要的酸碱度;培养基制作量大可以

冷灌装,培养基制作量小可以热灌装。

把配制好培养基分装在培养瓶中,用耐高压的塑料膜或塑料盖盖好,放

于高压灭菌锅中,加热到有蒸气大量冒出时,关闭放气阀,此时,锅内

温度开始上升,当温度达到1

20℃时,消毒

15-20分钟后,关闭电源,这

候,

锅内

压力

和温度

逐渐

下降

,当

压力降

0,

手提

式或

立式

灭菌

度降

0℃,

卧式

压力

锅温

度降

80℃

时,

慢慢

打开

放气

阀,

排空

气,最后在缓慢打开灭菌锅,把培养基取出,放于干燥无菌的室里冷却

备用。造成培养基污染的因素

培养基和各种器械灭菌不彻底

培养基密封不严

培养基摆放条件潮湿和有菌

接种室和培养室内潮湿和有菌

外植体带菌

操作人员操作不规范

培养物摆放时间过长

灭菌室、培养基储藏室、接种室和培养室周围环境不清洁和潮湿。培

养过

程中

污染

的造

成的

危害

植物组织

培养过程

中用到的

培养基含

有丰富的

营养成

分,

利于培养

物的生长

,然而各

种杂菌

同样也可

以在上面

生长。所

以植物组

织培养过

程中污

染现象经

常发生。

个环节

控制不好,都

将造成损失。

养基一旦

被污染,

迅速生长

的各种

杂菌不但

会和培养

夺营养,

而且这些

杂菌生长

的过程

中会生成

大量对培

有害的物

质(毒素

),导致

培养物

迅速死亡

。扩散开

就成系

统污染,大量

的组培苗将毁

于一旦。培

养过

程中

污染

的控

制措

进出培养基储藏室、接种室和培养室人员首先要用肥皂洗手,然后再换

鞋、帽、衣服。

养基灭菌要彻底,取拿和摆放培养基动作不能过大,避免培养基弄到

瓶口造成污染。

增殖的无性繁殖体系一定要保证无菌

转接操作要规范,避免人为带入污染

培养基储藏室、接种室和培养室要保持清洁干净和干燥、密封,并每周

进行消毒灭菌。

培养瓶封口要严密,以免培养时间过长污染

尽量避免培养物摆放时间过长。

灭菌室、培养基储藏室、接种室和培养室外围尽量保持清洁干净和干燥。培

养条

营养:

选用适宜的培

养基。

温度

:对大多数

植物组织20

~28℃即

可满足生长所

需,其中2

6~27℃最

适合。

光:

组织培养通

常在散射

光线下进行

。光的影响

可导致不同

的结果。有

些植物组

织在暗处生

长较好,

而另一些植

物组织在光

亮处生长较

,但由愈

伤组

织分

化成器官时

,则每日

必须要有一

定时间的光

照才能形成

芽和根

。有

些次

生物质

的形成,光是

决定因素。

渗透

压:渗透压

对植物组

织的生长和

分化很有关

。在培养

基中添加盐

、蔗

糖、

甘露醇和乙

二醇等物质

可以调整渗

透压

。通常

1~2个大

气压可促进

植物

组织

生长,2个

大气压以上

时,出现生

长障碍,6

个大气压时

植物组织即

无法

生存。

度:

一般

植物

织生

长的

最适

p

H为

5~

6.

