第二章園藝植物組織培養的理論基礎與基本技術第1頁，課件共40頁，創作于2023年2月第2頁，課件共40頁，創作于2023年2月

2.主要特征：

（1）在培養容器中進行；（2）無菌培養環境，排除了微生物如真菌、細菌以及害蟲等的侵入；（3）各種環境因子如營養因子、激素因子以及光照、溫度等物理因子處于人工控制之下，并可達到最適條件。（4）通常打破了正常的植物發育過程和格局.

第3頁，課件共40頁，創作于2023年2月3、組織培養的類型：根據培養材料不同分為：

（1）胚胎培養（EmbryoCulture）：包括成熟胚、幼胚、子房、胚珠等的培養。（2）器官培養（OrganCulture）：包括離體根、莖、葉、果實、種子、花器官的培養。（3）組織培養（TissueCulture）：如分生組織、薄壁組織、輸導組織培養。（4）細胞培養（CellCulture）：指對單細胞或較小的細胞團進行培養。（5）原生質體培養（ProtoplastCulture）：指對去掉細胞壁后所獲得的原生質體進行培養。第4頁，課件共40頁，創作于2023年2月

牡丹成熟胚的離體培養與快速繁殖Matureembryocultureandrapidpropagationoftreepeony第5頁，課件共40頁，創作于2023年2月花燭葉片離體培養及快速繁殖第6頁，課件共40頁，創作于2023年2月大蒜根尖培養及植株再生第7頁，課件共40頁，創作于2023年2月人參細胞懸浮培養第8頁，課件共40頁，創作于2023年2月非洲紫羅蘭原生質體分離、培養及植株再生第9頁，課件共40頁，創作于2023年2月根據培養基的性質不同可分為:

（1）固體培養（Solidculture）:瓊脂、卡拉膠等固化。（2）半液半固體培養(SemisolidCulture)：固液雙層。（3）液體培養(LiquidCulture)：震蕩、旋轉或靜置培養。液體培養的優點：

A不使用凝固劑，節約生產成本

B營養吸收充分；

C操作過程簡化。缺點：通氣不良，易造成細胞聚集，影響生長。第10頁，課件共40頁，創作于2023年2月固體培養：液體培養第11頁，課件共40頁，創作于2023年2月體胚液體培養第12頁，課件共40頁，創作于2023年2月

不同類型液體培養裝置第13頁，課件共40頁，創作于2023年2月菠蘿種苗液體培養系統

第14頁，課件共40頁，創作于2023年2月按照培養方法不同分為：（1）靜置培養：外植體在液體培養基中靜置培養。（2）震蕩培養：外植體接入液體培養基中，放到搖床上震蕩培養。（3）看護培養：是指在培養皿中加入一定體積的固體培養基，在其上放置一塊愈傷組織，再在其上放一張濾紙，最后把外植體放在濾紙上培養的方式。（4）飼喂培養：作為飼喂層的細胞經射線照射后，核失活但細胞存活，再將這種細胞制成瓊脂平板，然后將培養物以液體淺層或平板技術鋪在飼喂層上進行培養的方式。（5）微室培養：將細胞置于微室中進行培養，當細胞團長至一定大小時再轉入適當培養基培養。第15頁，課件共40頁，創作于2023年2月二、園藝植物組織培養的理論基礎（一）植物細胞全能性（Totipotency）

