植物组织培养的基本原理
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组织状态的过程。 3.再分化〔redifferentiation〕:
脱分化后具有分生能力的细胞再经过与原来相同的分化过程，重新 形成各类组织和器官的过程。
植物组织培养过程（高等植物细胞脱分化和在分化示意图）
离体的植物器官、 脱分化 组织பைடு நூலகம்细胞
愈 伤
再分化
根
组
再 生
织
芽
植
株
1.3 植物的形态建成
1.3 植物的形态建成
• 1.3.3离体器官诱导 • 1.3.4影响植物离体形态发生的因素
• 1.3.4.1植物种类和基因型 • 1.3.4.2培养材料的生理状态 • 1.3.4.3培养基 • 1.3.4.4培养条件
1.3.1愈伤组织的诱导与器官分化
• 一、基本概念
• 脱分化 ： 具有特定结构与功能的植物组织，在一定条件下，细胞改变原来的分
1 植物组织培养的基本原理
讲授内容
1.1 细胞的全能性 1.2植物细胞分化与脱分化 1.3植物的形态建成 1.4基因表达与位置效应及器官分 化信息传递
1.1 植物细胞全能性
★植物细胞全能性（Cellular totipotency）： 任何具有完整细胞核的植物细胞，都拥有形成一个完整植珠所必
处于起始期外 植体
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。
诱导期的长短
• 由一系列内部（植物的种类、生理状况）和外部（光照、外源 激素）因素决定。 例如：菊芋的诱导期有时还不需要1天，胡萝卜则要好几天，而 菊芋块茎贮藏时间的改变，诱导期也发生改变。从11月到次年4 月取菊芋块茎进行培养，则诱导期从22小时逐渐延长到40小时。
改变诱导期长短
• 主要外因方面是添加一些生长物质 Steward等(1964)用2, 4-D及其类似的生长调节物质处理处于静止 状态的组织，看到RNA的含量很快明显地增加。并且2、4-D积累 在分裂细胞的核仁中。
（1）诱导期（起动期、或起始期）:
• 起动期： 细胞准备分裂的时期，愈伤组织形成起
•
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。
细胞培养再生 完整的植株
茎芽分化（器官分化） 体细胞胚胎发生
外植体的成苗途径
外植体
愈伤组织
体细胞胚
体细胞胚 根、芽
芽
根
根芽
试管苗 试管苗
试管苗
主要内容:
• 1.3.1愈伤组织的诱导与器官分化
• 1.3.1.1 愈伤组织诱导 • 1.3.1.2 器官分化
• 1.3.2植物体细胞胚胎发生
• 1.3.2.1植物体细胞胚胎发生的方式 • 1.3.2.2植物体细胞胚胎发生的极性和生理隔离
• 案例2. 不同培养基及激素浓度对诱导扁桃花药愈伤组织的影响 • 无论在MS还是在H或B5培养基中，不附加激素2, 4-D均不能诱导扁桃花药愈伤组织的形
成，
研究表明：
• 生长素与细胞分裂素对保持愈伤组织的快速生长是必要的，特 别是二者搭配使用时更能强烈刺激愈伤组织的形成。
• 在愈伤组织的诱导时，植物材料不同所用的植物生长调节物质 不同，使用的浓度也不同。
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-D的浓度过低（低于10-9mg/L）时 愈伤组织生长缓慢；浓度过高（高于10 mg/L）时，就会抑制愈伤组织的生长。
化状态，失去原有的结构与功能，转变为具有分生能力的细胞的过程 。
• 愈伤组织： 植物各种器官的外植体在离体的条件下，细胞经脱分化等一系列过程，
转变为分生细胞，进而转变形成一种能够迅速增殖的无特定结构和功能的 细胞团
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。
自然条件下的植物愈伤组织
2）.培养基
不同的培养基成分对植物不同器官的愈伤组织诱导存在着影响
二、愈伤组织的形成
愈伤组织从增殖的组织细胞中产生，激素改变细胞的新 陈代谢状态，从生长静止期到代谢旺盛。
• 从外植体脱分化形成愈伤组织大致可分为三个时期：起动期 （诱导期）、 分裂期和分化期。
• 三个时期愈伤组织的代谢状况、结构以及细胞的平均大小都有明显的差别。
须的全部遗传信息和发育成完整植株的能力。 （Haberlandt, 1902）
1.1 植物组织培养的理论基础—细胞全能性
1、细胞全能性（cell totipotency) ：植物体的每一个具有 完整细胞核的细胞都具有该物种全部遗传的物质，在 一定条件下具有发育成完整植物体的潜在能力。
细胞全能性（红罗卜）
刺桐树
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)
细胞分裂素类（玉米素，6BA )
0.01~10 mg/L 0.1~10 mg /L
1.2 植物细胞的分化与脱分化
1.分化〔differentiation〕： 细胞在分裂 过程中发生结构和功能上的改变，从而在个 体发育中形成各类组织和器官完成整个生活 周期。
• 高等植物细胞分化示意图
幼
多
形
完
年
细胞分裂
细 细胞分化
态
整
细
胞
建
植
胞
团
成
株
1.2 植物细胞的分化与脱分化
2.脱分化〔dedifferentiation〕: 已分化好的细胞在人工诱导条件下，恢复分生能力，回复到分生
期，并发生同步分裂。
• 有人认为损伤是诱导细胞分裂的重要因素。受伤细胞释放出的 物质与外源激素共同诱导细胞发生分裂，是诱导植物愈伤组织 形成的主要原因。
Brown（1972）认为静止细胞是具有分裂能力的，只是被存 在的一类抑制物质所阻止，而使其分裂能力不能表现，如果除 去抑制物质，就可恢复分裂能力。若加入抵消抑制物质影响的 外源物质（激素），细胞就立即进行DNA复制，全部细胞进入S
