植物组织培养的基本原理-精选文档
植物组织培养的基本原理
植物组织培养的 基本原理
• 知识目标
• 1、学习了解组织培养的基本理论； • 2、掌握分析组培问题的必要理论知识。
• 技能目标
• 了解提高组培苗遗传稳定性的措施。
任务一 细胞的全能性和植物的再生性
• 一、植物细胞的全能性
• 细胞的全能性，是指植物的每个细胞都具有该植物的 全部遗传信息和发育成完整植株的能力。细胞全能性 的实现只有在适当条件下才能表达出来，植物细胞全 能性的表达要经过一个从分化状态到脱分化的愈伤组 织（或悬浮细胞）的中间形式，然后进入再分化和再 生过程。
• 二、植物细胞的分裂和分化
• 植物体的个体发育，是植物细胞不断分裂、生长和分化的 结果。
• 细胞分裂是活细胞繁殖其种类的过程，是一个细胞分裂为 两个细胞的过程。分裂前的细胞称母细胞，分裂后形成的 新细胞称子细胞。通常包括细胞核分裂和细胞质分裂两步。 在核分裂过程中母细胞把遗传物质传给子细胞。在单细胞 生物中细胞分裂就是个体的繁殖，在多细胞生物中细胞分 裂是个体生长、发育和
• 三、植物细胞脱分化与再分化
• 脱分化在植物中也普遍存在,如秋季落叶是其叶柄基部以分 化的薄壁细胞恢复分生能力，形成离层细胞的过程。
• 愈伤组织是指在人工培养基上经诱导后外植体表面上长出 来的一团无序生长的薄壁细胞。脱分化被认为是已有特定 结构和功能的植物组织，在一定的条件下，其细胞被诱导 改变原有的发育途径，逐渐失去原来的结构和功能而恢复 分生状态，形成无组织结构的细胞团或愈伤组织的过程， 称为植物细胞的脱分化，或者叫做去分化。
• 植物激素是由植物自身代谢产生的一类有机物质，是植物 细胞接受特定环境信号诱导产生的、低浓度时可调节植物 生理反应的活性物质。
• 一、常见植物激素
植物组织培养的基本原理
细胞 再分化
形态建成 完整植细胞脱分化的影响因素
1 损伤 2 生长调节剂 3 光照 4 细胞位置 5 外植体的生理状态
1.2.3 植物细胞的再分化
再分化（redifferentiatiation）：是指离体培养的
植物细胞和组织可以由脱分化状态重新进行分化，
动、植物细胞全能性的表现程度存在明显的 差异。
1.1.2 植物细胞全能性表现
植物细胞全能性表现根据细胞类型不同从强到弱:
营养生长中心 > 形成层 > 薄壁细胞 > 厚壁细胞(木
质化细胞) > 特化细胞(筛管、导管细胞)；
根据细胞所处的组织不同从强到弱为：
顶端分生组织 > 居间分生组织 > 侧生分生组织 >
的过程。
细胞分裂
幼年细胞
细胞分化
多细胞团
形态建成
完整植株
图1-1 高等植物细胞分化示意图
细胞分化的本质是基因选择性表达的结果
细胞分化的某些规律和机理
1 植物细胞的分化：生理生化分化、形态结构分化
2 植物在发育过程中细胞一直具有潜在的全能性
3 植物细胞分化的两个阶段：决定（ determination ） 、分化特征逐渐表现 4 极性（polarity） 5 生理隔离、机械隔离在细胞分化过程中的作用 6 细胞分裂对分化的作用 7 植物生长调节剂作用 8 细胞核染色体和DNA变化对细胞分化的作用
（1）先长芽，再长根，如小麦 （2）先形成根，再形成芽，如枸杞 （3）在愈伤组织不同部位分别形成芽和根，如 胡萝卜
（4）仅形成芽或根，如茶树
1.3.1.2 器官分化
2、器官分化的过程 （1）外植体经过诱导形成愈伤组织 （2）“生长中心”的形成 （3）器官原基及器官形成
植物组织培养所依据的原理
植物组织培养所依据的原理
植物组织培养的基本原理是通过人工控制营养培养基的成分和生长条件，使植物组织得以在无菌条件下生长和繁殖。
具体可分为以下几个方面：
