第三章植物组织与器官培养介绍

作用：可防止菌类污染，主要抑制内生菌。 多数需过滤灭菌
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7. 活性炭
目的：利用其吸附能力，减少一些有毒物质的影响。
如：用于防止酚类物质污染引起组织褐化死亡。也能使培养
基变黑，有利于某些植物生根。
使用浓度：1- 5g/L。 它的颗粒大小决定着吸附能力：粒度越小，吸附能力越大； 温度低吸附力强，温度高吸附力减弱，甚至不吸附。
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植物组培发展简史
• 植物组织培养技术的整个历史可以追溯到19世纪末和20世纪
初。它的发展过程大致可以分为三个阶段： 1. 探索阶段 • 1839年：Schleidon和Schwann提出细胞学说 • 1902年：Haberlandt提出植物细胞全能学说 • 1904年：Hanning进行胚离体培养获得成功 • 1922年：Kotte和Robbins进行根尖和茎尖培养形成了缺绿的叶 和根
分化。
用量：mg/L级 用法：易溶于水、乙醇，多用95％乙醇溶解储存。
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ห้องสมุดไป่ตู้
5.另外：
脱落酸（ABA）→因物种不同，能促进或抑制愈伤组织
生长；
乙烯→有催熟作用，大量积累易影响生长、分化，导致
培养物早衰、落叶和玻璃化苗，应尽量排除之；
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6. 抗生物质
种类：青霉素、链霉素、利福平、卡那霉素、庆大霉 素等。 浓度：5-20mg/L。
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• 1952年：Morel和Miller通过茎尖培养获得脱毒大丽花植株 • 1953年：Muir使单细胞培养获得成功 • 1956年：Miller等人发现了细胞分裂素-激动素 • 1957年：Skoog和Miller提出植物生长调节剂控制器官形成的 概念。
• 1958年：Steward等将胡萝卜根韧皮部的一些细胞进行培养，
4. 琼脂 5. 活性炭 6. pH 7. 水
酵母提取物（YE） 8. 天然物质：
麦芽提取物（ME）
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1. 无机营养元素
（1）大量元素：指浓度大于0.5mmol／L的元素C、H、 O、N、P、K、Mg、S和Ca，大量元素占植物体干重的 百分之几十至万分之几的分量。
N分硝态氮（NO3-）和铵态氮（NH4+），不同离体组
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细 胞 工 程
大理大学农生学院细胞与分子生物学教研室
E-mail:zhangwu413023@163.com
2016.10.25
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第三章 植物组织和器官培养
一、 植物组织培养
二、 植物胚胎培养
三、 毛状根培养
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第一节 植物组织培养
植物组织培养指对植物组织（分生组织、表皮组织、
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（2）维生素(vitamin)
在细胞里主要是以各种辅酶的形式参与多种代谢活动对离体 组织的生长具有明显的促进作用，主要为B族维生素 。 种类： VBl(盐酸硫胺素)、VB3(泛酸)、VB6(盐酸吡哆醇)、 Vpp(烟酸)、Vc(抗坏血酸）、 VH(生物素)、 VB11(叶酸)、 VB12(钴胺素)等。
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8. 水
作用：是植物原生质体的组成成分，也是一切代谢过 程的介质和溶媒。 注意：用蒸馏水，最好是重蒸馏水；以保持培养基成 分的精确性。 配制培养基母液时要用蒸馏水，大规模生产时可 用自来水。但在少量研究上尽量用蒸馏水，以防成分 的变化引起不良果。
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二、配制培养基母液
1. 母液的定义 将所用培养基配方的化学成分按一定的比例配成浓缩液。 2. 母液的种类 （1）大量元素母液
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2. 有机化合物
（1）碳水化合物最常用的碳源是蔗糖，葡萄糖和果糖
也是较好的碳源，麦芽糖、半乳糖、甘露糖也有所应
用。使用浓度在1%—5%，常用3%
在大规模生产时，可用食用的白糖代替。 糖类作用：在组织培养中用作离体组织生长的碳源， 维持培养基一定的渗透压。 培养效果有差异：葡萄糖＞果糖=蔗糖＞麦芽糖
分搅拌并加热5分钟，使其充分螯合。
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(4)有机物母液 (5)激素母液 1mg/ml。
分别称取药品，溶解，混合后加水定容。 必需单独配制，储存于冰箱。一般浓度为0.5-
IAA、NAA、IBA、2，4-D等，可先用0.1mol/L的NaOH或95%的
酒精溶解，然后定容。
