第2讲_植物人工繁殖

思考题： 为什么植物组织培养能实现植物大规模 繁殖？与传统繁殖途径的优点在哪里？
（一）植物组织培养的优点
• • 1.周期短，便于人工控制培养条 • 件。繁殖速度快，经济效益高。 • • 2.占用空间小，不受地区、季节 • 限制。 • • 3.繁殖珍稀、濒危苗木和突变体 • ，是优良品种培育的有效途径。 • • 4.利于保持原来品种的特性。
• 4.细胞分化（Differentiation）：是指细胞在形态、
结构和功能上发生差异的过程，包括时间上和空间上的分化。 • 时间上的分化：是指一个细胞在不同的发育阶段可以形成 不同的形态和功能； • 空间上的分化：是指同一种细胞由于所处的环境或部位不 同可以形成不同的形态和功能。细胞分化能力的强弱称为 发育潜能。 • 形态发生（Morphogenesis）：是指通过细胞增殖、分化和 行为塑造组织、器官和个体形态的过程。细胞分化与形态 发生是相互联系在一起的。 • 细胞分化的实质：是基因的差异表达（Differential expression），是奢侈基因按照一定顺序表达的结果。
有些植物远缘杂交，能正常受精，但受精胚往往败育。此种情况下，可 以将幼胚在败育前进行离体培养，以获得缘远杂种植株。 （3）利用细胞融合技术，克服远缘杂交不亲和性。
野生种往往有许多优良性状，如抗干旱、抗病虫害、耐涝、耐瘠薄、耐 盐碱、抗冻等特性。但大部分野生种与栽培种杂交不亲和，严重影响了野生 种优良遗传基因的应用。利用细胞融合，可以克服这种杂交不亲和性，获得 体细胞杂种，使野生种的利用成为可能。 （4）倍性育种
植物人工繁殖技术
目地：为克服自然有性生殖的不足，满足对优 良植物的大量需求 手段：通过无性繁殖技术实现植物快速繁殖。
植物人工繁殖的方法：
组织培养、人工种子、胚胎培养等
一、植物组织培养再生植物
植物组织培养（Plant tissue culture）是
将植物器官、组织、细胞或原生质体等外植体材 料无菌条件下培养在人工培养基上，在适当条件 下诱发长成完整植株的一种技术。
• 5.脱分化（Dedifferentiation）：又称去分 化，是指分化细胞失去特有的结构和功能 变为具有未分化细胞特性的过程，即分化 的细胞在适当条件下转变为胚性状态而重 新获得分裂能力的过程。 • 脱分化后的植物细胞经过细胞分裂，产生 无组织结构、无明显极性的松散的细胞团 ，称之为愈伤组织（Callus）。 • 需要采用人工诱导技术诱导体细胞的脱分 化。不同生物的细胞脱分化能力不同，决 定了组织培养再生的难易。
例子2：土豆："第二面包"，"植物之王”，热量低于谷 类粮食，是理想的减肥食物，和玉米、小麦、水稻、 燕麦被称为世界五大粮食作物。 欣赏一个视频：脱毒植物的培育
56/u52/v_Mjk5Mzg5NjE.html 问题： 1.传统途径存在的问题？为什么要采用组织培养？ 2.什么是组织培养？原理是什么？ 3.优点与应用有哪些？
• 奢侈基因（Luxury gene）：又称组织特异性基 因（Tissue-specific gene），是在各种组织中进 行不同的选择性表达的基因，与各类细胞的特殊 性有直接关系。 • 持家基因（House-keeping gene）：是维持细胞 的基本结构和最低限度功能所不可少的基因，例 如：编码组蛋白、核糖体蛋白、线粒体蛋白、糖 酵解酶等基因。这类基因在所有类型的细胞中都 表达。
第2讲 植物的人工繁殖
• 上节课回顾 • 两个思考题 1.什么是细胞工程？ 2.细胞工程包含哪几个主要研究内容
例子1：兰花组织培养
名贵兰花——达摩兰：以 禅宗“一花开五叶，结果 自然成”的诗意命名。 在台湾，早期达摩兰量少， 求种者多，非常昂贵；源自文库 人曾以一盆爪艺达摩交换 台中市一栋高楼。 兰花是第一个组织培养成 功产业化的植物。珍稀而 名贵的达摩兰等名贵兰花， 如今已成市井之花。一株 不过百元。
• 3.细胞全能性(totipotency)：是指分化细胞保留着全部
的核基因组，具有生物个体生长、发育所需要的全部遗传信息， 具有发育成完整个体的潜能。 • 细胞全能性学说：1902年，德国植物学家哈伯兰德 (Haberlandt)提出了细胞全能性学说，预言植物细胞具有全 能性。 • 植物细胞全能性：细胞全能性首先在植物中被证实，1958年 ，史都华德（Steward）等利用胡萝卜根韧皮部组织培养出 了完整的新植株，证明高度分化的植物营养组织仍保持着发 育成完整植株的能力，能以无性繁殖方式繁殖后代。 • 动物细胞全能性：动物细胞核移植实验证明，胚胎细胞及高 度分化的体细胞具有全能性。2019年克隆羊多莉的诞生为揭 示动物细胞全能性做出了重大贡献。
• 4.离体种质保存 随着地球不断开发、生态环境破坏，种植资源日趋
本节主要内容 1。组织培养再生植物 2。人工种子 本节重要问题 1。细胞全能性、细胞分化与脱分化 2。激素在细胞分化中的调节作用 3。植物经组织培养的再生途径
• 一理论知识回顾 • ——生殖、细胞全能性、细胞分化、脱分化
1.有性生殖（Sexual reproduction）：是两个配 子融合为一，成为合子或受精卵，再发育成为新 一代个体的生殖方式。 2.无性生殖（Asexual reproduction）：不涉及性 别、没有配子参与、没有受精过程的生殖都属于 无性生殖（Asexual reproduction）。许多高等 植物的营养器官（例如根、茎、叶等），在脱离 母体后能发育成完整的植株，这种繁殖方式也称 为营养生殖。
（二）植物组织培养的应用
1.无性系快速繁殖：例如一株兰花一年可以繁殖到400万株。 2.种苗脱毒：可以有效地培育出大量的无病毒种苗。已经取得成功的有马
铃薯、草莓、香蕉等。
3.新品种选育
（1） 利用培养变异，筛选优良 突变体。 植物离体培养，能够明显提高突变率，并且会有各种各样的生理和形态
突变，如株高、花色、植株形态、生育期、耐性等等。可以从中选择优良突 变体，培育新品种。 （2）利用远缘杂交幼胚培养，获得杂种植株，克服其杂交不亲和性。