植物组织培养概论

广义概念
人工培养植物体一 部分(即外植体 ) 生成完整植株。
愈伤组织：在离体培养过程中在人工培养基 上从外植体上长出来的，改变了它们原有的特性， 具有分生能力的能迅速增殖的无特定结构和功能 的细胞团。多在植物体切面上产生。
外植体：是指从植物体上分离下来的用于植 物组织培养的接种材料，它包括植物体的各种器 官、组织、细胞和原生质体等。
思考题：
1.什么是组织培养？组织培养的原理是什么？
2.组织培养分哪几种类型？ 3.组织培养有哪些特点？
四、植物组织培养的理论基础
细胞全能性理论
植物每一个具有 完整细胞核的体细胞， 都含有植物体的全部 遗传信息，在适当条 件下，具有发育成完 整植株的潜在能力。
植物细胞全能性的表达
分裂 细胞 分化 再 分 化 器官 分裂
组织
脱分化
已分化组织细胞
分裂 植株
植物细胞全能性的实现
• 植物的生活史：
受 精 卵 早期胚 胎发育 合 分化 子 胚 组 织 形成 器 构成 植 物 体
茎段培养成苗示意图
茎段培养成苗示意图
组织培养：为狭义的植物组织培养，是对植物体的 各部分组织进行培养，如茎尖分生组织、形成层、• 木质部、韧皮部、表皮组织、胚乳组织和薄壁组织 等等；或对由植物器官培养产生的愈伤组织进行培 养。二者均通过再分化诱导形成植株。
组织培养
愈伤组织培养 分生组织培养 薄壁组织培养 输导组织培养
团按照一定密度在液体培养基中进行培养增殖的技术。
平板培养：是指将一定密度的悬浮细胞接种到一薄
层固体培养基中进行培养的技术。
看护培养：是指利用生长的愈伤组织所产生的物质
来培养单细胞或者异种愈伤组织等的方法。
微室培养：是指人工制造一个微室，将单细胞培养
在微室中的少量培养基中，使其分裂增殖形成细胞团的方 法，也称双层盖玻片法。
2、广义概念：
是指通过无菌操作，分离植物体的一部分 （即外植体）接种于人工配置的培养基上，在 人工控制的条件下进行培养，使其成为完整植 株的方法。也称之为离体培养。
广义和狭义概念有何区别？
★组培范围不同，即外植体范围 不同。
广义组培
狭义组培
狭义概念
由植物组织或器官培 养产生愈伤组织，进 而培养成完整植株。
扦 插 苗 培 养 种 子 苗 培 养
器官培养：主要指分离根、茎、叶、花、果实和种子等作为外 植体，在人工合成的培养基上培养，使其发育成完整的植株的 培养。 器 官 培 养 根 系 培 养 茎 段 培 养 叶 片 培 养 花 器 培 养 果 实 培 养 种 子 培 养
人参根消毒、接种操作程序图
菊花茎尖消毒、接种操作程序图
有关概念
• 脱分化：是指已有特定结构与功能的植物组织，在一定条 件下，其细胞被诱导而改变原来的发育途径，转变为具有 分生能力的胚性细胞或愈伤组织的过程。 • 再分化：是指脱分化的细胞团或组织（如愈伤组织）又第 二次分化，重新产生新的具有特定结构和功能的组织或器 官的一种现象。 • 胚性细胞：保持着未分化状态和旺盛的分裂能力的一类细胞， 这类细胞彼此相似、细胞核大、细胞质浓稠、细胞间无间隙， 主要分布于胚及各种顶端分生组织中。 • 分化：细胞在形态、结构和功能上发生永久性的适度变化的 过程。
官
植物组织培养过程
外 植 体 脱分化 愈 伤 组 织 组 织 再分化 或 胚 状 体 形成 器 构成
官
植 物 体
植物组织培养条件
含有全部营养成分的培养基、一定的温度、 空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。
• 科学研究表明，处于离体状态的植物活细 胞，在一定的营养物质、激素和其他外界 条件的作用下，就可能表现出全能性，发 育成完整的植株。人工条件下实现的这一 过程，就是植物组织培养。 • 植物组培的主要任务：用人为的方法创造 出一个适宜于生长发育的理想条件，使细 胞的全能性得到充分发挥。
第一章
植物组织培养的概论
一、植物组织培养的概念(重点)
二、植物组织培养的类型(重点) 三、植物组织培养的特点(重点)
四、植物组织培养的理论基础 (难点)
一、植物组织培养的概念
1、狭义概念：
指分离植物体的各部分组织，如分生组 织、形成层组织或由植物器官培养产生的愈 伤组织来进行培养，通过分化诱导最后形成 完成植株。
……
4.根据培养的过程分为：
植物组织培养一般过程
初 代 培 养
