第四章 植物器官培养.ppt

1、,第四章 植物器官培养技术,1,植物器官培养（Organ Culture）是指离体条件下对植物体的不同器官进行培养，并再生植株的过程，主要包括离体根、茎、叶、果实、种子、花器官的培养。 其中离体茎的培养（包括茎尖、茎段及节间）和叶片培养（包括叶片和叶柄）应用的较为广泛。,一、植物器官培养及类型,2,外植体,愈伤组织,脱分化,再分化,体细胞胚,器官发生,植株,植株,单极器官,两极性,图1 外植体形态发生形成完整植株的途径,3,茎尖培养（shoot tip culture）是指对植物顶端的原分生组织和它衍生的分生组织的培养。 茎尖培养包括广义和狭义两个方面，狭义上指小到10100 m的茎尖分生组织

2、，广义上指大到几十mm 的茎尖或更大的芽。一般材料体积小或不带叶原基的茎尖分生组织培养越困难，成苗所需时间较长，而培养材料体积大越，成苗速度越快。,二、植物茎尖组织培养,4,茎尖培养在植物组织培养中广泛应用，主要用于种苗快速繁殖，进行脱毒苗的生产，品种改良和基础理论研究。 如在蝴蝶兰、非洲菊、凤梨等花卉种苗的种苗快速繁殖以及草莓、香蕉、马铃薯等脱毒种苗的生产中广泛应用。,5,图2 植物茎尖培养过程,6,图3 植物茎尖分生组织培养,7,1、起始培养阶段（Initiation） 2、增殖培养阶段（Multiplication） 3、生根培养阶段（Rooting） 4、驯化移栽阶段（Acclimat

3、ization）,茎尖培养的阶段划分,8,起始培养阶段为无菌体系的诱导和建立过程。主要受外植体、培养基以及环境条件等的影响。,（一）外植体（explant）的起始培养,图4 无菌系的建立,9,图5 蝴蝶兰花梗腋芽的切割和接种,10,A、选取适宜的基因型（品种）； B、选取适宜的茎尖外植体； C、流水冲洗外植体； D、外植体切割、分离及灭菌处理；75乙醇和0.1%的HgCl2。 E、外植体接种于诱导培养基；添加细胞分裂素。 F、 环境条件控制促进外植体的生长。,1、起始培养的一般过程：,11,表1 常用表面灭菌剂使用浓度及灭菌效果,12,A 细胞分裂的启动； B 细胞增殖； C 组织和器官的形成

4、。,2、接种茎尖外植体的生长过程,13,A 腋芽萌发进行增殖； B 脱分化形成不定器官； C 脱分化形成形成胚状体； D 脱分化形成愈伤组织。,3、离体茎尖的发育方向,14,（1） 外植体因素：遗传基础及生理影响 （2） 培养基组成：矿物盐类、微量有机成分、生长调节物质、碳源、琼脂、活性炭、酚类化合物、多胺等。 （3） 培养条件：光照、温度、湿度,4、影响茎尖外植体起始培养的因素,15,（1）外植体 外植体种类及基因型 外植体供体植株和外植体的生理状态 外植体大小 外植体的极性,16,单子叶植物不易诱导器官发生。 b. 木本植物较难诱导。 c. 存在基因型差异（如番茄29%63%） d. 开始

5、生长季节取材容易诱导。,17,外植体大小： 外植体越小成苗能力越弱，较大的外植体增殖较快。 外植体极性： 当外植体以形态学的基部接种于培养基上时，从远离基部的表面诱导出芽、苗数目较多。,18,图6 茎尖分生组织示意图,virus-free tissue,19,（2）培养基 A 培养基类型: MS、B5、White B 碳 源的影响: 蔗糖、葡萄糖等 C. 植物生长调节物质 细胞分裂素、生长素类、赤霉素类及其他,20,a.部分植物单独使用细胞分裂素（CTK）可以形成 无根苗 b.部分植物无根苗的形成需要细胞分裂素和生长素配合使用。 c. 外源CTK与生长素必须维持适当比例以改变内源激素平衡，促进

6、器官发生。 d. 不同细胞分裂素对分化的作用效果不同。,21,赤霉素类 赤霉素与促进细胞伸长和开花反应，组织培养条件下只在少数植物上对芽的诱导有促进作用。 如马铃薯、甜菜、樱桃等。,22,其他有机化合物： 腺嘌呤衍生物具有促进器官分化作用。 椰子汁等物质也具有促进分化的功能。,23,A 光照 通常10005000 Lx 16 小时光照。 非洲菊1000 lx ，洋葱 16小时，马铃薯连续光照，葡萄要求短日照。 光质也影响芽的再生，蓝光有利于芽器官发生，烟草实验，而红光有利于根的发生。,（3） 培养条件及其他因素,24,B 温度 大部分植物要求25 oC，少数要求较低温度（15 20 oC）或较