1. 组织分化和再生能力：植物细胞具有一定的再生能力，可以在适当的培养基中通过分化再生成为新的组织或器官。
2. 营养培养基的配方：对于不同类型的植物组织，需要设计不同的营养培养基，使其能够提供必须的营养物质和生长因子，满足组织生长和分化的需要。
3. 温度、光照和湿度的控制：适宜的生长环境对于植物组织的培养非常重要。
温度、光照和湿度等因素需要仔细控制，以优化组织生长和分化过程。
4. 无菌技术：植物组织培养需要在无菌条件下进行，以避免细菌和其他微生物的污染对组织生长的影响。
因此，需要使用适当的无菌技术和设备来保证培养环境的纯净度。
基于以上原理，植物组织培养可以用于植物繁殖、遗传改良、组织工程等方面的研究和应用。
72.3植物组织培养的基本原理
（二）脱分化（Dedifferentiation）
遗留的胚性细胞。
能够产生不定胚（adventitious embryo）或不定芽 （adventitious bud）的体细胞
最典型的例子是落地生 根，其叶片周缘组织特定部 位中遗留的胚性细胞能够沿 着叶片的四周形成不定芽， 然后发育为具有根系的小植 株，脱落到地面。
时能从中分离出全能性的原生质体； • （3）旺盛的自我增殖能力，以便用这些愈伤组织建立大规模的愈伤组
织无性系； • （4）经过长期继代保存而不丧失胚性，有便有可能对它们进行各种遗
传操作。
外植体的再生途径
• 植物组织培养是把从植物体上切割分离的一个细胞、一种组织或一 个器官置于适宜的 营养和环境条件下，使之继续生长分化并发育 成完整再生植株的过程。在整个培养周期 中，植物材料要发生一 系列复杂的变化，包括外部形态特征上的变化及内在生理代谢特性 的变化等。
• 体细胞胚发生的途径可分为间接途径和 直接途径。间接途径是培养的材料在培 养条件下，首先形成产生愈伤组织，然 后在愈伤组织表面分化形成体细胞胚。 直接途径就是从外 植体某个部位直接诱 导分化出体细胞胚，如山茶种子的子叶 在培养中可直接从子叶基部的表皮细胞 上产生体细胞胚。
（三）再分化（Redifferentiation）
已经脱分化的细胞在一定条件下，又可经过愈伤组织或胚 状体，再分化出根和芽，形成完整植株，这一过程叫作再分化。
组织培养的过程，就是植物细胞的脱分化和再分化的过程， 而这一过程又是在细胞全能性的基础上进行的，是细胞全能 性发挥作用的结果。
四、细胞脱分化和再分化的条件
1、植物细胞的机械隔离和生理隔离（创伤） 2、激素的作用
1、植物细胞的机械隔离和生理隔离
植物组织培养的基本原理
植物组织培养的基本原理植物组织培养是指将植物的其中一部分（如种子、茎、叶片等）无菌的放入含有合适培养基和激素的培养容器中，经过合适的条件下培养，使其细胞分裂、分化和发育，以获得较高的再生率和较好的生长状态。
植物组织培养的基本原理可以总结为以下几点：1. 细胞分裂与分化：组织培养的首要任务是获得大量再生植株，这需要通过控制培养基中激素的浓度来促进细胞分裂和分化。
激素可以刺激细胞增殖，不同的激素对于不同的植物种类有不同的效果。
例如，生长素（auxin）能够促进根系的形成，而细胞分裂素（cytokinin）则能促进茎、叶的生长。
2.培养基的营养成分：培养基是植物组织培养的重要基础，它提供了植物生长所需要的营养成分。
培养基中通常包含无机盐、有机物质、糖类和维生素等。
无机盐提供了植物生长所需的各种离子，有机物质提供了能量和碳源，糖类是能够被植物利用的碳源，而维生素则是植物生长所必需的辅助物质。
3.环境条件的控制：植物组织培养需要在无菌条件下进行，因此需要通过合适的培养器具和适宜的培养环境来保持无菌状态。
