组织培养ppt课件
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《组织培养》PPT课件
力。
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3、逐步添加和逐步排除的试验方法：
在植物组织分化与再生的研究中，在没有 取得可靠的分化与再生之前，往往添加各种 有机营养成分，而在取得了稳定的再生之后， 就可以逐步减少这些成分。在逐步添加时是 使试验成功，在逐步减少时是缩小范围，以 便找到最有影响力的因子，或是为了实用上 的需要竭力使培养基简化，以降低成本和利 于推广。在寻求最佳激素配比时，也经常用 到这种加加减减的简单方法。
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二、培养基特点
1.MS培养基：无机盐和离子浓度较高， 比较稳定的离子平衡溶液。养分数量和比 例较合适，硝酸盐含量较其他培养基高， 广泛应用于植物的器官、花药、细胞和原 生质体培养。
2.B5培养基：含有较低的铵，这个成分可 能对不少培养物生长有抑制作用，双子叶 特别是木本植物适合于B5培养基。
铁(Fe)、硼(B)、锰(Mn)、锌(Zn)、铜(Cu)、钼 (Mo)、钴(Co)、氯(Cl)。
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2）有机成分
有机成分（organic compound）： 指植物生长发育时必需的有机碳、、 氢、氮等物质。主要有糖、维生素、 肌醇、氨基酸等。
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①糖（sugar）
糖既可作为碳源，为培养的外植体 提供生长发育所需的碳骨架和能源外， 还具有维持培养基一定渗透压的作用。 常用蔗糖，浓度为1～5%。
4)水解酪蛋白（CH） 为蛋白质的水解物，主要成分为氨基酸， 使用浓度为100—200mg／L。受酸和酶的作用易分解，使用时要 注意。
5)其他 酵母提取液(YE)(0.01%-0.05%)，主要成分为氨基酸和维 生素类；麦芽提取液(0.01%～0.5%)、苹果和番茄的果汁、黄瓜的 果实、未熟玉米的胚乳等。遇热较稳定，大多在培养困难时使用，
植物的组织培养课件
光照控制
提供适宜的光照强度和时间，以满足植物细胞对光的需求。
气体交换与湿度控制
保持培养室内良好的气体交换和湿度条件，以利于植物细胞的生 长和发育。
03
植物组织培养的遗传与变异
细胞全能性与基因表达
细胞全能性
指一个细胞含有该生物全部的遗传信息，在适当的条件下可以发育成完整的生 物个体。
基因表达
在植物组织培养过程中，细胞需要重新获得或关闭某些基因的表达，以适应新 的生长环境。
05
植物组织培养的挑战与前景
技术瓶颈与创新发展
要点一
技术瓶颈
植物组织培养技术在实际应用中面临诸多挑战，如培养基 的优化、外植体的选择与处理、污染防控等。
要点二
创新发展
针对这些技术瓶颈，研究者不断探索新的方法和手段，如 采用新型生物材料、改进培养基配方、引入基因编辑技术 等，以提升植物组织培养的效率和成功率。
伦理与法律问题
伦理问题
植物组织培养技术涉及到生命伦理问题，如胚胎干细胞研究、基因编辑等，需要遵循严 格的伦理规范和审查机制。
法律问题
植物组织培养技术的知识产权保护、生物安全法规等方面也存在一定的法律风险和挑战， 需要遵守相关法律法规。
植物组织培养在农业可持续发展中的作用与前景
作用
植物组织培养技术对于农业可持续发展具有 重要意义，可以快速繁殖优良品种、保护濒 危植物资源、提高农作物的抗逆性和产量等 。
植物组织培养中的基因编辑技术
基因编辑技术
在植物组织培养中，基因编辑技术如CRISPR-Cas9等被广泛应用于对植物基因进行精确编辑和改造。
基因编辑的应用
通过基因编辑技术，可以实现对植物抗病、抗虫、抗逆等性状的改良，提高农作物的产量和品质。