7、高的温度（30 oC ） 如菖蒲、水仙、洋葱、龟背竹等。 变温处理对有些植物器官发生有促进作用，如豌豆。,25,C、 培养基其他因素： 如活性炭（Activated Charcoal）、酚类物质（Phenolic compounds）、pH值、继代培养次数（subculture）、渗透压等。,26,（二）无菌苗的增殖,1、增殖培养过程： 增殖培养过程是促进无菌苗数量增加的过程。主要通过芽增殖芽的过程进行。,27,图6 蝴蝶兰无菌苗的增殖培养,28,图7 玉簪无菌苗增殖培养,29,（1）细胞分裂素浓度直接影响增殖的效果，通常使用浓度低于起始培养阶段。 高浓度细胞分裂素会导致植株玻璃化（Vitri

8、fication）等现象的发生，过低的浓度会影响增殖速率，因此应选择适宜的浓度。 （2）添加少量的生长素，如NAA或IAA有利于维持无菌苗适宜的激素平衡，促进增殖。,2、影响增殖的因素,30,（3）增殖阶段要给予外植体适宜的温度和光照条件，才能保证其旺盛的增殖过程。 （4）增殖培养阶段要注意及时转接，否则生长变弱。,31,图8 蝴蝶兰和冬青的无菌苗增殖生长状态,32,（1）小型化和无效苗 激素浓度过高导致无效苗增加。可以通过降低细胞分裂素浓度克服。 （2）玻璃化现象 琼脂用量低，相对湿度大，激素浓度高，温度高等导致玻璃化。,3、增殖培养中的常见问题,33,（3）变异问题 继代次数过多或由愈伤组

9、织途径形成的无菌苗的连续增殖；激素条件不适宜等易导致变异。 （4）污染问题 转接前未将污染材料分出造成交叉污染；培养环境无菌程度低。,34,增殖培养阶段形成的无根苗在适当的条件下诱导形成不定根的过程.,（三）生根培养阶段 (Rooting),35,（ 1）矿质营养： 76%的植物可以在MS, 1/2MS, 1/3MS培养基上正常生根。低盐有利于生根（White, Knop），提高Ca浓度有促进作用。 （2）碳源的影响 多数植物在2030gL-1蔗糖有利于生根。 无蔗糖生根减少，浓度影响根重。,1、培养基成分对不定根形成的影响,36,A. 生长素类：通常为生根必需；IBA、NAA等,（3） 植物

10、激素及生长调节物质,B. 细胞分裂素： 通常有抑制作用；,C. ABA 和 GA：ABA/GA3高比值促进生根。,37,图9 不同生长素对番茄生根的影响,38,图10 不同IBA浓度对番茄生根的影响,39,（1）温度： 21-30 oC 对多数植物有利。 （2）光照因素:黑暗条件利于生根。,2、培养条件及其他因素的影响,40,1、透气锻炼： 逐渐打开瓶口，增加适应性，37天。 2、洗去培养基： 生根苗培养基中由于带有蔗糖而易滋生细菌和真菌。,（四）生根苗的驯化移栽,41,3、选择适宜的驯化基质： 透气保水性要好。蛭石、泥炭、珍珠岩等。 4、无菌苗移栽： 驯化锻炼的无菌苗栽植于基质中。水分要浇足

11、，注意保湿，也要注意透气。,42,温度：低温季节提高根部温度。促进新根形成；高温季节注意降温。 湿度：成活前均要注意保湿，防治水分蒸腾。可以采取喷雾加湿。 光照：前期适当遮荫，保持弱光条件，成活后逐渐加强。 水分：移栽时浇足水，以后适当控制，不干不浇。 营养：组培苗新根形成前不施肥，成活后补充营养，采用营养液或复合肥等。,5、移栽后的环境条件控制：,43,图11 组培苗驯化移栽,44,图12 利用驯化装置进行无菌苗驯化,45,图13 玉簪无菌苗移栽和生长状况,46,图14 凤梨组培苗工厂化生产,47,对离体的叶片外植体进行培养，并再生出完整植株的过程。 培养过程主要包括：愈伤组织诱导；不定芽分

12、化；无菌苗增殖及生根等。,三、叶片离体培养：,48,图15 叶片离体培养过程,49,图16 花烛叶片离体培养及植株再生,50,诱导接种的叶片外植体脱分化形成愈伤组织的过程。愈伤组织的形成通常经历诱导期、分裂期和分化期等阶段。 生长素及细胞分裂素对愈伤组织的形成具有促进作用。 高浓度生长素及适当浓度的细胞分裂素可以促进愈伤组织的形成。,（一）愈伤组织诱导,51,由脱分化形成的愈伤组织细胞分化出不定芽及不定根的过程。 分化过程受细胞分裂素/生长素比值的影响。较高的细胞分裂素/生长素易诱导不定芽的形成，较低的比值易诱导不定根的发生。 通常添加高浓度的细胞分裂素，降低生长素浓度或去除。,（二）不定芽的分化：,52,分化形成的不定芽切下后，