通常会在特定的培养室中进行操作，室内设置灯光、温度和湿度等环境条件。
光照是植物进行光合作用的必须条件，适宜的光照条件能够促进植物生长。
温度和湿度的控制对于植物的生长和发育也至关重要。
4.植物生长调节剂的使用：植物生长调节剂是植物组织培养中的重要工具，它们可以促进或抑制植物的生长和发育。
不同的激素在植物组织培养中起到不同的作用。
如前所述，生长素能促进根系的形成，而细胞分裂素则能促进茎、叶的生长。
通过合理地使用激素，可以控制植物在培养过程中的分化和形态。
5.植物的再生能力：不同植物种类的再生能力不同，一些植物种类具有较高的再生能力，可以较快地形成新的组织和器官。
而其他一些植物种类则需要通过调整培养条件和激素浓度等因素来提高再生率。
具体的培养方法需要根据不同的植物种类进行调整和改良。
总之，植物组织培养是通过控制培养基、营养成分、激素和环境条件等因素，促进植物细胞的分裂、分化和再生，从而实现植物的大规模繁殖和研究。
植物的组织培养的原理
植物的组织培养的原理
植物的组织培养是指将植物的组织（如幼芽、茎段、根尖等）在无菌条件下培养，并利用培养基中的营养物质和植物生长激素来促进其生长和分化。
其原理主要包括以下几个方面：
1. 选择合适的植物材料：通常选择健康的、无病毒和无真菌感染的组织作为培养材料。
可以使用鲜花、叶片、茎段、根尖等植物组织。
2. 无菌条件：组织培养需要在无菌条件下进行，以防止细菌、真菌和病毒等微生物的污染。
常用的无菌技术包括灭菌、无菌操作台和培养器的无菌处理等。
3. 培养基的配制：培养基是培养植物组织所需的营养物质的来源，通常由无机盐、有机物、碳源和植物生长激素等几个组成部分构成。
培养基的配方可以根据植物的不同需求进行调整和优化。
4. 植物生长激素的添加：植物生长激素是影响植物生长和分化的关键因素。
常用的激素包括生长素、激动素和细胞分裂素等，它们的浓度和比例可以调整植物组织的增殖和分化过程。
5. 培养环境的调控：温度、光照和湿度等环境因素对植物的组织培养也有一定影响。
不同植物组织需要不同的环境条件来促进其生长和发育。
通过以上原理的综合作用，可以实现植物组织的体外培养，从而实现植物的繁殖和研究等应用。
植物组织培养用的原理
植物组织培养用的原理
植物组织培养是一种无性繁殖的方法，通过体外培养植物组织和细胞，使其不断分裂和再生，最终形成完整的植株。
它的原理主要包括组织培养基、激素和外界环境等因素。
1. 组织培养基：植物组织培养基是一种含有多种营养物质的培养基，提供了植物生长所需的各种养分。
培养基中通常含有碳源、氮源、矿质盐等物质，这些物质能够提供植物正常生长所需的能量和元素。
2. 激素：植物组织培养中常常会添加一些植物激素，如生长素、细胞分裂素、愈伤组织素等。
这些激素能够调节细胞的分化和再生，促进植物组织的生长和扩增。
3. 外界环境：植物组织培养需要提供适宜的培养条件，包括适宜的温度、光照、湿度和气体氛围等。
这些环境因素能够影响植物细胞的生长和分化，进而影响植物组织培养的成功率。
通过合理地控制以上因素，植物组织培养可以实现对植物组织的再生和快速繁殖。
这种方法可以用于植物病毒检测、新品种选育、基因转化等领域，具有重要的科研和应用价值。
植物组织培养基本原理
种质保存
通过离体保存植物组织和细胞 ，可以长期保存珍稀、濒危和 具有重要经济价值的植物资源 。
遗传转化
利用植物组织培养技术结合基 因转移技术，可以将外源基因 导入植物细胞，实现基因改良 和品种创新。
基因编辑
通过植物组织培养技术获得基 因编辑的细胞或植株，可以深 入研究基因功能和表观遗传学
机制。
02
植物细胞全能性
细胞全能性的概念
01
