植物组织培养的基本原理PPT课件
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23
处于起始 期外植体
24
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。
13
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
（Haberlandt, 1902）
2
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。
3
细胞全能性（红罗卜）
4
1.2 植物细胞的分化与脱分化
MS+1.0mg/L 2,4-D培养基上诱导率为67.0%;在B5+0.5～
1.0mg/L2,4-D，出愈率都在84.0%以上，其中以2,4-D为
0.5mg/L时，出愈率高达100%.。说明在扁桃花药诱导过程中，
最适基本培养基是B5，最佳 2,4-D浓度为0.5mg/L。
18
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。
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
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
12
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
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。
21
（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
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
1.1 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须的全部遗传信息和发育成 完整植株的能力。
细胞分裂素类（玉米 素，6-BA )
0.01~10 mg/L 0.1~10 mg /L
16
Leabharlann Baidu、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
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。
5
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
6
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
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。
19
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
20
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。
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。
期，并发生同步分裂。
22
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
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。
14
自然条件下的植物愈伤组织
刺桐树15
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)
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。
17
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，
扁桃花药在H+1.0mg/L 2,4-D的培养基上诱导率最高为47%;在
生能力，回复到分生组织状态的过程。 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。
7
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、组织、
脱分化
细胞
愈 伤 组 织
再分化
根 芽
再 生 植
株
8
1.3 植物的形态建成
9
1.3 植物的形态建成
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
10
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
11
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
处于起始 期外植体
24
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。
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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
（Haberlandt, 1902）
2
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。
3
细胞全能性（红罗卜）
4
1.2 植物细胞的分化与脱分化
MS+1.0mg/L 2,4-D培养基上诱导率为67.0%;在B5+0.5～
1.0mg/L2,4-D，出愈率都在84.0%以上，其中以2,4-D为
0.5mg/L时，出愈率高达100%.。说明在扁桃花药诱导过程中，
最适基本培养基是B5，最佳 2,4-D浓度为0.5mg/L。
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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。
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
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
12
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
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。
21
（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
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
1.1 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须的全部遗传信息和发育成 完整植株的能力。
细胞分裂素类（玉米 素，6-BA )
0.01~10 mg/L 0.1~10 mg /L
16
Leabharlann Baidu、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
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。
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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
6
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
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。
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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
20
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。
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。
期，并发生同步分裂。
22
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
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。
14
自然条件下的植物愈伤组织
刺桐树15
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)
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。
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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，
扁桃花药在H+1.0mg/L 2,4-D的培养基上诱导率最高为47%;在
生能力，回复到分生组织状态的过程。 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。
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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、组织、
脱分化
细胞
愈 伤 组 织
再分化
根 芽
再 生 植
株
8
1.3 植物的形态建成
9
1.3 植物的形态建成
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
10
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
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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