人工种子与植物脱毒

Stage 1. Induction（诱导期）:
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期，并发生同步分裂。
• 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。
◆ 一般植物组织都能诱发愈伤组织；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
Stage 1. Induction（诱导期）:
诱导期是细胞准备分裂的时期，是愈伤组织形成起 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。
Stage 1. Induction（诱导期）:
故可以从内外因两方面着手，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。
Yeoman 和 Mitchell (1970) 指出了核仁是生长物 质的作用部位。
特征：生理生化上分裂期的一个明显特征是外层细胞进行 分裂，而中间的细胞不分裂。另外还有细胞数目增加，体 积变小；细胞核和核仁增到最大等
Stage 2. Cell division 分裂期
• 形成的愈伤组织的特征：细胞分 裂快，结构疏散，缺少有组织的 结构，颜色浅而透明
Stage 3. Differentiation 分化期
Callus types
Callus may be heavily lignified （木质化）and hard in texture, whereas others break easily into small fragments (friable). Different types of Gloriosa callus:
学过经济史的人都记得，资本主义历史上第一场泡沫经济发生在17世纪的荷 兰。引发危机的主角，不是“．COM”，而是郁金香。
郁金香属多年生草本球根花卉。土耳其是最早栽培郁金香的国家。郁金香的 原名“Tulipa”就是土耳其语“美丽的头巾”之意。郁金香虽无食用和药用价值， 但它具有独特的观赏价值。
三、愈伤组织的器官发生方式
◆ 器官分化的植物激素控制理论： 大多数植物组织或器官的再生作用符合器官 分化的植物激素控制理论。 生长素与细胞分裂素 ●比例小时则产生芽 ●比例大时则生根 ●比例适中时，则产生无结构的愈伤组织。
三、愈伤组织的器官发生方式
2、体细胞胚的发生 • 愈伤组织 体细胞胚
植株
● Callus原意：植 物受损伤时在愈合 伤口处长出的一团 瘤状突起，突起内 的细胞已发生脱分 化的变化。
4.1.1 愈伤组织 Callus
• 基本概念 • 愈伤组织的诱导 • 愈伤组织的器官发生方式
二、愈伤组织的诱导
• 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）、分裂期和形成期（分 化期）。
植物病毒的危害
爱尔兰饥荒（1845-1849年）
马铃薯晚疫病菌在爱尔兰岛蔓延，，导致大量马铃薯腐烂
大约有100万爱尔兰人不是饿死，便是病死； 还有100万人逃到英格兰、北美
这是什么花？
美丽的郁金香与植物病毒病
第一个记载的植物病 毒病当属郁金香碎色花 病，因为至今荷兰阿姆 斯特丹的博物馆还保存 着一张1619年荷兰画家 的一幅得病的郁金香静 物画。为什么要画得病 的郁金香呢？
植物病毒的危害
一种病毒可侵染许多植物，而同种植物 又可被许多病毒侵染。
当病毒侵染寄主植物后，感病植物代谢 异常，使植物的叶片黄化，褪绿，皱缩，卷 曲；使植株矮化，坏死；使果实减少或畸形。
植物病毒的危害
● 变色：花叶、黄化 ● 坏死 ● 畸形：叶片皱缩、叶缘卷曲、果面 凹凸不平，植株矮化
Potato Spindle tuber
❖ 如何制备人工种子： ❖ 器官发生途径：目前多以叶片、茎段为外植体诱
导愈伤组织，再分步诱导芽和根，生成苗。 ❖ 体细胞胚途径：以苞片为外植体，离体诱导体细
胞胚，制作人工种子。 ❖ 下面介绍这种方法。注意不同生长素/分裂素比例
对于体细胞胚诱导的影响。
❖ （1）愈伤组织诱导：
❖ 将一品红苞片常规消毒，切成0.6cm2小块，接种 到添加不同浓度6-BA和2，4-D的MS培养基中 （表1），每瓶接种5片称重，第20天继代培养时 再称重。培养温度25度左右，暗培养。
2，4-D/6-BA比例较高时(2.0/0.5)有利于愈伤组织诱导
2，4-D：2，4-二氯苯氧乙酸（生长素） 6-BA： 6-苄基腺嘌呤（分裂素）
（2）体细胞胚诱导
降低生长素2，4-D浓度(1.0/0.5)：体细胞胚分化率升高 活性炭吸附减轻酚氧化的褐变，也有促进萌发效果
（3）包埋与萌发 ——海藻酸盐法
• 基本概念 • 愈伤组织的诱导 • 愈伤组织的器官发生方式
三、愈伤组织的器官发生方式
愈伤组织培养物在某些条件下： ◆ 可以再分化产生不定芽或根的分生组织 ◆ 甚至是胚状体， ◆ 继之，由这些有结构的组织而发育成苗 或完整小植株。
三、愈伤组织的器官发生方式
1、愈伤组织通过不定芽方式再分化形成再生 植株的方式主要有三种： （1） 先产生芽，后在茎的基部长根； （2）先长根，再长芽； （3）愈伤组织的不同部位分别形成根和芽。
Stage 2. Cell division 分裂期
Active cell division, cells revert to a meristematic dedifferentiated state.