细胞全能性是指植物的任何一个 细胞都包含该物种的全套遗传信 息，具有发育成完整个体的潜在 能力。
02
细胞全能性的概念是植物组织培 养技术的理论基础，它揭示了植 物细胞具有的潜在发育能力。
细胞全能性的表现
在适宜的条件下，植物的任何一个细 胞都可以被诱导分化，形成完整的植 株。
解决方案
选择适宜的外植体，严格消毒，定期更换培养基。
解决方案
采用无激素培养基，简化成分，提高可重复性 。
问题
外植体褐化、污染。
玻璃化现象。
问题
解决方案
优化培养条件，降低激素浓度，改善培养环境。
植物组织培养技术的发展趋势
基因编辑技术
利用CRISPR-Cas9等基因 编辑技术，实现植物性状 改良。
3D生物打印
05
植物组织培养中的细胞分化与形态建
成
细胞分化的调控机制
基因表达调控
01
细胞分化过程中，特定基因的表达被激活或抑制，从而决定细
胞的类型和功能。
激素调控
02
植物激素在细胞分化过程中发挥重要作用，如生长素和细胞分
裂素可以促进或抑制特定类型的细胞分化。
细胞间信号传导
03
细胞间通过信号分子进行信息交流，影响细胞分化的方向和进
植物组织培养的基本原理
植物组织培养的基本原理
植物组织培养是一种无性繁殖技术，利用植物的组织和细胞
在适当的培养条件下，通过细胞分裂和再生组织的形成，实现
植物的繁殖和繁衍。
1.组织选择：选择适当的种植物材料作为组织培养的起始材料，常用的包括茎段、叶片、花蕾等。
2.组织预处理：将选择的植物组织进行消毒，去除外部污染物，并保持组织的完整性。
常用的消毒方法包括浸泡、清洗、
酶解等。
3.培养基配制：根据植物组织的特性和培养的目的，配制适
合的培养基。
培养基中包含了植物所需的营养物质、激素和其
他辅助物质。
4.组织接种：将处理后的植物组织放置于培养基上，使组织
接触到培养基上的营养物质和激素。
5.培养条件控制：将接种后的培养皿置于合适的培养环境中，包括温度、光照、湿度等条件的控制。
6.培养过程管理：定期观察和转移培养皿，确保培养组织的
生长和分化。
7.再生植株移栽：在组织培养成功后，可以将再生的植株移
栽到土壤中，继续生长和发育。
植物组织培养的基本原理
脱分化（Dedifferentiation）：已分化的植物细胞 要表达全能性,必需先脱分化,使细胞恢复到胚性阶段。 生长素尤其是2,4-Ｄ对脱分化具有重要作用。
2,4-Ｄ浓度高时,诱发不均等分裂；而浓度低时,只 诱发均等分裂。一旦发生不均等分裂,细胞就对生长素 失去敏感性,在无生长素的条件下能自发形成体细胞胚。
全能相对性的启发在离体培养的选材上，尽可能
选取分生组织的部位。
将实验目的与外植体生长发育状态(“决定”状态)
相结合，创造良好的离体条件。
合理使用生长调节物质。
二 、细胞分化（Cell differentiation）
1、概念
（1） 分化：是指植物体各个部分出现异质性的现象，
包括细胞分化、组织分化和器官分化。 （2）细胞分化：指导致细胞形成不同结构，引起功能 改变或潜在的发育方式改变的过程。 细胞分化是组织分化和器官分化的基础，是植株离 体再生的基础。
（3）器官水平再分化 ： 依起源不同，分器官型（Organ ）和器官发生型 （Organogenesis ）。
– 器官型：直接由外植体细胞形成器官原基，继而发育成
器官；
– 器官发生型：外植体先形成愈伤组织，再由愈伤组织产
生不同的器官原基。
（4） 植株再生：根和茎（包括其变态器官）或芽器官 的发生可使植株重建。
器官发生再生植株的方式大致有：
A 先形成芽，芽的基部后产生根； B 先形成根，根上再出芽；
C 愈伤组织的不同部位形成芽和根，然后形成微管束 组织把两者结合起来.