KT、BA等细胞分裂素应先溶于少量0.1mol/L的HCl，然后定容。
使用浓度：
一般用量为0.1-1.0mg／L。Vc具有很强的还原能力，常用于防
止组织褐变。
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（3）肌醇
又叫环己六醇，在糖类的相互转化中起 重要作用。 使用浓度：一般为lOOmg／L。
作用：适当使用肌醇，能促进愈伤组织
的生长以及胚状体和芽的形成。对组织和
细胞的繁殖、分化有促进作用，对细胞壁
的形成也有作用。
植物组织培养再生植株的两大途径：
①器官发生途径；②体细胞胚发生途径
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①器官发生途径：离体培养条件下的组织或细胞团（愈 伤组织）分化形成不定根、不定芽等器官的过程。在自 然界中，许多植物的无性繁殖（如插条，嫁接等）都属 于器官发生途径。
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• 愈伤组织：脱分化后的细胞经过细胞分裂产生无特
细胞分化而最终发育成完整的新植株，证实了Haberlandt的细 胞全能性。
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3. 迅速发展阶段
• 1960年：Cocking等人用真菌纤维素酶分离植物原生质体获得
成功。
• 1960年：Morel利用茎尖培养获得脱毒兰花,形成了”兰花产业 ” • 1962年：Murashibe和Skoog发表了MS培养基 • 1964年：Guha等在叶曼陀罗上由花粉诱导得到单倍体植株。 • 1971年：Takebe等在烟草上首次由原生质体获得了再生植株。
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（4）氨基酸
作用：蛋白质的组成部分，也是一种有机氮化合物，是很 好的有机氮源，可直接被细胞吸收利用。
种类：最常用的是甘氨酸，其他的如精氨酸、谷氨酸，谷
酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺、丙氨酸等半胱氨酸及多种氨基 酸的混合物（水解酪蛋白、水解乳蛋白）等。 使用浓度：为10-200mg／L。
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Three ways of organogenesis
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②体细胞胚发生途径 离体培养条件下没有经过受精过 程，但经过了胚胎发育过程中所形成胚的类似物，统 称为体细胞胚或胚状体。
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体细胞胚的发生途径 1.从器官外植体直接发生 2.悬浮培养细胞发生（成簇成团的体积小而细胞质致 密的细胞，这类细胞具有成胚能力，因而，把这类 细胞团又称为胚性细胞团） 3.经胚性愈伤组织发生 4.单细胞发生途径 5.原生质体发生途径
薄壁组织）及愈伤组织进行离体培养并诱导长成完整
植株的技术。
植物组织培养再生的植物称之为试管植物，植物组织
培养再生植物的理论基础是细胞全能性。
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植物组织培养的理论基础 1. 细胞全能性的定义 细胞全能性是指植物体的每一个细胞都携带有一套 完整的基因组，并具有发育成为完整植株的潜在能力。 2. 细胞全能性的相对性 受精卵>生殖细胞>体细胞 不同种类植物或同种植物的不同基因型个体之间因 遗传性的差异，细胞全能性的表达程度大不相同。
（2）微量元素母液
（3）有机物母液
（4）铁盐母液
（5）激素母液
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3. 母液的配制
（1）大量元素 原则上可以混在一起，但硫酸镁与氯化钙要单独配制，因
为高浓度的Ca2+与Mg2+与磷酸盐混合，会产生不溶性沉淀。
配制方法：用天平称取药品， 分别加入600-700ml蒸馏水中，再用 磁力搅拌器搅拌，待第一种药品溶
4. 植物生长调节物质
植物生长调节物质是一些对植物生长发育及生理活动有 特殊作用的生理活性物质。 这类物质极少量存在就对植物生命活动起到调节作用， 有些可以刺激植物生长，而有些抑制植物生长。 在组织培养中，植物生长调节物质对愈伤组织的诱导、
器官分化的植株再生具有重要的作用。
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植物生长调节物质主要包括：
解，加入第二种药品，最后定容。
或每一种药品分别溶解，然后混合， 最后定溶。
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（2）微量元素 用分析天平准确称取药品，分别溶解，依次混合，最后定容。 有时KI单独配制。 （3）铁盐母液 易沉淀，需单独配制，一般配成硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）与乙 二胺四乙酸二钠(Na2-EDTA)的铁盐螯合剂。 用少量蒸馏水将Na2-EDTA加热溶解后，再缓缓倒入FeSO4溶液充
（1）生长素类 （2）细胞分裂素类
（3）赤霉素
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（1）生长素类