提供适宜的光照强度和时间，以满足植物细胞对光的需求。
气体交换与湿度控制
保持培养室内良好的气体交换和湿度条件，以利于植物细胞的生 长和发育。
03
植物组织培养的遗传与变异
细胞全能性与基因表达
细胞全能性
指一个细胞含有该生物全部的遗传信息，在适当的条件下可以发育成完整的生 物个体。
基因表达
在植物组织培养过程中，细胞需要重新获得或关闭某些基因的表达，以适应新 的生长环境。
05
植物组织培养的挑战与前景
技术瓶颈与创新发展
要点一
技术瓶颈
植物组织培养技术在实际应用中面临诸多挑战，如培养基 的优化、外植体的选择与处理、污染防控等。
要点二
创新发展
针对这些技术瓶颈，研究者不断探索新的方法和手段，如 采用新型生物材料、改进培养基配方、引入基因编辑技术 等，以提升植物组织培养的效率和成功率。
伦理与法律问题
伦理问题
植物组织培养技术涉及到生命伦理问题，如胚胎干细胞研究、基因编辑等，需要遵循严 格的伦理规范和审查机制。
法律问题
植物组织培养技术的知识产权保护、生物安全法规等方面也存在一定的法律风险和挑战， 需要遵守相关法律法规。
植物组织培养在农业可持续发展中的作用与前景
作用
植物组织培养技术对于农业可持续发展具有 重要意义，可以快速繁殖优良品种、保护濒 危植物资源、提高农作物的抗逆性和产量等 。
植物组织培养中的基因编辑技术
基因编辑技术
在植物组织培养中，基因编辑技术如CRISPR-Cas9等被广泛应用于对植物基因进行精确编辑和改造。
基因编辑的应用
通过基因编辑技术，可以实现对植物抗病、抗虫、抗逆等性状的改良，提高农作物的产量和品质。
《植物组织培养技术》课件
04 植物组织培养技术的应用实例
快速繁殖技术
快速繁殖技术是指利用植物组 织培养技术，快速、大量繁殖
植物种苗的一种方法。
该技术广泛应用于花卉、果树 、林木等植物的快速繁殖，能 够大大缩短繁殖周期，提高繁
殖系数。
快速繁殖技术还可以通过控制 培养条件，实现植物的定向繁 殖，如矮化、无病毒等。
快速繁殖技术具有高效、环保 、可重复利用等优点，是现代 农业和林业生产的重要手段之 一。
濒危植物保护与复壮是保护生 物多样性和维护生态平衡的重 要手段之一，具有深远的社会 意义和生态意义。
05 植物组织培养技术的挑战与前景
技术瓶颈与解决方案
技术瓶颈
目前植物组织培养技术面临的主要瓶颈包括培养基的优化、外植体的选择与处 理、污染控制以及基因转化效率等。
解决方案
针对这些问题，研究者们正在探索新型的培养基成分、优化外植体的选择标准 、开发新型的消毒方法以及改进基因转化技术，以期提高植物组织培养的效率 和成功率。
指任何一个植物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。
植物细胞全能性证明
植物细胞全能性的应用
植物组织培养技术利用植物细胞的全 能性，通过离体培养获得完整的植株 ，广泛应用于植物繁殖、品种改良、 基因工程等领域。
许多植物细胞如胡萝卜、烟草、草莓 等在适宜条件下能够发育成完整的植 株，证明了植物细胞的全能性。
技术发展趋势与展望
发展趋势
随着生物技术的不断发展，植物组织培 养技术也在不断进步和完善。未来，该 技术将更加注重与基因编辑、合成生物 学等新兴技术的结合，以实现更为精准 和高效的植物育种和种质资源保护。
VS
展望
未来，植物组织培养技术有望在农业、园 艺、林业等领域发挥更大的作用，为解决 全球粮食安全、生态恢复等问题提供有力 支持。
植物组织培养【优质PPT】
2021/5/27
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2、植物组织培养技术的初步形成（1930-1960年）
1933年，我国植物生理学家李继侗培养银杏胚胎，并发现银杏胚乳提取 液可促进离体胚的生长。
1937年，White发现B族维生素对离体根培养的重要性。并指出IAA对植 物生长发育的控制起重要作用。