5

。在

培养

过程

中p

H可

发生

变化,

加进磷酸氢盐

或二氢盐,可

起稳定作用。

通气

:悬浮培养

中细胞的

旺盛生长必

须有良好的

通气条件

小量悬浮培

养时

巨常

转动或振荡

,可起通

气和搅拌作

用。大量培

养中可采用

专门的通气

和搅

湿

:保持在40%一下

外植体的选择顶

易发生

遗传变异,但

取材有限);茎段(

采用嫩茎的切

段促进腋芽萌

发,取材容易

);叶

株,取

材容易,操作

方便,但易发

生变异);花球和

花蕾;种子、

根、块根、块

茎、花瓣等。外

选择实例外

植体

消毒

0.1%

去泥

土等

颗粒

70-75

30

-1

利于

植物

表面

的浸

湿

5-20

NaClO

1滴

)或

0.1-0.2%的升

汞,

表面

消毒

5-10min

无菌

水冲

洗至

3次

1cm的

1cm的

部分外植体消毒后接种初代培养

代培

养旨

在获

得无

菌材

料和

无性

繁殖

系。

即接

某些

外植

体后

,最

初的

几代

培养

含有

较多

的细

胞分

裂素

和少

量的

生长

素。

上组

织、

胚状

体和

原球

茎等

。种子无菌萌发种

子系无

系初代培养无

系初代培养无性系初代培养无

系初代培养无

系初代培养顶

芽的发育

型繁殖

:采用外源的细胞分裂素,可促进使具有顶芽或没有腋芽

的休眠侧芽启动生长,从而形成一个微型的多枝多芽的小灌木丛状的

结构。在几个月内可以将这种丛生苗的一个枝条转接继代,重复芽苗

增殖的培养,并且迅速获得更多的嫩茎。一些木本植物和少数草本植

物也可以通过这种方式来进行再生繁殖,如月季、茶花、菊花、香石

竹等等。这种繁殖方式不经过发生愈伤组织而再生,所以是最能使无

性系后代保持原品种的一种繁殖方式。

尖培

:是微型繁殖较为特殊的一种方式。它采用极其幼嫩的顶

的茎

尖分

生组

织(

0.1-0.5mm

作为

外植

体进

行接

种。在

实际

中,采用包括茎尖分生组织在内的一些组织来培养,这样便保证了操

作方便以及容易成活。不

定芽

的发

通常经脱分化过程,形成愈伤组织的细胞,然后,经再分化,即由这

些分生组织形成器官原基,它在构成器官的纵轴上表现出单向的极性

(这与胚状体不同)。多数情况下它形成芽。

另一种方式是从器官中直接产生不定芽,有些植物具有从各个器官上

长出不定芽的能力如矮牵牛、福禄考、悬钩子等。当在试管培养的条

件下,培养基中提供了营养,特别是提供了连续不断植物激素的供应,

使植物形成不定芽的能力被大大地激发起来。许多种类的外植体表面

几乎全部为不定芽所覆盖。在许多常规方法中不能无性繁殖的种类,

在试管条件下却能较容易地产生不定芽而再生,如柏科,松科,银杏

等一些植物。许多单子叶植物储藏器官能强烈地发生不定芽,用百合

鳞片的切块就可大量形成不定鳞茎。

在不定芽培养时,也常用诱导或分化培养基。用靠培养不定芽得到的

培养物,一般采用芽丛进行繁殖,如非洲菊、草莓等。珠

芽体细胞胚的发生与发育

苗。但它是由体细胞发生的。

浮培养的细胞中产生。三棱栎胚状体10继代与增殖培养

使

之越

来越

多,

从而

发挥

快速

繁殖

的优

势。

何级

数增

加的

过程

。如

果以

2株

为基

础,

10代

将生

成2

株苗

球茎

等。无

性系生根培养

使

1/2

1/4

,并

NAA

IAA

IBA

等)。生根培养生

根炼苗

试管内生根后与种植于大田之前的壮苗过

渡阶段。

为了成功地将组培苗移栽到外界环境中,

使组培苗适应自然界的环境条件,炼苗就

成为了一个链接。

管苗移栽过程中,由异养→自养,恒温

→温

,无菌→有菌,弱光→强光,高湿

→低

湿

。炼苗

苗是

组培

苗在

瓶内

生根

后与

移栽

之前

的壮

苗过

阶段

。一

般一

周至

两个

月。

了成

功地

将组

培苗

移栽

到基

质环

境中

,使

组培

适应

出瓶

的环

境,

炼苗

就成

为了

一个

很重

要的

接。

苗的

条件

:一

般在

塑料

大棚

中进

行,

要求

上层

遮光

网,

下面

有摆

放组

培苗

的架

子,

地面

防潮

棚尽

量密

封。移栽

苗练好后,开盖取出瓶中的种苗,清洗基部

培养基,栽于基质。

管苗移栽是由异养→自

养,恒温→温

差,

→有菌,弱光→强

光,高湿→低

湿。移

注意事项

选择适

宜的基质,基

质要求疏松透

气,富含有机

质,基质要

提前消

毒处理;

组培苗

清洗后要避免

脱水,种苗及

时取及时栽;