一些变态茎、叶器官，离体培养易于形成相应的变
态器官。
2、影响细胞再分化因素：
从理论上讲，在离体培养条件下经过再分化可获 得各种类型的细胞、组织、器官以及再生植株。但是 目前，还不能使所有植物的活细胞都再生植株。主要 原因是： （1）不同植物种类再分化的能力差异较大；
第一章组织培养基本原理和设施
根对生长素最敏感，在极低浓度下就可促进生长，其次是 茎和芽。
IAA(吲哚乙酸) 是天然存在的生长素，亦可人工 合成，其活力较低，是生长素中活力最弱的激素， 对器细胞中的IAA分解酶降解，受光也易分解。
特别在促进愈伤组织的形成上活力最高，但它强烈抑 制芽的形成，影响器官的发育。适宜的用量范围较狭 窄，过量常有毒效应。
生长素配制可先用少量95％酒精助溶。 2，4-D可用0.1mol／L的NaOH或KOH助溶。生长素常配成
1mg/ml的溶液贮于冰箱中备用。
• 注意：天然的生长素热稳定性差，高温高压或受光
细胞分化在植物形态建成中是一个核心问题，没有细胞 的分化就没有形态建成。
细胞分裂、生长、分化是生物体发生的三个基本现象。 细胞分化的结果：导致形态发生，从而形成不同器官，不 同器官又执行着不同功能。
植物的每个生活细胞具有全能性，但任何一个细胞在其整 个生活周期中，只能表达其基因库中的极小部分内容，而各 个细胞在不同的时间、空间和内外条件下，表达的内容是不 同的，因而就出现了机能和形态的差异。所以，分化也可说 是一个基因型的细胞所具有的不同的表现型。
2、植物细胞的分化
植物细胞分化是指导致细胞形成不同结构，引起功
能改变或潜在发育方式改变的过程。
植物细胞分化是多细胞生物体形态发生的基础。 植 物个体的发育是植物细胞不断分裂、生长和分化的结果。 在整个植物生长发育过程中，由于顶端分生组织活跃分裂 的结果，通过一系列复杂的形态发生过程，形成不同的器 官和组织，即在植物体内分化出了各种不同类型的细胞群。 从而使植物体的成熟部分具有了复杂的内部结构，最后开 花结实完成其生活史。
植物组织培养的基本原理
..
23
处于起始 期外植体
..
24
特点：
在诱导期，代谢活化了，细胞内的 合成代谢加强，如合成代谢加强， 迅速进行蛋白质和核酸的合成。但 是细胞的大小仍然和外植体时一样， 没有多大改变。
细胞分裂素类（玉米 素，6-BA )
0.01~10 mg/L 0.1~10 mg /L
..
16
2、影响愈伤组织诱导的因素：
1）、激素： 多数情况下，单独使用2，4-D可以成功诱导愈伤组织的发生
案例1：MS培养基含有不同浓度2，4-D时斑茅幼叶形成愈伤组织的诱导率（%）
不同浓度的2，4-D对愈伤组织的诱导率是不同的。一般情况下，2，4-
一般低，植物各器官、组织都有被诱发产生愈
伤组织的潜在可能性。
..