脱分化后具有分生能力的细胞再经过与原来相同的分化过程，重新 形成各类组织和器官的过程。
植物组织培养过程（高等植物细胞脱分化和在分化示意图）
离体的植物器官、 脱分化 组织பைடு நூலகம்细胞
愈 伤
再分化
根
组
再 生
织
芽
植
株
1.3 植物的形态建成
1.3 植物的形态建成
• 1.3.3离体器官诱导 • 1.3.4影响植物离体形态发生的因素
• 1.3.4.1植物种类和基因型 • 1.3.4.2培养材料的生理状态 • 1.3.4.3培养基 • 1.3.4.4培养条件
1.3.1愈伤组织的诱导与器官分化
• 一、基本概念
• 脱分化 ： 具有特定结构与功能的植物组织，在一定条件下，细胞改变原来的分
1 植物组织培养的基本原理
讲授内容
1.1 细胞的全能性 1.2植物细胞分化与脱分化 1.3植物的形态建成 1.4基因表达与位置效应及器官分 化信息传递
1.1 植物细胞全能性
★植物细胞全能性（Cellular totipotency）： 任何具有完整细胞核的植物细胞，都拥有形成一个完整植珠所必
处于起始期外 植体
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。
诱导期的长短
• 由一系列内部（植物的种类、生理状况）和外部（光照、外源 激素）因素决定。 例如：菊芋的诱导期有时还不需要1天，胡萝卜则要好几天，而 菊芋块茎贮藏时间的改变，诱导期也发生改变。从11月到次年4 月取菊芋块茎进行培养，则诱导期从22小时逐渐延长到40小时。
改变诱导期长短
• 主要外因方面是添加一些生长物质 Steward等(1964)用2, 4-D及其类似的生长调节物质处理处于静止 状态的组织，看到RNA的含量很快明显地增加。并且2、4-D积累 在分裂细胞的核仁中。
（1）诱导期（起动期、或起始期）:
• 起动期： 细胞准备分裂的时期，愈伤组织形成起
•
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。
细胞培养再生 完整的植株
茎芽分化（器官分化） 体细胞胚胎发生
外植体的成苗途径
外植体
愈伤组织
体细胞胚
体细胞胚 根、芽
芽
根
根芽
试管苗 试管苗
试管苗
主要内容:
• 1.3.1愈伤组织的诱导与器官分化
• 1.3.1.1 愈伤组织诱导 • 1.3.1.2 器官分化
• 1.3.2植物体细胞胚胎发生
• 1.3.2.1植物体细胞胚胎发生的方式 • 1.3.2.2植物体细胞胚胎发生的极性和生理隔离
• 案例2. 不同培养基及激素浓度对诱导扁桃花药愈伤组织的影响 • 无论在MS还是在H或B5培养基中，不附加激素2, 4-D均不能诱导扁桃花药愈伤组织的形
成，
研究表明：
• 生长素与细胞分裂素对保持愈伤组织的快速生长是必要的，特 别是二者搭配使用时更能强烈刺激愈伤组织的形成。
• 在愈伤组织的诱导时，植物材料不同所用的植物生长调节物质 不同，使用的浓度也不同。
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-D的浓度过低（低于10-9mg/L）时 愈伤组织生长缓慢；浓度过高（高于10 mg/L）时，就会抑制愈伤组织的生长。
化状态，失去原有的结构与功能，转变为具有分生能力的细胞的过程 。
• 愈伤组织： 植物各种器官的外植体在离体的条件下，细胞经脱分化等一系列过程，
转变为分生细胞，进而转变形成一种能够迅速增殖的无特定结构和功能的 细胞团
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。
自然条件下的植物愈伤组织
2）.培养基
不同的培养基成分对植物不同器官的愈伤组织诱导存在着影响
二、愈伤组织的形成
愈伤组织从增殖的组织细胞中产生，激素改变细胞的新 陈代谢状态，从生长静止期到代谢旺盛。
• 从外植体脱分化形成愈伤组织大致可分为三个时期：起动期 （诱导期）、 分裂期和分化期。
• 三个时期愈伤组织的代谢状况、结构以及细胞的平均大小都有明显的差别。
须的全部遗传信息和发育成完整植株的能力。 （Haberlandt, 1902）
1.1 植物组织培养的理论基础—细胞全能性
1、细胞全能性（cell totipotency) ：植物体的每一个具有 完整细胞核的细胞都具有该物种全部遗传的物质，在 一定条件下具有发育成完整植物体的潜在能力。
细胞全能性（红罗卜）
刺桐树
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)
细胞分裂素类（玉米素，6BA )
0.01~10 mg/L 0.1~10 mg /L
1.2 植物细胞的分化与脱分化
1.分化〔differentiation〕： 细胞在分裂 过程中发生结构和功能上的改变，从而在个 体发育中形成各类组织和器官完成整个生活 周期。
• 高等植物细胞分化示意图
幼
多
形
完
年
细胞分裂
细 细胞分化
态
整
细
胞
建
植
胞
团
成
株
1.2 植物细胞的分化与脱分化
2.脱分化〔dedifferentiation〕: 已分化好的细胞在人工诱导条件下，恢复分生能力，回复到分生
期，并发生同步分裂。
• 有人认为损伤是诱导细胞分裂的重要因素。受伤细胞释放出的 物质与外源激素共同诱导细胞发生分裂，是诱导植物愈伤组织 形成的主要原因。
Brown（1972）认为静止细胞是具有分裂能力的，只是被存 在的一类抑制物质所阻止，而使其分裂能力不能表现，如果除 去抑制物质，就可恢复分裂能力。若加入抵消抑制物质影响的 外源物质（激素），细胞就立即进行DNA复制，全部细胞进入S