移栽需

注意的关键问

题是温度、湿

度和光照。一

般组培苗移栽需要

大棚设施,栽

后要及时盖膜

保湿,并注意

使用遮光网,

减少光

照过强灼伤幼

嫩的种苗。组织培养在生产中的应用1、

业2、

业3、

艺4、

药5、

究…

…实例1:无性繁殖

线

培繁育及规范

化种植关键技

术研究与示范金线莲组织培养金线莲的分类地位

线

Anoectochilus

roxburghii▲

属多

年生

草本

植物

,主

要分

布在

里兰

卡、

尼泊

尔等

国家

。其

叶脉

如金

线

网状

,故

名“

金线

”,

叶基

部鞘

状包

质厚

实挺

拔似

莲,

名“

莲”

线

、金

丝草金线莲的用途●

线

素有

“金草”的美

称。干燥全草

是我国传统的

珍贵药材,

解毒、消炎止

痛之功效,多

用于治疗糖尿

病、高血脂、

等疾病。●

线

富含

多糖,强心苷

类、有机酸、

甾体化合物、

黄酮类化

物碱、微量元

素含量、氨基

酸等;金线莲的用途●

具有

较强的生物活

性,是非常有

前景的抗肿瘤

药物或辅助抗

肿瘤药物;

具有

抗衰老,提高

机体免疫能力

的作用;●

含量总含量

以及8种人

体必需氨基酸

的含量均高于

国产西洋参和

野山参;

研究证实,金

线莲全草水煎

液具有明显的

降血糖作用;●

对肝损伤

具有显著的保

护作用,并具

有良好的降压

作用,还有保

护血管内

善血管内

皮功能的作用

。●

线

莲强心甙

类成分薄层层

析的结果表明

,野生、组织

培养、栽培的

金线莲均

类成分,

为金线莲强心

功能提供了依

据●

此外,金线莲

因株型小巧、

叶型优美、叶

脉金黄成为观

赏价值极高的

室内观叶植物,具

广

的开发前景。市

景●

,随

着生活水平的

提高,人们对

金线莲的需求

日益增加,但

野生状态下

线

生长缓慢,无

法满足市场的

的需求,加之

自然环境的不

断破坏,导致

线

资源极度匮乏

。●金线

莲在国内外的

发展处于初级

阶段,目前栽

培主要集中在

福建,台湾,

广东、

广

西

南有少量的零

星栽培。●

面上,金线莲

制剂只有用于

肺癌早期治疗

“三安胶囊”

、治疗手足口

病的

线

莲喷雾剂(外用

)”等少量中成药

自制产品。目前市场上的金线莲主要以初

、干品、保健

茶等

3种形

式出售。金

线

织培养意义●

线

莲由于

经济价值较高

,遭人为过度

采挖与生境破

坏严重,野

外种群分布及

数量极少,已

列入国家二级

保护红色名录

,实

种群植物。●

线

莲种子

微小,且发育

不健全,天生

无胚乳,自然

萌发

。可用分根或

扦插繁育,但

繁育系数较低

。利用组织

快速繁殖,对

种质资源的保

存、药用和观

赏提供大量

重要意义。发

间金

线

于珍稀

濒危中药材,

以前的种植模

式以野生

主,其长势慢

、产量低。目

前通过对金线

莲野生

源引种驯化及

选育,加上组

培快繁、设施

栽培等

段应用,集成

金线莲田间规

范化种植关键

技术

线莲产业发展

壮大已变成现

实。金线莲组培步骤选择外植体材料预处理配制培养基接种和培养组培苗移栽选择外植体幼

的顶芽和侧芽外植体消毒处理先

用0.5%的

水浸

泡10分

钟,然后用流

水冲洗干

用蒸馏水冲洗

,拿到超净台

上,用剪刀或

手术刀

切)成含1~2个节的顶芽或

腋芽,

75%酒

30s

,

移入漂白

粉的饱和液或

0.05~0.1%升

10分钟,

取出后用无菌

水冲洗3~4次

,再用无菌滤

上的水分吸干

,接种于准备

好的培养基中

。配

基1

MS为基础培养基。2

据培养基配方,提前配制好母液。理出培养基表,

序称取

脂、蔗糖等固体,以及大量元素、微量元素、铁盐、有机物和

素等溶液,然后加入蒸馏水定容,搅拌均匀或加热溶化琼脂

3

1N的HCl

或NaOH调整pH值至5

.84

培养基倒入培养瓶中,扣上盖子,送入灭菌锅中高温消毒。接种与培养条件

种:

在超

净工

作台

上,

将无

菌的

材料

切成

小段

4

-10

点;

如果

是外

植体

,一

般一

个培

外植

药棉

或盖

子将

培养

瓶盖

紧;

20-30

℃,

光照

1000-2000LX

。培

养1、

与分

化:消毒处理

后的外植体,

接种到设计好

的诱导

,经过初代培

养,获得无菌

的外植体,然

后会分化

。2、

培养

:增殖是组培

的重要阶段,

为了扩大繁殖

系数,

培养,分株或

切段转入增殖

培养基中,增

殖培养基

导分化培养基

上进行改良。3、

培养

:继代培养形

成的不定芽、

侧芽,一般没

有根,

生根培养基上

进行生根培养

才能获得健壮

的根系和

株。组

栽1、

苗从

无菌、低光照

、恒温、100%湿

稳定环境进入

境,必须进行

炼苗阶段。移

植前,先将生

根培养瓶置

7-30天,用遮光网

调节光照强度

,光照逐渐增

强。2、

时,

取出小苗,用

自来水将根系

上的营养基冲

洗干

入已准备好的

消毒好的基质

中。3、

后要

适当遮荫,加

强水分管理,

保持较高的空

气湿

湿度90%左

,但基质不宜

过湿,一般基

质保持50-

60%,

易烂苗

。实例2:种子繁殖兰科植物种子无菌萌发兰

位☆

俗称兰花,

是有花植物中

的最大家族之

一。全球

700余

20000余

种,中国170余属

1200余种。☆

具有重要的

生态价值和经

济价值,集药

用、观赏

。☆

,由于盲目

采集和不合理

的开发利用,

特别是过度

贸易,导致野

生兰科植物遭

受严重破坏,

尤其是兜兰

兰中的地生兰

类,更是遭到

灭绝性的破坏

。部分已成

种群。其中有

许多经济价值

较高的是我国

特有种。▲▲▲种

理种

生命

周期

中唯

一在

自然

情况

下可

是基

因流

动的

具体

表现一

否有

足够

的种

子经

种群

散布

后,

,在

适宜

的条

件下

形成

幼苗

,这

大至

关重

要特

须采

取特

殊的

手段

,满

足种

子萌

助特

殊种

子完

成生

活史

。兰

科植

,人

为干

预实

属必

然。种

眠种

子成

熟后

,需

要经

过一

定时

间的

沉睡

,才

能萌

发。

:一

坚厚

而不

透水

的果

皮和

种皮

,或

发的

物质二

时胚

尚未

成熟

,或

形态

上已

经成

熟,

理变

化即

后熟

,大

多数

植物

种子

完全

率,

也某

些植

物的

成熟

种子

萌发

率不

。种

件1、

湿

度2、

度3、

照4、

子休眠方

理★

方法,人工

处理种子,提

高种子萌发率

,是促

使

子萌发的关键

因素兰

萌发

培养

基1

、培

MS、改

良M

S、

Nistch

N6

RE

。添

2

.0%~3.0%

糖,0.6%~0.9%

的琼

脂,pH5.2~5.8

往因

品种

而异

。2

、添

子汁

、香

蕉、

马铃

薯等

,添

加物

的种

过预

试验

确定

。3

、活

附酚

类物

质,使

酚氧

化酶

与过

氧化

有效

地防

止褐

变杓

Cypripedium★杓兰属是兰科植物中的一个重要观

赏类群

,因其

花的唇瓣特化为一“兜”,状似拖鞋

,故园

艺上将

其与兜兰属植物合称“拖鞋兰”。该

类植物

花形奇

特,花色艳丽,深受人们喜爱。★

杓兰属植物在全球约有4

7

种,全部为陆生种

类,主

要分布在

东亚、

北美、

欧洲等

温带地

区和亚

热带山

地。

我国有杓兰3

2

种,其是中2

4

种中国特有种,云

南有1

7

种,主要分布于横断山区的高山上,

同时该

地区也

全国杓兰物种丰富度最高的地区

。杓

Cypripedium

子无

菌播

种★

一般在受精后5

-12

个星期胚就有萌发能力,多

数杓

兰以授粉后第八周为适宜的采种时间★

有报道说杓兰属植物的种子经

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