14
自然条件下的植物愈伤组织
..
刺桐树15
1.3.1愈伤组织的诱导与器官分化
一）、愈伤组织的诱导
诱导愈伤组织的成败关键主要不是实验材料，而是培养
条件，其中激素的成分和浓度是最重要的因素。
1、 常用激素与浓度
激素类型
激素浓度
生长素类（2，4-D, IAA , NAA)
点。
外植体细胞在完整植株中随着细胞的分化过程而逐渐停止分
裂，开始执行它们各自不同的功能。外植体细胞一般处于静止状
态，称为静止细胞。 在外源植物激素的作用下，处于静止状态的植物细胞经过复
杂的脱分化过程恢复分裂能力转化为分生细胞。此过程有人称之 为：细胞的诱导活化过程。
植物组织培养的技术原理
实验室的卫生管理
需要定期清洁实验室，保持实验 台的清洁，使用酒精擦拭实验器 材等。
实验室的安全管理
需要确保实验室的安全，例如使 用实验器材时要小心，避免受伤 等。
03
植物材料的采集与处理
植物材料的采集
采集时间
选择合适的采集时间，如 适宜的季节或天气条件， 以保证植物材料的生命活 力和质量。
采集部位
根据植物种类和生长阶段，选择 适宜的培养基，如MS、1/2 MS
、B5等。
培养基的成分
培养基应包含植物生长所需的营 养成分，如大量元素、微量元素
、有机物、激素等。
培养基的pH值
适宜的pH值范围为5.5-6.0，可 通过调节培养基成分或添加酸碱
调节剂来控制。
培养基的消毒与灭菌
干热灭菌
将培养基放入烘箱中，在160℃下灭菌2-3小时。
01
植物组织培养是一种在实验室条 件下，将植物的细胞、组织或器 官进行离体培养的技术。
02
它包括将植物组织或细胞进行分 离、培养、繁殖和诱导分化等过 程。
植物组织培养的基本原理
植物组织培养技术基于植物细胞 具有全能性的原理。
全能性是指植物的每一个细胞都 包含有该物种所特有的全套遗传 物质，具有发育成完整植株的潜
通过植物组织培养技术，可以快速获得大量遗传信息相同的植株，为作物改良和育种提供新的途径。 这种方法可以有效提高农作物的产量和品质，促进农业生产的发展。
THANKS
感谢观看
根据研究需求选择合适的 植物部位，如根、茎、叶 、花等，并注意采集无病 虫害的部位。
采集方法
采用适当的采集方法，如 剪切、挖掘等，避免对植 物材料造成损伤和污染。
植物材料的处理
植物组织培养第二章植物组织培养的基本原理
• 胚状体的特点：
• 1、两极性； • 2、胚状体与培养的供体外植体的维管组织
无直接联系。
2021/2/3
作业与 探究
• 1、试简述植物分化和在分化过程。 • 2、试简述植物发生的几种方式，并比较他 • 们的优缺点
2021/2/3
• 2、植物细胞全能性概念
• 每一个细胞都带有该种植物完成生命周期的全 部遗传信息，即基因组完整；都能在一定的条件 下发育成完整的植株，即功能完整性。
• 细胞全能性 植物组织培养的核心理论
2021/2/3
• 细胞全能性实现途径：
• 1）以植物的体细胞为材料 • 2）以植物性细胞为材料 • 3）原生质体 • 4）体细胞杂交 • 5）转基因细胞
第二章
植物组织培养的基本原理
2021/2/3
• 本章内容提要：
• 一、植物细胞的全能性 • 二、植物细胞的分化 • 三、离体培养植物细胞脱分化和再分化 • 四、植物离体分化过程的类型 • 五、愈伤组织 • 六、植物胚状体
2021/2/3
一、植物细胞的全能性
• 1、植物的再生
• 繁殖方式：有性繁殖、无性繁殖
2021/2/3
3、植物细胞的脱分化和再分化的条件 • 1）机械隔离和生理隔离 • 2）植物激素的作用
2021/2/3
4、再分化的类型
• 1）细胞水平的再分化 ——形成各类细胞
• 2）组织水平的再分化 ——形成各类组织
• 3）器官水平的再分化 ——形成各种器官
