植物细胞工程-愈伤组织
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它是愈伤组织表面或近表面瘤状物生长的结果。
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2、继代时间与遗传稳定性 愈伤组织长期继代培养会出现遗传上的不稳定性 和变异性，使染色体发生倍性和结构上的改变及 分子水平上的。由其诱导产生的再生植株，也会 相应产生遗传上与用于培养的原始亲本不同的遗 传变异和遗传组成的不一致性。
形态发生方式（一）
不定芽方式 指愈伤组织通过再分化形成 不定芽再生植株。这是组织培养中常见的 器官发生方式。 愈伤组织的器官发生顺序有三种情况：
（1）先形成芽，再在芽的基部长出根形成小植物 （2）先产生根。再从根的基部分化出芽形成小植 株； （3）仅单独分化根或芽，即无根的芽或无芽的根
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2）调
控
影响因子： （一）外植体本身 （二）培养基
（三）培养环境
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（一）外植体本身
• 1．遗传型 材料的基因型对愈伤组织的器官分化
对有些植物而言，不同的器官或 有决定性的影响。 • 2．器官和部位 明显差异。 组织所形成的愈伤组织，在生理上或形态上存在
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（3）提供育种中间材料
通过组织培养可获得不同性质的愈伤组
织，可为原生质分离、融合或遗传转化提
供优质材料。
（4）可诱导和筛选突变体
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（5）制造人工种子
为某些濒危和珍贵物种的繁殖，提供一
种高效的手段。
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分化期 分裂期 分化期
愈伤组织诱导形成过程
www.1ppt.cຫໍສະໝຸດ Baidum
继代培养
1、继代培养与周期
愈伤组织在培养基上生长一段时间以后，由于营 养物质枯竭，水分散失，以及代谢产物的积累， 必须转移到新鲜培养基上培养，即继代培养。 愈伤组织由原来的培养基上转移到新鲜的培养基 上3~7天即可恢复生长，随后2~3周内生长达到高 峰，愈伤组织的细胞分裂处于最活跃时期。
①
②
③
无根苗
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④
形成有根苗
⑤
形态发生方式（二）
胚状体方式 指由培养细胞诱导分化出的胚芽、胚 根、胚轴的胚状结构，进而长成完整植株 。
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Development of organs(roots, shoots, etc.) or embryos (embryo-like structures)
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愈伤组织
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第二节 诱导与继代培养
• 植物的任何部分在适宜的离体培养条件下，都可 以诱导出愈伤组织，但获得的愈伤组织的质量、 繁殖速度快慢、诱导愈伤组织发生时间的长短和 愈伤组织的类型有差异。 • 根据研究的需要，人们期望有针对性地对愈伤组 织的诱导进行调控。因此，了解和掌握愈伤组织 诱导与形成特点及形态建成方式与调控规律，才 能充分发挥愈伤组织用途。
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第四节 愈伤组织的应用
(1)加快了植物新品种和良种繁育速度
植物组织培养将传统的育种方式改在试
管和室内进行，利用一块植物组织在一年
内可繁殖成千上万株的小植株，取得迅速
高效、低成本推广新品种的效果。
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(2)利于种质资源保存和远距离运输
应用组织培养保存种质资源具有节约土 地，节省人力、物力，手续简便，易于远 距离运输，而且不受病虫害的侵袭，便于 交流的优点。
• 2 无机营养元素 营养元素的缺失会导致愈伤组织生长不 良，如： 缺铁：细胞分裂停止； 缺氮：细胞过度生长，形成层组织减退。
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• 3 有机成分 在培养基中加入糖、各类B族维生素、肌醇 和甘氨酸等，可以促进愈伤组织的生长和 器官分化的要求。
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• 4 物理性质
愈伤组织遗传上的不稳定性因基因型、外植体、 培养基成分和培养时间的不同而异。
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第三节 形态建成与调控
1）形态发生
形态建成：外植体在适宜的培养条件下经 过脱分化和再分化形成完整植株的过程。 在组织培养中，从外植体形成器官或无性 系的形态发生，有下面两种方式：
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植物愈伤组织的形成结构
• 根据愈伤组织的性质和细胞组成的特点， 可以将它们的结构分为致密和松散两种类 型。
松散型
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致密型
愈伤组织形成的过程
改变原来的分化方向和代谢方式， 合成代谢加强，合成大量蛋白质 和核酸物质为细胞的分裂和增殖 奠定基础
诱导期
分裂期