继 代 培 养
生 根 培 养
驯 化 移 栽
初代培养：指将从植物体上分离下来的外植体在离
体培养条件下进行的第一次培养。
继代培养：指将初代培养得到的培养体移植于新鲜
培养基中这种反复多次移植的培养，称为继代培养。
生根培养：将芽苗转接到生根培养基 上培养成为完整植株的过程。
（2）无性胚胎方式：
外 脱分化 植
体
愈 伤 再分化 胚 状 组 体 织
再 生 植 株
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为什么在自然条件下，一些植物 的营养器官和细胞难以再生呢？
这主要是由于内源激素调整缓慢或不 完全，外界条件不易控制等因素所致。在 人工控制的条件下，通过对培养基的调整， 特别是对激素成分的调整，就有可能顺利 地再生。
2.根据培养基的物理状态分类
培养基
固体培养
静止培养
液体培养
旋转培养
半固体体养 振荡培养
纸桥培养
固体培养:指在培养基中加凝固剂（多为琼脂）的 组织培养。琼脂是常用的凝固剂，适宜浓度为0.6— 1.0%（即6—10g/L）。
液体培养:指在培养基中不加凝固剂的组织培养。
3.按培养方法分为： 悬浮培养：悬浮培养是指将单个游离细胞或小细胞
驯化移栽：组培苗经人工炼苗后移栽到 驯化苗床上使之适应 露地或保护地条件 的过程。
思考： 各种组织培养类型有何主要的异同 处？
★相同点：无菌操作 人工培养基上培养 ★不同点：外植体不同 成苗途径与培养方法不同
三、植物组织培养的特点
1、培养条件可以人为控制
组织培养采用的植物材料完全 是在人为提供的培养基质和小气候 环境条件下进行生长，摆脱了大自 然中四季、昼夜的变化以及灾害性 气候的不利影响，且条件均一，对 植物生长极为有利，便于稳定地进 行周年培养生产。
3、管理方便，有利于实现工厂化生 产和自动化控制
植物组织培养是在一定的场所和环境下， 人为提供一定的温度、光照、湿度、营养、 激素等条件，既利于高度集约化和高密度工 厂化生产，也利于自动化控制生产。它是未 来农业工厂化育苗的发展方向。它与盆栽、 田间栽培等相比省去了中耕除草、浇水施肥、 防治病虫害等一系列繁杂劳动，可以大大节 省人力、物力及田间种植所需要的土地。
胚状体：对应 于种子胚而言。 在离体培养过程 中由外植体细胞 或愈伤组织细胞 形成的一种形似 胚（具有明显的 根端和芽端）， 功能与胚相同的 结构。
石龙芮下胚轴培养产生 胚状体过程
• 再分化过程的两种方式： （1）器官发生方式：
外 脱分化 植
体
愈 伤 再分化 不 定 组 芽 织
转管
不 定 根
再 生 植 株
2、繁殖系数大，培养周期短
植物组织培养是由于人为控制培养条件，根据不同植物 不同部位的不同要求而提供不同的培养条件，因此生长较快。 另外，植株也比较小，往往20—30d为一个周期。所以，虽 然植物组织培养需要一定设备及能源消耗，但由于植物材料 能按几何级数繁殖生产，故总体来说成本低廉，且能及时提 供规格一致的优质种苗或脱病毒种苗。
组织
原生质体
分生组织 成熟组织
种子
胚乳
花粉
根 茎
花梗 胚珠 子房 花器 花托 花药 苞片 芽
叶柄
胚 胚轴
子叶
果实
幼苗
叶
二、植物组织培养的类型
1.根据外植体分类 原 生 质 体 培 养
植 株 培 养
器 官 培 养
组 织 培 养
胚 胎 培 养
细 胞 培 养
植株培养:就是对完整植株材料的 培养，如幼苗及较大植株的培养。
愈伤组织培养
最为常见的组织培养
愈伤组织
胡萝卜形成层(分生组织)培养示意图
胚胎培养：指把 原胚或成熟胚、 胚乳、胚珠或子 房分离出来，在 人工合成的培养 基上培养，使其 成为正常的植株。
胚胎培养
胚乳培养 原胚培养
胚珠培养
种胚培养
胚培养
败育
细胞培养：是对由愈伤组织等进行液体振荡培养所 得到的能保持较好分散性的离体单细胞或花粉单细 胞或很小的细胞团的培养。
细胞培养
悬浮培养
单细胞培养
看 护 培 养
平 板 培 养
微 室 培 养
原生质体培养：指将用酶及物理方法除去除细 胞壁的裸露植物细胞培养在适宜的培养基上， 经过细胞壁的再生和细胞分裂过程，最终形成 完整植株的技术。包括原生质体、原生质融合 体和原生质体的遗传转化体的培养等。
原生质 培养
非融合 培养Байду номын сангаас
融合 培养