概念：指能引起完整组织中的细胞扩展的化合物，主 要生理作用是促进细胞的纵向伸长，生长素包括内源
的（存在于植物体内的）和人工合成的。
组培中的作用：主要被用于诱导愈伤组织形成，促进
细胞伸长生长和促进生根。
用量：mg/L，mg/L=ppm
织所需的含量不一致，单独使用易导致培养基酸碱性
漂移，两者要保持适当比例。
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（2）微量元素：指小于0.5mmol／L的元素。
铁（Fe）、铜（Cu）、锌（Zn）、锰（Mn）、钼（Mo）、 硼（B）、碘（I）、钴（Co）、氯（Cl）、钠（Na）等 Fe：易形成絮状沉淀，常以Fe·EDTA 的形式提供。 FeSO4·7H2O＋Na2·EDTA 两类元素虽然在培养基中含量差距很大， 但都是不可少的营养成份。含量不足就造成缺素症。
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2. 奠基阶段
• 1934年：White进行番茄根培养建立了第一个活跃生长的无性
繁殖系
• 1937年：White建立了第一个由已知化合物组成的综合培养基 • 1943年：White出版了《植物组织培养手册》 • 1948年：Skoog和崔徵（zhēng）发现腺嘌呤或腺苷可以解除 IAA对芽形成的抑制
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• 1972年：Carlson等在烟草上获得了第一个体细胞种间杂种。 • 1974年：Kao等人建立原生质体的高钙高pH的PEG融合法。 • 1978年：Melchers获得了第一个属间杂种植株-马铃薯番茄。 • 1983年：Zambryski等采用农杆菌介导获得首例转基因植物。
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弱
（2）细胞分裂素类
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概念：是一类具有促进细胞分裂和其他生理功能的物 质总称。都为腺嘌呤的衍生物。在高等植物中普遍存 在，特别是茎尖、根尖、未成熟的种子和生长着的果 实等进行着细胞分裂的器官。 细胞分裂素作用：
①促进细胞分裂与扩大。
②诱导芽分化，促进侧芽萌发，使茎增粗，抑制茎伸
长。
③抑制根的分化。
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用量：mg/L级 用法：溶于0.5mol/L 稀HCl或稀NaOH，通常多用NaOH 助溶。 细胞分裂素常用种类： 6-BA(6-苄基腺嘌呤)
Kt (kinetin 激动素)
Zt (zeatin 玉米素)
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细胞分裂素作用强弱顺序
Zt (玉米素) Kt ( 激动素)
6-BA(6-苄基腺嘌呤)
强
弱
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（3）赤霉素
GA3（赤霉素）：最初从赤霉菌中提取到，能够引起水稻等 植株徒长。在组织培养中有时使用，如用于匍匐茎的诱导。 作用：通过调节生长素的含量实现促进细胞伸长的。促进幼 芽伸长生长，促进不定胚发育成小植株打破休眠。多用GA3。 赤霉素和生长素协同作用，对形成层的分化有影响：当生长 素/赤霉素比值高时有利于木质部分化，比值低时有利于韧皮部
用法：溶于95％乙醇或0.1mol/L NaOH
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生长素种类：
吲哚乙酸：IAA 萘乙酸：NAA 吲哚丁酸：IBA 2,4-二氯苯氧乙酸：2,4—D 另外：吲哚丙酸(IPA)、萘氧乙酸(NOA)等
• NAA、IBA→生根培养
• 2,4-D →愈伤组织诱导与增殖
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生长素作用强弱顺序：
2,4—D(2,4—二氯苯氧乙酸) NAA(萘乙酸) IBA(吲哚丁酸) IAA(吲哚乙酸) 强
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配制母液注意几点：
定组织结构、无明显极性的松散的细胞团。愈伤组 织诱导过程实质是分化细胞进行脱分化的过程。 • 外植体：从植物体上取下来用以培养的部分组织或
器官。
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小麦胚的愈伤组织
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• 由外植体或单个细胞经愈伤组织再生植株需要以下四个步骤 1 启动期-主要是诱导外植体细胞脱分化和分裂 2 愈伤组织诱导 3 拟分生组织的形成 4 器官原基和器官的形成
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植物组织的培养基及其配制
一 培养基的成分
二
三 四
配制培养基母液
配制培养基并灭菌 常用培养基的种类及其特点
一、培养基成分
大量元素 1. 无机营养： 微量元素 铁盐
氨基酸 有机附加物 维生素 2. 有机营养成分： 肌醇 糖类 生长素 3. 植物生长调节物质： 细胞分裂素 赤霉素等
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