第十六章植物离体培养育种
葱属植物离体培养和遗传操作
叶片 诱导的愈伤组织均成功地分化出植株， 后者 并开花结实。 亦有人用一种韭 （ .789$$:; ） 籽苗的基 部诱导出了体细胞胚和高频率再生植株 。
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茎盘组织作为外植体进行组织培养被认为是生 产试管苗的有效方法。.=>’( 和 2:;%*6?@6A,B 新近建立 了一种生产大蒜脱毒试管苗的新方法—茎盘培养法 （ CD(;B&%CEB&9;(BE:FD:$(） 。该法以未成熟小鳞茎基 部的茎盘作外植体，在不加外源激素的 G2 培养基 上培养， 一个茎盘可分化出 !"4<" 株苗， 6 个月内就 可形成小鳞茎。 在土壤中移栽后发现， 此法获得的植 株叶片无病毒感染症状。2>D> 等 *6H,也用大蒜小鳞茎 基部直接诱导出了体细胞胚，其诱导率高达 H"I ， 但他们用的是附加 5B;)JGB!@?KL 和 "7AB;)JGB/0B 的
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农 业 生物 技 术学 报
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器官培养 !" #$$$$ 葱属植物组织培养所用起始材料种类很多。除 了分生组织外， 还可从茎盘、 幼叶、 花器官、 鳞片等部 位取材。 #$%&’($) 曾用附加 -.. 和 /0 的 12 培养
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植物组织离体培养-1
植物组织离体培养-概念和基础理论(1)摘要：植物组织培养技术是现代生物技术的重要部分，已经广泛地应用于农林业、工业、医药业等，对社会的经济发展作出了贡献，更应认识到其深入发展的潜能。
就当前而言，植物组织培养技术的应用至少包括；植物组织离体快繁、通过原生质体融合和体细胞变异等方法创造新品种、次生代谢物的生产、种质资源保存以及用于研究揭示植物的生理生化规律等等，植物组织离体快繁则是被利用最广泛最有成效的方面，可以认为是现代农业、工厂化农业中最具进步性显示其价值的方面，因此系统地理解其基本理论和疏理当前的研究成果和发展很有必要。
植物组织离体培养将分几个部分陆续发表，供同行参考评论。
关键词：植物组织培养、发展简史、植物组织培养的类型、植物组织培养的特点、植物组培养体系的建立、植物细胞的全能性与植物的再生性、愈伤组织、根芽激素理论、遗传稳定性。
植物组织培养（Plant Tissue Culture；In Vitro Culture）是现代生物技术的重要部分，是利用植物体离体的器官（如根、茎、叶、花、果实等）组织（如分生组织、表皮组织、薄壁组织等）或细胞（如大孢子、小孢子、体细胞等）以及原生质体，在无菌和适宜的人工培养基及适宜的光照、温度、气体等人工条件下，能诱导出愈伤组织、不定芽、不定根，最后形成完整的植株的新兴学科和技术，同时，组织培养的组培苗是一项能获得大量同源母本基因幼苗的生物技术, 又称植物克隆育苗技术。
植物组织培养是生物技术在农业上应用较成熟、较广泛，产业化程度也较高。
我国植物组织培养产业化始于20世纪70年代，从马铃薯去病毒、建立马铃薯无病毒薯基地开始，80年代的葡萄、草莓、苹果、甘蔗、香蕉、大蒜等的成功应用和产业化，90年代后期的芦荟和洋兰使我国的试管苗产业得到了极大的发展，已形成了规模生产能力的新兴产业——植物组培业亦称植物微繁业。
1.植物组织培养的概念、类型与特点1.1.植物组织培养的概念植物组织培养（plant Tissue culture）是指用无菌方法使植物体的离体器官、组织和细胞在人为提供的条件下生长和发育的所有培养技术的总称。
植物离体培养育种
药用植物育种
药用成分改良
通过离体培养技术改良药 用植物的化学成分和含量， 提高药效和品质。
抗性药用植物培育
培育具有抗病、抗虫、抗 逆等特性的药用植物品种， 提高药用植物的产量和品 质。
濒危药用植物保护
利用离体培养技术保存和 繁殖濒危药用植物种质资 源，保护生物多样性和中 药材资源。
THANKS
谢谢