1937,1938年，Gantheret在培养基中加入上述生长因子，使得柳树形成层 诱导形成的愈伤组织连续生长。Nobecomt对烟草种间杂种茎段的形成层细 胞培养也得到了类似的结果。
（3）液体培养(Liquid Culture)：震荡、旋转或静置培 养。
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固体培养： 液体培养
2021/5/27
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三、植物组织培养技术的理论基础
植物细胞的全能性(Plant cellular totipotency）
从理论上讲，植物体的每个生活细胞都具有该 植物体的全部遗传信息，在特定的离体培养条件 下，具有发育成完整植株的潜在能力。
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3、植物组织培养技术的发展（1960年以后）
1960年，Morel利用兰花茎尖培养对兰花进行营养繁殖；
1962年，Murashige和Skoog开发出最著名的Murashige和Skoog培养基 （MS基本培养基），并被后来广泛采用的基本培养基。
1964年，印度人Guha和Maheshwari利用曼陀罗花粉培养获得第一例 单倍体植株。从而开辟了单倍体育种技术。
细胞团培养
茎尖分生组织培养 原生质体培养
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矮牵牛茎尖离体培养培养
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大蒜根尖培养及植株
《月季组织培养》课件
月季组织培养在园艺产业中的应用前景
01
02
03
花卉品种保护
通过组织培养技术，保护 和繁殖珍稀、濒危月季品 种，维护生物多样性。
花卉生产
利用组织培养技术快速繁 殖月季，满足市场需求， 提高花卉产业的产量和效 益。
花卉品种改良
通过组织培养技术，改良 月季品种的性状，提高其 观赏价值和适应性。
月季组织培养对花卉产业的影响与贡献
抗病育种提供了新的思路和方法。
案例三：月季繁殖效率的组织培养
总结词
通过组织培养技术，提高月季的繁殖效率，缩短繁殖 周期。
详细描述
繁殖效率是月季生产中的重要指标之一，通过组织培 养技术，可以显著提高月季的繁殖效率。在实验中， 研究人员采用适当的培养基和激素组合，优化了月季 外植体的培养条件，提高了增殖速度和生根率。同时 ，研究人员还探索了小型化培养容器和快速繁殖技术 ，以进一步缩短繁殖周期和提高繁殖效率。这一技术 为月季的快速繁育和生产提供了有力支持。
01
设定适宜的培养温度、光照、湿度等条件，以满足月季组织生 长的需求。
02
制备适合月季组织生长的培养基，添加适量的营养物质和激素
。
培养基的pH值要调整到适宜的范围，以保证组织的正常生长。
03
细胞分裂与增殖
1
在适宜的培养条件下，月季组织开始分裂和增殖 。
2
定期观察组织的生长情况，记录生长数据，以便 及时调整培养条件。
推动花卉产业技术创新
月季组织培养技术的发展将促进花卉产业的技 术创新和进步。
增加花卉产业的附加值
通过组织培养技术，开发新品种和特色产品， 提高花卉产业的附加值。
促进花卉产业的可持续发展
月季组织培养技术的应用将有助于实现花卉产业的可持续发展，提高产业竞争 力。
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2.1体细胞胚胎发生的方式
植物组织培养过程中植物体细胞胚胎途径可归 纳为两类：直接途径和间接途径。
直接途径是直接从原外植体不经愈伤组织阶段 发育而成
间接方式是体胚从愈伤组织或悬浮细胞（包括 原生质体）、有时也从已形成的体胚的一组细 胞中发育而成，如香雪兰（Freesia refracta） 花序外植体经直接体细胞胚胎发生途径形成再 生植株。