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• 自然界中常看到的一些植物，受到机械创伤后其韧皮部附 近的细胞分裂形成突起的“疤”或“瘤”就是愈伤组织， 这种创伤组织的概念后被引入生物技术领域。 • 生物技术中的愈伤组织是在离体培养条件下，经植物脱分 化和不断增殖形成的无特定结构的组织。经过一段时间的 生长和增殖后，在其内部出现一定程度的分化，产生一些 具有分生组织结构的细胞团、色素细胞或管状分子。
• 3．年龄
年龄较幼的外植体，不仅易于诱导形成
愈伤组织，而且也容易诱导分化成植株。
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（二）培养基
• 1 生长调节剂 细胞分裂素/生长素的比例 是控制芽和根形 成的重要条件之一。细胞分裂素 / 生长素比 例高时有利于芽形成；而这一比例低时， 有利于根的形成。
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愈伤组织形成
外植体外层细胞开始分裂，细胞 脱分化，愈伤组织结构疏松，缺 少组织结构，颜色浅而透明
分化期
Callus表层细胞分裂逐渐停止， 而转向其内部的局部地区，并改 变分裂面的方向，出现瘤状结构 外表，Callus中可以发现维管组 织，但不形成维管系统
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小麦幼胚
诱导期
分裂期
第五章 愈伤组织培养
导
论
诱导与继代培养 形态建成与调控
应
用
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第一节 导论
愈伤组织
是在离体培养条件下，经植物细胞脱分化和
不断增殖所形成的无特定结构的组织 。经一段
时间的生长和增殖以后，在其内部出现一定程
度的分化，产生出一些具有分生组织结构的细
胞团、色素细胞或管状分子。在离体条件下， 植物细胞全能性的表达，是使细胞发生分裂形 成愈伤组织而实现的。
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由于代谢产物的积累会产生毒害作用，如 果长时间不继代培养。就会使愈伤组织变 成黑褐色，继而死亡。
用继代培养维持愈伤组织生长，是长期保 存愈伤组织的一种方法。
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一般来说，愈伤组织的增殖生长只发生在不与琼 脂接触的表面。而与琼脂接触的一面极少细胞增 殖，只是细胞分化形成紧密的组织块。因此，由 于愈伤组织的迅速增殖，整个愈伤组织小方块变 成了一个不规则的馒头状的组织块。
培养基的物理性质（固体或液体状态，渗 透压等）对形态发生有明显的影响。如油 菜花药培养宜先在高糖（9-10%）培养基中 培养，有利于细胞增殖和胚状体的形成。
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（三）培养环境
• 光周期 在愈伤组织诱导阶段，一般采用 三种做法：全暗、周期性光照、散射性光 照来进行光照调节。 • 温度 在组织培养中，一般都采用25±2℃的 恒温条件下进行外植体的培养都可较好地 形成芽和根。
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2、继代时间与遗传稳定性 愈伤组织长期继代培养会出现遗传上的不稳定性 和变异性，使染色体发生倍性和结构上的改变及 分子水平上的。由其诱导产生的再生植株，也会 相应产生遗传上与用于培养的原始亲本不同的遗 传变异和遗传组成的不一致性。
形态发生方式（一）
不定芽方式 指愈伤组织通过再分化形成 不定芽再生植株。这是组织培养中常见的 器官发生方式。 愈伤组织的器官发生顺序有三种情况：
（1）先形成芽，再在芽的基部长出根形成小植物 （2）先产生根。再从根的基部分化出芽形成小植 株； （3）仅单独分化根或芽，即无根的芽或无芽的根
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2）调
控
影响因子： （一）外植体本身 （二）培养基
（三）培养环境
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（一）外植体本身
• 1．遗传型 材料的基因型对愈伤组织的器官分化
对有些植物而言，不同的器官或 有决定性的影响。 • 2．器官和部位 明显差异。 组织所形成的愈伤组织，在生理上或形态上存在
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（3）提供育种中间材料
通过组织培养可获得不同性质的愈伤组
织，可为原生质分离、融合或遗传转化提
供优质材料。
（4）可诱导和筛选突变体
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（5）制造人工种子
为某些濒危和珍贵物种的繁殖，提供一
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分化期 分裂期 分化期
愈伤组织诱导形成过程
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继代培养
1、继代培养与周期
愈伤组织在培养基上生长一段时间以后，由于营 养物质枯竭，水分散失，以及代谢产物的积累， 必须转移到新鲜培养基上培养，即继代培养。 愈伤组织由原来的培养基上转移到新鲜的培养基 上3~7天即可恢复生长，随后2~3周内生长达到高 峰，愈伤组织的细胞分裂处于最活跃时期。
①
②
③
无根苗
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④
形成有根苗
⑤
形态发生方式（二）
胚状体方式 指由培养细胞诱导分化出的胚芽、胚 根、胚轴的胚状结构，进而长成完整植株 。
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愈伤组织