2021/2/3
四、植物离体分化过程类型
• 茎尖或初代培养的芽，在适宜的培养基上 诱导，不断发生腋芽而成丛生芽，然后再 转入生根培养基，诱导生根成苗，扩大繁 殖。
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全能相对性的启发在离体培养的选材上，尽可能
选取分生组织的部位。
将实验目的与外植体生长发育状态(“决定”状态)
相结合，创造良好的离体条件。
合理使用生长调节物质。
二 、细胞分化（Cell differentiation）
1、概念
（1） 分化：是指植物体各个部分出现异质性的现象，
包括细胞分化、组织分化和器官分化。 （2）细胞分化：指导致细胞形成不同结构，引起功能 改变或潜在的发育方式改变的过程。 细胞分化是组织分化和器官分化的基础，是植株离 体再生的基础。
2、植物细胞分化的某些规律和机理
（1） 细胞分化基本分为形态结构分化和生理生化分化 两类，生理生化分化在形态结构分化之前。 （2）分化与极性（Polarity）关系密切。 （3）生理隔离或机械隔离在细胞分化中有促进作用。 （4） 细胞分裂对细胞分化具有重要作用。
（5）植物生长调节剂有明显调节作用。如生长 素与分裂素比值，高，促进生根；低，芽。 （6）染色体和DNA的变化对细胞分化影响较大。 如DNA 差异复制。
脱分化（Dedifferentiation）：已分化的植物细胞 要表达全能性,必需先脱分化,使细胞恢复到胚性阶段。 生长素尤其是2,4-Ｄ对脱分化具有重要作用。
2,4-Ｄ浓度高时,诱发不均等分裂；而浓度低时,只 诱发均等分裂。一旦发生不均等分裂,细胞就对生长素 失去敏感性,在无生长素的条件下能自发形成体细胞胚。
（2）对某些植物再生条件还没有完全掌握。
三、愈伤组织（Callus）培养
1、愈伤组织形成
在脱分化的过程中，多形成Callus, 其细胞结构多是异质 性的，无明显极性。 • （1）诱导期：细胞准备进行分裂， 细胞大小几乎不变， 生理生化变化大，迅速合成蛋白质和核酸。 • （2）分裂期：外层细胞分裂，中间细胞常不分裂，形成 小芯。细胞分裂快，结构疏松，缺少结构，浅而透明。在 原培养基上，细胞会发生分化，及时转移，其可无限制地 进行细胞分裂，维持不分化状态。 • （3）分化期：停止分裂的细胞发生生理代谢变化，出现 形态和功能各异细胞。
从 一 个 细 胞 发 育 成 一 个 植 株
2、全能性表达：少数体细胞在发育过程中可能丢失
或增加一部分遗传物质,因而失去全能性。如筛管细胞,
它在发育过程中失去细胞核,因而没有全能性。 由于目前还无法使所有的离体植物细胞都实现其全 能性。多数情况下只是分生组织等的细胞能实现。
离体材料在一定条件下仍将按原有的动态平衡关系进 行生命活动，表现其全能性。 决定(Determination)：植物体是由各个层次或小系 统如基因水平、细胞水平、器官水平构成的生命大系统， 系统内和系统间协调运行不仅是维持植物生长的先决条 件，而且它们的动态平衡关系还制约着其发育进程。 全能性表达条件之一：细胞的孤立是诱发全能性表达 的重要因素。
（3）器官水平再分化 ： 依起源不同，分器官型（Organ ）和器官发生型 （Organogenesis ）。
– 器官型：直接由外植体细胞形成器官原基，继而发育成
器官；
– 器官发生型：外植体先形成愈伤组织，再由愈伤组织产
生不同的器官原基。
（4） 植株再生：根和茎（包括其变态器官）或芽器官 的发生可使植株重建。
器官发生再生植株的方式大致有：
A 先形成芽，芽的基部后产生根； B 先形成根，根上再出芽；
C 愈伤组织的不同部位形成芽和根，然后形成微管束 组织把两者结合起来.