23
而同属百合科的郁金香 则较困难
24
（2）.基因型
百合花（100多种:亚洲百合、麝香百合、香水 百合、火百合、姬百合等 ），以花药为外植体时， 亚洲杂交种系的诱导率大于麝香杂种系
亚洲百合
麝香百合
25
（3）.取材部位
后者是由小孢子或其分裂产物等单倍体细胞产生的体
细胞胚，通常称花粉胚（pollen embryos），可发
育成单倍体植株。
20
三.植物组织培养的基本过程
1).培养材料的选择与采集 2).培养材料的预处理 3).制备外植体 [诱导愈伤组织 悬浮培养 诱导胚性组织] 4).接种和培养 5).根的诱导 6).炼苗移栽
8
不定芽
在高等植物正常的个体发
育中，芽一般是只从茎尖或
叶腋等的一定位置生出。所以这种顶芽、腋芽、副芽等均在一定部位生出的芽，
称为定芽．与此相反，凡从
叶、根、或茎节间或是离体
培养的愈伤组织上等通常不
形成芽的部位生出的芽，则
统称为不定芽。
紫背天葵
9
2）.愈伤组织（Callus）
脱分化后的细胞经过细胞分裂产生无组织 结构、无明显极性的松散细胞团
19
体细胞胚的产生
单细胞悬浮培养 原生质体培养 组织器官培养
花粉培养 合子胚
无融合生殖胚
体
细
胞 胚
非
非
合
合
子
子
细
花
胚
胞
粉
胚
大量研究表明，大多数植物组织培养，单细胞悬浮培
养、原生质体培养和花粉培养中都观察到体细胞胚胎
发生或花粉胚胎发生（pollen embryogenesis）
前者为二倍体的体细胞产生的胚状结构
织的细胞，经过离体培养可以发育成同其亲本一样的完 整植株。 分化程度越高，全能性越低
2
植物脱毒(virus elimination)
利用植物组织培养技术,脱除植物细胞中侵染的病 毒,生产健康的繁殖材料的技术.
快(速)繁(殖)
利用细胞的再生特性,在组织培养条件下加速繁殖材 料的个体生产,提高繁殖系数的技术
3
重点与难点： 1.植物组培再生植株的发生途径 2.植物组培的基本过程
4
一.植物组培发展历史：
1934—1948 植物生长素被发现 1956 激动素 1958 Steward 从胡萝卜根愈伤组织获得单细胞，诱
导成胚再生成植株。 20C 60s 植物组培规模化应用
5
“兰花工业”
种子萌发时先是胚的膨大,种皮破裂,40天时肉眼可见浅黄色的原胚呈球状,称为原球茎 1960年法国的Morel观察到虎头兰的茎尖在无菌的培养基上能够形成扁圆形的小球体， 这些小球体与幼胚发育成的原球体非常相似，故称为原球茎. 在一定条件下，这些原球茎通过 切割能够快速增殖，并能够再生成完整植株---兰花试管苗“工业”，简称“兰花工业”。
在植物组织培养中，不是所有的培养细胞都 同样分裂增殖，常常是细胞群中的一部分细胞 进行旺盛的分裂形成细胞块，此称为拟分生组 织。这里指的是只具有分生能力的细胞 。
14
4）.器官原基和器官的形成
器官原基：胚胎发育中能辨认出的将来发育为某器官 的部分。
器官发生：先芽后根、先根后芽、根芽同生
15
第三章 植物组织与器官培养
第一节 植物组织培养
1
植物组织培养（组培 plant tissue culture）
指将植物组织在适当培养条件下诱导长成完 整植株的技术
试管植物（Vitro plant）
植物组织培养再生的植物
细胞全能性（totipotency）---植物组织培养技
术的重要理论基础-- 在适宜的条件下，一个来自已分化的根、茎、叶等组
3）.外植体（explant） 植物体上切取下来进行培养的部分组织或
器官
10
魔芋的愈伤组织
菠萝的愈伤组织
11
水稻的愈伤组织发育成幼苗 草莓的愈伤组织
12
1.2 器官发生步骤 1）. 启动期
诱导外植体细胞脱分化和分裂
2）.愈伤组织诱导
诱导脱分化细胞形成愈伤组织
13
3）.拟分生组织的形成（ meristemoid ）
6
二.植物组培再生植株的发生途径
两条： 器官发生途径 体细胞胚发生途径
7
1.器官发生途径
1.1基本概念
1）器官发生