1、植物細胞全能性：1902年由Haberlandt提出，即植物體細胞在適當的條件下，具有不斷分裂和繁殖、發育成完整植株的能力。

20世紀80年代，認為每一個植物細胞具有該植物的全部遺傳信息，在適當條件下可表達出該細胞的所有遺傳信息，分化出植物有機體所有不同類型細胞，形成不同類型的器官甚至胚狀體，直至形成完整再生植株。植物細胞全能性的證明是通過1958年Steward等在胡蘿卜根段細胞體胚發生試驗及1964年Guha等進行的曼陀羅花藥培養。第16頁，課件共40頁，創作于2023年2月從一個體細胞發育成一個植株第17頁，課件共40頁，創作于2023年2月2、全能性表達：植物體的全部細胞均是由細胞分裂產生，因此每個細胞包含整套遺傳基因，但是由于受到整個植株、器官、組織的束縛。致使植株中不同部位的細胞僅表現出一定的形態和功能。但遺傳潛力未消失，一旦脫離原器官或組織的束縛，并在一定營養和環境條件下培養，就可實現其全能性。少數植物體細胞在發育過程中可能丟失或增加一部分遺傳物質,因而失去全能性。如篩管細胞,它在發育過程中失去細胞核,因而沒有全能性。由于受技術水平限制，目前還無法使所有的離體植物細胞都實現其全能性。細胞全能性的表達難易程度卻隨植物種類、組織和細胞的不同而異。第18頁，課件共40頁，創作于2023年2月

脫分化（Dedifferentiation）：已分化的植物細胞要表達全能性,必需先脫分化,使細胞恢復到胚性階段。生長素尤其是2,4-Ｄ對脫分化具有重要作用。

2,4-Ｄ濃度高時,誘發不均等分裂；而濃度低時,只誘發均等分裂。一旦發生不均等分裂,細胞就對生長素失去敏感性,在無生長素的條件下能自發形成體細胞胚。第19頁，課件共40頁，創作于2023年2月第20頁，課件共40頁，創作于2023年2月（二）植物細胞分化（Celldifferentiation）1、分化的概念

（1）分化：是指植物體各個部分出現異質性的現象，包括在細胞水平分化、組織水平分化和器官水平分化。（2）細胞分化：是指導致細胞形成不同結構，引起功能改變或潛在的發育方式改變的過程。細胞分化是組織分化和器官分化的基礎，是植株離體再生的基礎。第21頁，課件共40頁，創作于2023年2月第22頁，課件共40頁，創作于2023年2月第23頁，課件共40頁，創作于2023年2月2、植物細胞分化的某些規律和機理

細胞分化是發育生物學的核心問題，它是基因選擇性活化或阻遏的結果。成熟已分化細胞中僅5-10%的基因處于活化狀態。因此分化的基本問題是具有全能性的細胞是通過何種方式使部分遺傳信息不表達，而小部分特定基因活化，使細胞表現出所執行的功能。分化的主要表現：（1）細胞分化基本分為形態結構分化和生理生化分化兩類，生理生化分化在形態結構分化之前。（2）完整植株中，發育的途徑一旦被‘決定’，通常不易改變，但離體培養中脫分化過程可以使細胞喪失‘決定’作用。（3）分化與極性（Polarity）關系密切。（4）生理隔離或機械隔離在細胞分化中有促進作用。（5）細胞分裂對細胞分化具有重要作用。特定環境下的分裂可導致特定的分化。第24頁，課件共40頁，創作于2023年2月（5）植物生長調節劑有明顯調節作用。如生長素與分裂素比值，高，促進生根；低，芽。（6）細胞核染色體和DNA的變化對細胞分化影響比較大。如DNA差異復制。第25頁，課件共40頁，創作于2023年2月（三）脫分化（Dedifferentiation）

1、概念：

也稱去分化，指離體條件下生長細胞、組織或器官經過細胞分裂或不分裂逐漸失去原來的結構和功能而恢復分生狀態，形成無組織結構的細胞團或愈傷組織或不分化細胞的過程。如葉柄基部的薄壁細胞成為離層細胞；傷害導致局部細胞形成愈傷組織。第26頁，課件共40頁，創作于2023年2月2、脫分化的機理