通过植物克隆技术，可以快速繁殖珍稀濒危植物 和具有重要经济价值的植物资源。
03
CHAPTER
植物离体培养育种的应用
农业育种
抗逆性育种
通过离体培养技术筛选具有抗旱、耐盐、抗寒等特性的种质资源，培育适应不同环境条 件的农作物品种。
品质改良
利用离体培养技术改良农作物的品质特性，如蛋白质含量、脂肪含量、纤维长度等，提 高农产品的营养价值和加工性能。
珍稀濒危树种种质资源保护
利用离体培养技术保存和繁殖珍稀濒危树种种质资源，保护生物多 样性。
园艺育种
01
02
03
新品种培育
通过离体培养技术快速繁 殖和筛选具有优良性状的 观赏植物和果树品种，丰 富园艺植物的多样性。
品质改良
提高园艺植物的品质特性， 如花色、果形、口感等， 满足市场需求和观赏价值。
抗性改良
环保法规
新品种的培育和推广需符合环保法规，确保生态 安全。
未来发展前景
技术创新
随着生物技术的不断发展，植物离体培养育种技术有望取得突破性 进展。
应用领域拓展
植物离体培养育种在园艺、农业等领域具有广阔的应用前景，有望 培育出更多抗逆、优质、高产的植物新品种。
园艺植物育种学》复习资料整理版改动
园艺植物育种学一.名词解释1. 品种：具有在特定条件下表现为不妨碍利用的优良、适应、整齐、稳定和特异性的家养动植物群体。
2.良种：常说的良种有两层含义:一是优良品种。
二是优良种子,即优良品种的优良种子。
3. 种质资源：即携带种质的材料或载体的总称。
4. 引种：人类为了某种需要把植物从其原分布区移种到新的地区。
5.无性系:指具有相同遗传组成的植物利用无性繁殖方式所得来的群体。
6. 无性系品种：采用无性繁殖方法育成的遗传组成同质，个体杂合的一类品种。
7. 自交系品种：群体遗传组成基本同质，个体基本纯合的可用于生产的群体8. 杂交种品种：指用遗传上纯合的亲本在控制授粉条件下生产特定组合的一代杂种群体9. 遗传力：广义—基因型方差占表现型方差的百分率；狭义—基因型加性方差占表现型方差的百分率。
10.芽变：发生在芽内分生组织细胞中的突变，属于体细胞突变的一种。
11. 异花授粉植物：在人工选择的情况下构成的一个遗传基础比较复杂又在主要经济性状相对一致而保持遗传平衡的异质群体。
12.有性杂交育种：经过有性杂交途径获得新品种的过程13.组合育种：又叫常规杂交育种，是通过人工杂交，把分散于不同亲本上的优良性状组合在杂种中，对其后代进行多代培育选择，获得基因型纯合或接近纯合的新品种的育种途径。
14. 回交育种：为了积累亲本的性状而进行的一再回复与该亲本杂交的育种方式。
,15. 普通配合力：指一个自交系在一系列杂交组合中的平均表现16. 特殊配合力：指特定组合某性状的观测值与根据双亲一般配合力所预测的值之差。
17.轮回亲本:多次参加回交的的亲本。
18.杂交不亲和性:同种材料中不同品种间相互授粉不能受精结实的现象，称之为杂交不亲和性19. 杂种不育性：指不同品种或不同的种、属间的杂种缺乏生殖能力的现象。
20. 自交不亲和性和自交不亲和系:指两性花植物，雌雄性器官正常，在不同基因型的株间授粉能正常结籽，但是花期自交不能结籽或结籽率极低的特性；通过连续多代自交选择，可育成具有自交不亲和性特点，且能稳定遗传的自交系。
离体培养实验报告
实验名称：植物组织细胞离体培养实验日期：2023年11月10日实验地点：实验室实验目的：1. 了解植物组织细胞离体培养的基本原理和方法。
2. 掌握植物组织细胞离体培养过程中的操作技术。
3. 观察植物组织细胞在离体条件下的生长和分化情况。
实验材料：1. 植物材料：拟南芥种子2. 培养基：MS培养基（添加了植物激素）3. 器械：超净工作台、无菌操作箱、手术刀、镊子、剪刀、移液枪、培养皿、培养箱等4. 试剂：70%乙醇、无菌水、无菌滤纸等实验方法：1. 植物材料处理：将拟南芥种子用70%乙醇消毒30秒，再用无菌水冲洗3次，置于无菌滤纸上晾干。
2. 无菌操作：将处理好的种子放入无菌操作箱中，用手术刀将种子切开，取出胚芽。
3. 接种：将胚芽接种于MS培养基中，置于培养箱中培养。
4. 观察记录：定期观察记录植物组织细胞在离体条件下的生长和分化情况。
实验步骤：1. 种子消毒：将拟南芥种子用70%乙醇消毒30秒，再用无菌水冲洗3次，置于无菌滤纸上晾干。
2. 无菌操作：将消毒后的种子放入无菌操作箱中，用手术刀将种子切开，取出胚芽。