指离题培养的组织或细 胞团分化形成不定根、 不定芽等器官的过程
不定根（adventitious root）指植物的茎或叶上 所发生的根。它不是直接 或间接由胚根所形成的， 没有固定的生长部位，它 不按正常时序发生。有扩 大植物吸收面积和增强固 着或支持植物的功能 。
21
1 外植体的选择
基本要求：生长正常、无病虫害. 从中选择适宜的组织器官。 外植体的选择因获得植物细胞的处理方法而异. 1）.直接分离 选择细胞之间粘连程度较小的植物组织/器官 最好：叶片
22
2）.愈伤组织的诱导 不同植物种类及同一植物的不同器官对
于诱导条件的反应是不同的。 （1）.种类 百合科 风信子 较易诱导和再生小植株
2.体细胞胚发生途径
什么是体细胞胚 体细胞胚（somatic embryo）又叫胚状体，是指离体 培养条件下没有经过受精过程而形成的胚胎类似物。
胚 的 发 育 图
香蕉心形体细胞胚
16
双子叶植物的胚胎发育过程
(A) 伸长期合子；(B) 合子经过第一次分裂, 产生1 个顶细胞(绿色)和一个基细 胞(粉红色)；(C) 四分体胚: 顶细胞经历2 次纵向分裂，产生含有4 个细胞的胚 体和2 个细胞的胚柄；(D) 16 细胞球形胚: 8 细胞胚的所有细胞经过1 次平周 分裂, 产生包含8 个细胞的表皮原和8 个细胞的内部组织；(E) 早期心形胚；(F) 心形胚: 子叶和胚根原基已经出现；(G) 成熟胚胎。 1: 顶细胞; 2 : 基细胞; 3: 胚根原细胞, 形成未来的ROC 和根冠中央区; RM: 根 尖生长点; SM: 茎尖生长点
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2.1体细胞胚胎发生的方式
植物组织培养过程中植物体细胞胚胎途径可归 纳为两类：直接途径和间接途径。
直接途径是直接从原外植体不经愈伤组织阶段 发育而成
间接方式是体胚从愈伤组织或悬浮细胞（包括 原生质体）、有时也从已形成的体胚的一组细 胞中发育而成，如香雪兰（Freesia refracta） 花序外植体经直接体细胞胚胎发生途径形成再 生植株。
23
而同属百合科的郁金香 则较困难
24
（2）.基因型
百合花（100多种:亚洲百合、麝香百合、香水 百合、火百合、姬百合等 ），以花药为外植体时， 亚洲杂交种系的诱导率大于麝香杂种系
亚洲百合
麝香百合
25
（3）.取材部位
后者是由小孢子或其分裂产物等单倍体细胞产生的体
细胞胚，通常称花粉胚（pollen embryos），可发
育成单倍体植株。
20
三.植物组织培养的基本过程
1).培养材料的选择与采集 2).培养材料的预处理 3).制备外植体 [诱导愈伤组织 悬浮培养 诱导胚性组织] 4).接种和培养 5).根的诱导 6).炼苗移栽
8
不定芽
在高等植物正常的个体发
育中，芽一般是只从茎尖或
叶腋等的一定位置生出。所以这种顶芽、腋芽、副芽等均在一定部位生出的芽，
称为定芽．与此相反，凡从
叶、根、或茎节间或是离体
培养的愈伤组织上等通常不
形成芽的部位生出的芽，则
统称为不定芽。
紫背天葵
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2）.愈伤组织（Callus）
脱分化后的细胞经过细胞分裂产生无组织 结构、无明显极性的松散细胞团
19
体细胞胚的产生
单细胞悬浮培养 原生质体培养 组织器官培养
花粉培养 合子胚
无融合生殖胚
体
细
胞 胚
非
非
合
合
子
子
细
花
胚
胞
粉
胚
大量研究表明，大多数植物组织培养，单细胞悬浮培
养、原生质体培养和花粉培养中都观察到体细胞胚胎
发生或花粉胚胎发生（pollen embryogenesis）
前者为二倍体的体细胞产生的胚状结构
织的细胞，经过离体培养可以发育成同其亲本一样的完 整植株。 分化程度越高，全能性越低
2
植物脱毒(virus elimination)
利用植物组织培养技术,脱除植物细胞中侵染的病 毒,生产健康的繁殖材料的技术.