Stage 2. Cell division 分裂期
分裂期：外植体中已分化的活细胞在外源激素的作用下， 外植体外层细胞出现了分裂，由于外层细胞的迅速分裂使 得这些细胞的体积缩小，逐渐回复到分生组织状态，因此 也称为回复变化。在回复变化时，细胞通过脱分化的起动 期而进入分裂，并开始形成愈伤组织。
❖ 胚状体悬浮在3%的海藻酸钠+1/2MS培养基+6-BA0.5mg/L （分裂素）+GA3(赤霉素)0.5mg/L+ IBA0.5mg/L（生长素） +1.5%麦芽糖的混合液中(赤霉素是生长调节剂，能促进不 定胚发育成小植株)
❖ 滴入到2%氯化钙溶液里，络合15分钟，捞起，无菌水洗涤， 干燥成一定强度的人工种子胶丸。
一、植物病毒及其危害
tobacco mosaic virus
TMV
病毒学的发展简史
1798年 接种牛痘预防天花 1885年 制成狂犬疫苗
1892年 Ivanofsky因发现烟草花叶病毒（TMV）时， 称其为滤过性致病因子（第一个被发现的病毒）
1935年 获得TMV的结晶 1939年 电镜下观察到TMV 1967年 阐明病毒的本质 1970年 发现逆转录病毒 1982年 发现朊病毒（羊瘙痒病） 1983年 毒
Callus consists of an amorphous (无定形) mass of loosely arranged thin-walled (parenchyma 薄壁) cells
外植体（explant）：从植物体上分离下来的用于 离体培养的植物器官和组织的切段
Wound callus on the stem of an Erythrina tree 刺桐树
第四章
人工种子与植物脱毒
Contents
1. 人工种子
2. 植物脱毒
4.1 愈伤组织与人工种子
◆ 愈伤组织 ◆人工种子 Callus and Artificial Seed
4.1.1 愈伤组织 Callus
• 基本概念 • 愈伤组织的诱导 • 愈伤组织的器官发生
一、基本概念
指从外植体的内部或切口表面形成的一团没有 分化的均匀一致、无序生长的薄壁细胞团，具有 再分化能力。
※特点：在诱导期，代谢活化了，细胞内的合成代 谢迅速进行，但是细胞的大小仍然和外植体时一样， 没有多大改变。
Stage 1. Induction（诱导期）:
※ 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。
存在的问题
• 人工种皮性能不尽人意； • 还没有一种符合多数植物胚状体需要的人工胚乳； • 胚状体储藏阶段的休眠控制； • 如何保证长期储藏而又不影响萌发率； • 制作流程较繁琐、成本高。 • 许多植物还不能成功地诱导出高质量体细胞胚。
5.人工种子应用举例
一品红人工种子制作
❖ 为什么要制备人工种子：一品红又名圣诞花，属 大朗科，常绿溜木。是在元旦和圣诞节前夕观赏 的一种著名盆栽花卉。 一品红常采用扦插繁殖， 繁殖速度慢。
• Appearance of cellular
differentiation and the
expression
of
secondary metabolic
pathways.
Stage 3. Differentiation 分化期
分化期特点：分化结构的形成过程加速，超过 了回复变化。外层细胞的分裂逐渐减慢，甚至 停止，为次生生长所代替，大量次生结构出现。 在这时期中细胞的伸展和分裂处于平衡，故细 胞的平均大小往往没有变化。
二、人工种子的制备
二、人工种子的制备
用褐藻酸钙水溶性 胶囊包埋胚状体， 图褐藻酸钙水凝胶 法示意图 包囊体在水中洗 用以生产人工单胚 种子称水凝胶法