3. 接种：将胚芽接种于MS培养基中，置于培养箱中培养。
4. 观察记录：- 第1周：观察胚芽的生长情况，记录生长速度、颜色等。
- 第2周：观察胚芽的分化和增殖情况，记录芽长、芽宽、芽数量等。
- 第3周：观察芽的分化和增殖情况，记录芽长、芽宽、芽数量等。
- 第4周：观察芽的分化和增殖情况，记录芽长、芽宽、芽数量等。
实验结果：1. 生长速度：接种后，胚芽生长速度较快，1周内胚芽长度可达1-2cm。
2. 分化情况：在第2周，部分胚芽开始分化出芽，芽长1-2cm，芽宽0.5-1cm。
3. 增殖情况：在第3周，芽的数量逐渐增多，芽长、芽宽也有所增加。
4. 分化程度：在第4周，芽的数量最多，芽长、芽宽最大，部分芽开始分化出叶和根。
实验讨论：1. 植物组织细胞离体培养的原理：植物组织细胞离体培养是利用植物组织细胞的全能性，通过适宜的培养条件，使植物组织细胞在体外条件下生长、分化和再生。
植物离体培养育种
抑制愈伤组织形成，促进芽的形成GA3
几种激素的配制方法
生长素 细胞分裂素 赤霉素
95%的酒精或0.1mol/L的NaOH或KOH
0.5或1mol/L的HCl+微热
溶于水，pH5.7但不稳定，用95%的酒精
生长周期短，繁殖率高
植物组织培养是在一定的场所和环境下，人为提供一定的温度、光照、湿度、营养、激素等条件，既利于高度集约化和高密度工厂化生产，也利于自动化控制生产。
管理方便，利于工厂化生产和自动化控制
技术用途
快繁：人工种子、茎尖培养 脱毒：微芽嫁接、茎尖培养 克服杂交不亲和：花药培养、细胞 融合 种质资源保存和交换：愈伤组织培养、茎尖培养
愈伤组织（Callus）：
原指植物在受伤后，于伤口表面形成的一团薄壁细胞。 在组织培养中，指在人工培养基上由外植体长出来的一团无序生长的薄壁细胞。
01
组织培养的类型
按培养过程：初代培养、继代培养
按培养方法：固体培养、液体培养、看护培养、微室培养、包埋培养等
外植体（Explants）
初代培养（Primary culture）
目前国际上流行的培养基及特点
01
02
White培养基 是1943年由White为培养番茄根尖而设计的。1963年又作了改良，称作White改良培养基，提高了MsSO4的浓度和增加了硼素。其特点是无机机盐数量较低，适于生根培养。 N6培养基 是1974年朱至清等为水稻等禾谷类作物花药培养而设计的。其特点是成分较简单，KNO3和（NH4）2SO4含量高。在国内已广泛应用于小麦、水稻及其他植物的花药培养和其他组织培养。 KM—8P培养基 它是1974年为原生质体培养而设计的。其特点是有机成分较复杂，它包括了所有的单糖和维生素，广泛用于原生质融合的培养。
植物组织培养技术及其在生产中的应用
植物组织培养技术及其在生产中的应用植物组织培养技术是指利用植物体内的一些生物学特性，在不同培养基作用下，实现植物组织的再生、分化、增殖等过程，从而获得与母体相同或不同的植株或植株部分。
植物组织培养技术是植物学研究中一个比较重要的分支，具有多种应用价值，可广泛应用于植物生产、环境修复、药用植物等领域。
本文将介绍植物组织培养技术及其在生产中的应用。
一、植物组织培养技术的分类按照植物组织来源的不同，植物组织培养技术可以分为离体培养和原位培养两大类。
离体培养是指将植物体内某些片段或细胞分离出来，放入含适量营养物质的培养基中，通过不同的激素和营养盐的应用，诱导这些细胞分化、增殖等，最终得到与母体细胞相同或不同的植株或植株部分。
原位培养是指将特定植物组织放置在特定培养基上，并间歇进行刺激，促进细胞的再生和修复。
二、植物组织培养技术在生产中的应用1.植物繁殖和育种植物组织培养技术可以用于植物繁殖和育种。
在离体培养过程中，组织培养技术可以通过不同的组合培养基和适当的生长调节剂来诱导植物组织快速分化，从而实现大规模繁殖。
同时，植物组织培养技术也可以用于育种过程中的胚性诱导和突变筛选。
2.植物次生代谢产物的生产很多药用植物的生产过程依赖于某些特定的生物活性成分。
通过植物组织培养技术，可以控制植物能量代谢和次生代谢产物的合成，实现高产、高品质药材的生产。
3.植物病毒检测植物病毒对植物生长和繁殖产生极大影响，会直接导致植物的死亡或减产。