快(速)繁(殖)
利用细胞的再生特性,在组织培养条件下加速繁殖材 料的个体生产,提高繁殖系数的技术
3
重点与难点： 1.植物组培再生植株的发生途径 2.植物组培的基本过程
4
一.植物组培发展历史：
1934—1948 植物生长素被发现 1956 激动素 1958 Steward 从胡萝卜根愈伤组织获得单细胞，诱
导成胚再生成植株。 20C 60s 植物组培规模化应用
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“兰花工业”
种子萌发时先是胚的膨大,种皮破裂,40天时肉眼可见浅黄色的原胚呈球状,称为原球茎 1960年法国的Morel观察到虎头兰的茎尖在无菌的培养基上能够形成扁圆形的小球体， 这些小球体与幼胚发育成的原球体非常相似，故称为原球茎. 在一定条件下，这些原球茎通过 切割能够快速增殖，并能够再生成完整植株---兰花试管苗“工业”，简称“兰花工业”。
在植物组织培养中，不是所有的培养细胞都 同样分裂增殖，常常是细胞群中的一部分细胞 进行旺盛的分裂形成细胞块，此称为拟分生组 织。这里指的是只具有分生能力的细胞 。
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4）.器官原基和器官的形成
器官原基：胚胎发育中能辨认出的将来发育为某器官 的部分。
器官发生：先芽后根、先根后芽、根芽同生
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第三章 植物组织与器官培养
第一节 植物组织培养
1
植物组织培养（组培 plant tissue culture）
指将植物组织在适当培养条件下诱导长成完 整植株的技术
试管植物（Vitro plant）
植物组织培养再生的植物
细胞全能性（totipotency）---植物组织培养技
术的重要理论基础-- 在适宜的条件下，一个来自已分化的根、茎、叶等组
3）.外植体（explant） 植物体上切取下来进行培养的部分组织或
器官
10
魔芋的愈伤组织
菠萝的愈伤组织
11
水稻的愈伤组织发育成幼苗 草莓的愈伤组织
12
1.2 器官发生步骤 1）. 启动期
诱导外植体细胞脱分化和分裂
2）.愈伤组织诱导
诱导脱分化细胞形成愈伤组织
13
3）.拟分生组织的形成（ meristemoid ）
6
二.植物组培再生植株的发生途径
两条： 器官发生途径 体细胞胚发生途径
7
1.器官发生途径
1.1基本概念
1）器官发生
指离题培养的组织或细 胞团分化形成不定根、 不定芽等器官的过程
不定根（adventitious root）指植物的茎或叶上 所发生的根。它不是直接 或间接由胚根所形成的， 没有固定的生长部位，它 不按正常时序发生。有扩 大植物吸收面积和增强固 着或支持植物的功能 。
21
1 外植体的选择
基本要求：生长正常、无病虫害. 从中选择适宜的组织器官。 外植体的选择因获得植物细胞的处理方法而异. 1）.直接分离 选择细胞之间粘连程度较小的植物组织/器官 最好：叶片
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2）.愈伤组织的诱导 不同植物种类及同一植物的不同器官对
于诱导条件的反应是不同的。 （1）.种类 百合科 风信子 较易诱导和再生小植株
2.体细胞胚发生途径
什么是体细胞胚 体细胞胚（somatic embryo）又叫胚状体，是指离体 培养条件下没有经过受精过程而形成的胚胎类似物。
胚 的 发 育 图
香蕉心形体细胞胚
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双子叶植物的胚胎发育过程
(A) 伸长期合子；(B) 合子经过第一次分裂, 产生1 个顶细胞(绿色)和一个基细 胞(粉红色)；(C) 四分体胚: 顶细胞经历2 次纵向分裂，产生含有4 个细胞的胚 体和2 个细胞的胚柄；(D) 16 细胞球形胚: 8 细胞胚的所有细胞经过1 次平周 分裂, 产生包含8 个细胞的表皮原和8 个细胞的内部组织；(E) 早期心形胚；(F) 心形胚: 子叶和胚根原基已经出现；(G) 成熟胚胎。 1: 顶细胞; 2 : 基细胞; 3: 胚根原细胞, 形成未来的ROC 和根冠中央区; RM: 根 尖生长点; SM: 茎尖生长点