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第二节 诱导与继代培养
• 植物的任何部分在适宜的离体培养条件下，都可 以诱导出愈伤组织，但获得的愈伤组织的质量、 繁殖速度快慢、诱导愈伤组织发生时间的长短和 愈伤组织的类型有差异。 • 根据研究的需要，人们期望有针对性地对愈伤组 织的诱导进行调控。因此，了解和掌握愈伤组织 诱导与形成特点及形态建成方式与调控规律，才 能充分发挥愈伤组织用途。
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第四节 愈伤组织的应用
(1)加快了植物新品种和良种繁育速度
植物组织培养将传统的育种方式改在试
管和室内进行，利用一块植物组织在一年
内可繁殖成千上万株的小植株，取得迅速
高效、低成本推广新品种的效果。
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(2)利于种质资源保存和远距离运输
应用组织培养保存种质资源具有节约土 地，节省人力、物力，手续简便，易于远 距离运输，而且不受病虫害的侵袭，便于 交流的优点。
• 2 无机营养元素 营养元素的缺失会导致愈伤组织生长不 良，如： 缺铁：细胞分裂停止； 缺氮：细胞过度生长，形成层组织减退。
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• 3 有机成分 在培养基中加入糖、各类B族维生素、肌醇 和甘氨酸等，可以促进愈伤组织的生长和 器官分化的要求。
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• 4 物理性质
愈伤组织遗传上的不稳定性因基因型、外植体、 培养基成分和培养时间的不同而异。
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第三节 形态建成与调控
1）形态发生
形态建成：外植体在适宜的培养条件下经 过脱分化和再分化形成完整植株的过程。 在组织培养中，从外植体形成器官或无性 系的形态发生，有下面两种方式：
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植物愈伤组织的形成结构
• 根据愈伤组织的性质和细胞组成的特点， 可以将它们的结构分为致密和松散两种类 型。
松散型
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致密型
愈伤组织形成的过程
改变原来的分化方向和代谢方式， 合成代谢加强，合成大量蛋白质 和核酸物质为细胞的分裂和增殖 奠定基础
诱导期
分裂期
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• 自然界中常看到的一些植物，受到机械创伤后其韧皮部附 近的细胞分裂形成突起的“疤”或“瘤”就是愈伤组织， 这种创伤组织的概念后被引入生物技术领域。 • 生物技术中的愈伤组织是在离体培养条件下，经植物脱分 化和不断增殖形成的无特定结构的组织。经过一段时间的 生长和增殖后，在其内部出现一定程度的分化，产生一些 具有分生组织结构的细胞团、色素细胞或管状分子。
• 3．年龄
年龄较幼的外植体，不仅易于诱导形成
愈伤组织，而且也容易诱导分化成植株。
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（二）培养基
• 1 生长调节剂 细胞分裂素/生长素的比例 是控制芽和根形 成的重要条件之一。细胞分裂素 / 生长素比 例高时有利于芽形成；而这一比例低时， 有利于根的形成。
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愈伤组织形成
外植体外层细胞开始分裂，细胞 脱分化，愈伤组织结构疏松，缺 少组织结构，颜色浅而透明
分化期
Callus表层细胞分裂逐渐停止， 而转向其内部的局部地区，并改 变分裂面的方向，出现瘤状结构 外表，Callus中可以发现维管组 织，但不形成维管系统
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诱导期
分裂期
第五章 愈伤组织培养
导
论
诱导与继代培养 形态建成与调控
应
用
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第一节 导论
愈伤组织
是在离体培养条件下，经植物细胞脱分化和
不断增殖所形成的无特定结构的组织 。经一段
时间的生长和增殖以后，在其内部出现一定程
度的分化，产生出一些具有分生组织结构的细
胞团、色素细胞或管状分子。在离体条件下， 植物细胞全能性的表达，是使细胞发生分裂形 成愈伤组织而实现的。
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由于代谢产物的积累会产生毒害作用，如 果长时间不继代培养。就会使愈伤组织变 成黑褐色，继而死亡。
用继代培养维持愈伤组织生长，是长期保 存愈伤组织的一种方法。
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一般来说，愈伤组织的增殖生长只发生在不与琼 脂接触的表面。而与琼脂接触的一面极少细胞增 殖，只是细胞分化形成紧密的组织块。因此，由 于愈伤组织的迅速增殖，整个愈伤组织小方块变 成了一个不规则的馒头状的组织块。
培养基的物理性质（固体或液体状态，渗 透压等）对形态发生有明显的影响。如油 菜花药培养宜先在高糖（9-10%）培养基中 培养，有利于细胞增殖和胚状体的形成。
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（三）培养环境
• 光周期 在愈伤组织诱导阶段，一般采用 三种做法：全暗、周期性光照、散射性光 照来进行光照调节。 • 温度 在组织培养中，一般都采用25±2℃的 恒温条件下进行外植体的培养都可较好地 形成芽和根。