一些变态茎、叶器官，离体培养易于形成相应的变
态器官。
2、影响细胞再分化因素：
从理论上讲，在离体培养条件下经过再分化可获 得各种类型的细胞、组织、器官以及再生植株。但是 目前，还不能使所有植物的活细胞都再生植株。主要 原因是： （1）不同植物种类再分化的能力差异较大；
2、脱分化的机理
机理尚未完全阐明。一般认为脱分化过程中细胞
膜透性改变，细胞核增大，内质网范围扩大，多核糖 体形成，过氧化物酶增加，蛋白质和酚类物质合成活 跃等。
黄瓜子房组织经脱分化形成胚性愈伤组织
3、影响脱分化的主要因素
（1）损伤。 切割损伤的刺激，促使细胞增殖。 （2）在诱导愈伤组织时常加入生长素类，但同时配合细 胞分裂素的效果可能更好。 （3）弱光或黑暗条件有利于脱分化中的细胞分裂。 （4）细胞位置. 外植体本身的各类细胞可能对培养条件 的刺激有不同的敏感性。 （5）外植体的生理状态。不同生理年龄和不同季节都会 有不同的培养反应。 （6）植物种类的差异。 一般双子叶植物比单子叶植物 及裸子植物容易。
第三章 植物组织培养的基本原理
第一节 植物细胞全能性和细胞分化
一、植物细胞全能性（Totipotency）
1、植物细胞全能性：1902年由Haberlandt提出， 即植物体细胞在适当的条件下，具有不断分裂和繁殖、 发育成完整植株的能力。
20世纪80年代，认为每一个植物细胞具有该植物的全 部遗传信息，在适当条件下可表达出该细胞的所有遗传 信息，分化出植物有机体所有不同类型细胞，形成不同 类型的器官甚至胚状体，直至形成完整再生植株。 植物细胞全能性的证明是通过1958年Steward等胡 萝卜根段细胞体胚发生试验及1964年Guha等进行的曼 陀罗花药培养。
不同部位产生不同脱分化效果
二、再分化（Re-differentiation）
1、概念 ：指离体培养的植物细胞和组织可以由脱分化
状态重新进行分化，形成另一种或几种类型的细胞、组 织、器官，甚至形成完整植株。
（1）细胞水平再分化：首先是细胞壁变厚、假导管细胞 的形成，以及酶水平的变化和明显的机能分化，从而形 成各种类型的细胞。 （2）组织水平再分化：在高水平生长素条件下，最常见 的是维管组织（Vascular tissue）的分化. 松散的愈伤组 织内含大量拟分生组织或瘤状结构；致密的愈伤组织内 组织分化很少，大多由高度液泡化的细胞组成。
细胞分化在DNA水平上的体现
新 种 的 特 征 带 谱 带 变 异
SSR
Hale Waihona Puke 在DNA水平复制上的差异颖 果 作 外 植 体 愈 伤 组 织 分 化 芽
.
第二节 离体条件下植物器官的发生
一、脱分化（Dedifferentiation）
1、概念：
也称去分化，指离体条件下生长细胞、组织或 器官经过细胞分裂或不分裂逐渐失去原来的结构和 功能而恢复分生状态，形成无组织结构的细胞团或 愈伤组织或不分化细胞的过程。 如叶柄基部的薄壁细胞成为离层细胞；伤害导 致局部细胞形成愈伤组织。