利用植物组织培养技术，可以大量培育无病毒植株，用于保障植物生产的健康和稳定。
4.水生植物生产水生植物在水体中生长和繁殖，为水产养殖产业提供各种服务。
通过组织培养技术，可以将水生植物离体培养后再长到水体中，从而实现大规模水产强化生草。
5.环境修复植物生长对环境具有改善作用。
通过植物组织培养技术，可以获得不同类型的植物体细胞和组织，从而用于植物生态修复，修复各种污染的环境。
三、植物组织培养技术的创新目前，植物组织培养技术的应用已经非常广泛，但一些新兴领域和技术仍需要不断发展。
《植物离体培养育种》课件
通过基因编辑技术，可以创造具有优 良性状和抗逆性的新品种，满足农业 生产和环境保护的需求。
细胞培养生物反应器的研发
01
细胞培养生物反应器是植物离体 培养的重要设备，能够提供适宜 的细胞生长环境，提高细胞增殖 速度和培养效率。
通过选择适当的培养条件和基因工程 手段，可以降低植物离体培养过程中 的遗传变异，提高新品种的遗传稳定 性。
遗传稳定性是植物离体培养育种的重 要指标之一，它关系到新品种的品质 和产量。
PART 03
植物离体培养育种的技术 流程
材料的选取与处理
材料来源与选择
选择遗传性状优良的植物品种、品系或具有特殊价值的单株作为离体培养的原 始材料。
变异体的鉴定
对筛选出的变异体进行遗 传稳定性、生物学特性等 方面的鉴定，确保其具有 实际应用价值。
PART 04
植物离体培养育种的优缺 点
优点
高效快速
离体培养可以在短时间内快速繁殖大量植物，大 大缩短了育种周期。
无性繁殖
离体培养得到的植物是无性繁殖系，遗传性状稳 定，不易受外界环境影响。
ABCD
定义与特点
定义
植物离体培养育种是指通过离体培养 技术，在人工控制的条件下诱导植物 细胞、组织或个体发生遗传变异，再 从中选择和培育新品种的育种方法。
ห้องสมุดไป่ตู้特点
离体培养技术可以人为控制变异的方 向和幅度，提高变异频率，缩短育种 周期，并可实现基因资源的有效利用 。
植物离体培养育种的重要性
01
02
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丰富种质资源
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类别 －依外植体的不同划分
胚胎培养 （embryo culture）未成熟或成熟了的胚 器官培养（organ culture）根尖、茎尖、子叶、叶片、叶
原基、花原基、或花果的未熟部分
组织培养或愈伤组织培养（狭义，tissue culture）维管束
形成层、贮藏薄壁组织及愈伤组织等
原生质体培养 进行体细胞杂交、核移植和核置换等工
作。
第十六章植物离体培养育种
外植体（Explants）
由活植物体上切取下来的可以用于组织培养的组织或器官
初代培养（Primary cultห้องสมุดไป่ตู้re）
指外植体的最初培养
继代培养（Subculture）
将初代培养得到的培养体移植于新鲜培养基中，这种反 复多次移植的培养，称为继代培养
➢ 生长周期短，繁殖率高
植物组织培养是由于人为控制培养条件，根据不同植物不 同部位的不同要求而提供不同的培养条件，因此生长较快。 总体来说成本低廉，且能及时提供规格一致的优质种苗或脱 病毒种苗。
➢ 管理方便，利于工厂化生产和自动化控制
植物组织培养是在一定的场所和环境下，人为提供一定的温 度、光照、湿度、营养、激素等条件，既利于高度集约化和 高密度工厂化生产，也利于自动化控制生产。
生物技术的概念： 是指应用生物科学的理论、方法和技术，按照人们设计的蓝 图，改良和加工生物，或用生物及其制备物作为加工原料， 以提供所需制品为人类社会服务的综合性科学技术。 生物技术与育种结合形成作物育种生物技术
﹢＝
第十六章植物离体培养育种
苏云氏杆菌 产生毒害剂的基因 除害剂基因与质粒结合
基因重 组
B5培养基 是1968年由Galmborg等为培养大豆根细胞而设计 的。其主要特点是含有较低的铵，这可能对不少培养物的 生长有抑制作用。从实践得知有些植物在B5培养基上生长 更适宜，如双子叶植物特别是木本植物。
第十六章植物离体培养育种
生物学原理