脫分化機理尚未完全闡明。一般認為脫分化過程是分化的逆過程，在分化過程中細胞膜透性改變，細胞核增大，內質網范圍擴大，多核糖體形成，過氧化物酶增加，蛋白質和酚類物質合成活躍等，這些變化改變了細胞原有的生理狀態，引起細胞的分裂。第27頁，課件共40頁，創作于2023年2月（1）損傷。切割損傷的刺激，促使細胞增殖。（2）在誘導愈傷組織時常加入生長素類，但同時配合細胞分裂素的效果可能更好。（3）弱光或黑暗條件有利于脫分化中的細胞分裂。（4）細胞位置.外植體本身的各類細胞可能對培養條件的刺激有不同的敏感性。（5）外植體的生理狀態。不同生理年齡和不同季節都會有不同的培養反應。（6）植物種類的差異。一般雙子葉植物比單子葉植物及裸子植物容易。3、影響脫分化的主要因素第28頁，課件共40頁，創作于2023年2月（四）再分化（Re-differentiation）1、概念：指離體培養的植物細胞和組織可以由脫分化狀態重新進行分化，形成另一種或幾種類型的細胞、組織、器官，甚至形成完整植株。（1）細胞水平再分化：首先可見的是細胞壁變厚、假導管細胞的形成，以及酶水平的變化和明顯的機能分化，從而形成各種類型的細胞。（2）組織水平再分化：在高水平生長素條件下，最常見的是維管組織（Vasculartissue）的分化.松散的愈傷組織內含大量擬分生組織或瘤狀結構；致密的愈傷組織內組織分化很少，大多由高度液泡化的細胞組成。第29頁，課件共40頁，創作于2023年2月

（3）器官水平再分化：

依起源不同，分器官型（Organ）和器官發生型（Organogenesis）。器官型：直接由外植體細胞形成器官原基，繼而發育成器官；器官發生型：外植體先形成愈傷組織，再由愈傷組織產生不同的器官原基。

第30頁，課件共40頁，創作于2023年2月

（五）植株再生途徑：

1.器官發生途徑：離體培養的組織或細胞團分化形成不定芽和不定根等器官的過程。

直接器官發生：植物器官可以直接由外植體上誘導。如莖尖培養。間接器官發生：成熟細胞經過脫分化（dedifferentiation）及再分化（redifferentiation）過程而形成新的組織和器官的過程。如葉片培養。器官發生再生植株的方式大致有：

A先形成芽，芽的基部后產生后根；

B先形成根，根上再出芽；

C愈傷組織的不同部位形成芽和根，然后形成微管束組織把兩者結合起來.第31頁，課件共40頁，創作于2023年2月2.體細胞胚胎發生：指二倍體（或單倍體）的體細胞在特定條件下．未經性細胞融合而通過與合子胚發生類似的途徑發育出新個體的形態發生過程。經體胚發生形成類似合子胚的結構稱為胚狀體（embryoid）或體細胞胚(somaticembryo)。體細胞胚發育可經過原胚、球形胚、心形胚、魚雷胚到子葉胚等階段。3.原球莖（protocorm）發生：蘭科植物離體培養中的特殊的形態發生方式，由莖尖或側芽等培養產生一些球形結構，其自身可以增殖，并可進一步萌發出小植株。最初是將由蘭花種子萌發過程中形成的球形結構稱為原球莖，由其他外植體誘導形成的球形結構與種子形成的原球莖類似，所以叫做類原球莖（Protocormlikebodies，PLBs）。由于原球莖途徑與器官發生類似，通常將原球莖途徑歸納為器官發生途徑。

此外，蕨類植物的綠色球狀體途徑(Greenglobularbody,GGB)等也是特殊的器官發生途徑。第32頁，課件共40頁，創作于2023年2月直接器官發生間接器官發生體細胞胚胎發生第33頁，課件共40頁，創作于2023年2月貫葉金絲桃不定芽直接再生過程第34頁，課件共40頁，創作于2023年2月

優化培養基無蔗糖1%蔗糖5%蔗糖

無BAPBAP0.1mg/lBAP5.0