植物的再生作用：植物的根、茎、叶等器官、组织和细胞 都具有再生成完整植株的能力。其是无性繁殖的基础， 它是受内源激素调控的。人工控制和调整培养基成分， 可使其发育成完整的植株。
细胞的分化和形态发生：指细胞在分裂过程中发生结构和 功能方面的改变，从而在植物个体发育过程中形成各类 组织和器官，完成整个生活周期。
组织培养的意义
胚胎培养 主要克服远缘杂交中胚不能在种子中正常发
育而早期败育的问题。
胚珠和子房培养 进行试管内受精和杂种胚的分化成长，
以克服不育性和不亲和性等障碍。
细胞及组织培养 进行优良单系的快速繁殖，自交不亲
和系、雄性不育系的无性繁殖，突变体的诱导与分离及 种质的保存和运输等方面。
花药及花粉培养 单倍体育种，加速获得纯二倍体。
植物组织培养在技术上的发展
研究材料范围逐步扩大
胚、胚轴、子叶、幼苗、茎尖、根、叶等； 动物细胞+植物细胞/微生物原生质体
培养方法逐步完善
固体培养发展到液体振荡或旋转培养 悬浮培养、液滴培养、双层培养、包埋培养
培养基不断改进
White培养基、MS培养基、MT培养基等
实验手段逐步完备
第十六章植物离体培养育种
第十六章植物离体培养育种
离体的植物 脱分化 器官、组织、 细胞
愈 再分化 根 伤
组
织
芽
植 物 体
第十六章植物离体培养育种
植物 组织 培养 过程
植物组织培养特点
➢ 培养条件可以人为控制
组织培养摆脱了大自然中四季、昼夜的变化以及灾害性气 候的不利影响，且条件均一，对植物生长极为有利，便于稳 定地进行周年培养生产。
组织培养（Tissue culture） 是指用无菌方法使植物体的离 体器官、组织和细胞在人为提 供的条件下生长和发育的所有 培养技术的总称，也称之为离 体培养（In vitro culture）。
第十六章植物离体培养育种
利用植物体的器官、组织或细 胞，通过无菌操作接种于人工配 制的培养基上，在一定的光照和 温度条件下进行培养，使之生长 发育的技术称为组织培养
第十六章植物离体培养育种
生物学原理 植物细胞的全能性（totipotent）：是指植物每个细胞都
具有该植物体的全部遗传信息和发育成完整植株的能力。
原理：生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套 遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从 理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。 科学研究表明，处于离体状态的植物活细胞，在一定的营 养物质、激素和其他外界条件的作用下，就可能表现出全 能性，发育成完整的植株。人工条件下实现的这一过程， 就是植物组织培养。
第十六章植物离体培养育种
植物细胞全能性的表达
脱分化（dedifferentiation)：将来自已分化组织的已停 止分裂的细胞从植物体部分的抑制性影响下解脱出来， 恢复细胞的分裂活性。 再分化（redifferentiation):经脱分化的组织或细胞在一 定的培养条件下可有转变为各种不同细胞类型的能力。
BT 玉米
含转基因的幼苗
植物细胞与重组基因 细菌共同培养
第十六章植物离体培养育种
重组基因在细菌中 培养扩增细菌
第十六章植物离体培养育种
第十六章 植物离体培养育种 Tissue culture and breeding §1 植物离体培养发展简史、意义和生物学原理
第十六章植物离体培养育种
组织培养的概念
细胞培养 单个游离细胞
（分离出的体细胞/花粉细胞/卵细胞）
原生质体培养 除去细胞壁的原生质体
第十六章植物离体培养育种
植物组织培养是二十世纪发展起来的新技术， 近三十年来由于组织培养基础理论研究的深入，发 展极为迅速，发表的文献浩如烟海，几乎以植物为 研究对象的各个分支学科都在广泛进行组织培养。
第十六章植物离体培养育种
第十六章植物离体培养育种
§2 植物离体培养需要的基本条件
一、目前国际上流行的培养基及特点
MS培养基 它是1962年由Murashige和Skoog为培养烟草细胞 而设计的。特点是无机盐和离子浓度较高，为较稳定的平 衡溶液。其养分的数量和比例较合适，可满足植物的营养 和生理需要。它的硝酸盐含量较其他培养基为高，广泛地 用于植物的器官、花药、细胞和原生质体培养，效果良好。 有些培养基是由它演变而来的。