植物离体快速繁殖

• 培养基 • 培养条件
外因
第五节 植物离体快速繁殖的常见问题
污染
污染的来源：①材料表面消毒不彻底； ②无菌操作过程不规范
污染的种类： ①细菌污染； ②真菌污染 污染的防止： ①选择植物材料；
②严格消毒灭菌； ③规范操作
外植体褐变
褐变的原因：
切割外植体使细胞受伤，内部酚类化合物 流出，被多酚氧化酶氧化成醌类化合物，又与 酪氨酸酶作用，导致外植体生长停顿，直至死 亡。木本植物组织中含有较多酚类化合物，因 此褐变现象严重。
第五章 植物离体快速无性繁殖
本章主要内容
植物离体快繁的意义与作用 植物离体快繁中的器官发生 植物离体快繁的基本程序 植物离体快繁的影响因素 植物离体快繁常见的问题 植物无糖组织培养技术简介
第一节 植物离体快速繁殖的意义与作用
植物离体快速繁殖
植物离体快速繁殖，又称微体快繁，是指利用 植物组织培养技术，将来自优良植株的器官、组 织和细胞进行离体培养，在短期内获得大量遗传 性一致的完整新植株的技术。由于这种繁殖方式 繁殖数量大、速度快，因此称作离体快速繁殖。 是常规营养繁殖方法的一种扩展和延伸。
本时期是商品化组培的主要时期。划分为三个 阶段：培养物保存阶段、大量增殖阶段及生长和 增壮阶段。
技术关键
• 缩短继代培养周期 • 扩大芽和嫩梢繁殖系数 • 细胞分裂素与生长素的比例是影响繁殖系数和不
定芽质量的主要因素。 • 继代培养的芽增殖途径对繁殖效果影响最大。商
品化培养的树木，多采用腋芽增殖。
兰花的试管内开花
兰花试管内开花的意义
• 不必经过栽培过程，就可以在试管内筛选优良株系，并且一旦 选出，可以直接进行快繁，不必再经过原球茎的诱导过程，使 整个育种周期缩短将近一倍的时间，并大大减轻工作量，使育 种工作更富有针对性。
• 使兰花的瓶内杂交成为可能。可以在试管内让子一代开花，并 且在试管内进行自交授粉或子一代植株之间相互授粉，并培养 出种子。这些种子无需消毒直接播种于培养基上，获得子二 代，再诱导出花，即可从子二代中间选择想要的品种了。这一 过程比常规方法，至少可以节省两个从瓶苗到开花的栽培周期。
⑤光照。光照不足加高温，试管苗过度生长，加速 玻璃化。
⑥培养基含氮量。培养基含氮量高，特别是铵态氮 含量高，易引起玻璃化发生。
试管苗玻璃化
3、玻璃化苗发生机理
试管玻璃化苗的产生是由于内源激素乙烯在代 谢调节中所起的关键性启动作用。试管苗在胁迫 培养环境中，如水势不当、通气不畅、生长调节 剂浓度过高、温度过高等，导致乙烯产生。培养 瓶空气中过剩的乙烯抑制了试管苗体内乙烯的生 物合成，但诱发了其他激素质和量的改变及酶类 变化，从而发生蛋白质、纤维素和木质素的合成 障碍及降解，叶绿素分解黄化，壁压降低，细胞 过分吸水，导致玻璃化苗形成。
而无糖培养采用的是闭锁型的培养室，通过 人工或自动调控整个培养室环境，能周年进行稳 定的生产。
植物无糖组培快繁技术的优势
1） 通过人工控制动态调整优化植物生长环境，为种苗繁殖生 长提供最佳的CO2浓度、光照、湿度、温度等环境条件，提高 植株的光合速率，促进了植株的生长发育，苗齐、苗壮。
2） 继代与生根培养过程合二为一，培养周期缩短了40％以上。
试管苗玻璃化
1、玻璃化的特点
玻璃化（vitrification）是试管苗的一种生理 失调症状，表现为试管苗叶片、嫩梢呈水浸透明 或半透明状。
玻璃化苗由于体内含水量高，干物质、叶绿 素、蛋白质、纤维素和木质素含量低，角质层、 栅栏组织发育不全，因而光合能力和酶活性降 低，组织畸形，器官功能不全，分化能力降低， 生根困难，移栽后不易成活。
而无糖培养主要是采用多孔的无机物质，如蛭 石、珍珠岩、纤维、砂、塑料泡沫、石棉等作为 培养基质，可以极大地提高小植株的生根率和生 根质量。而且多空气的无机材料代替价格昂贵的 琼脂，生产成本低。
植物无糖培养微繁殖技术的技术特点
5 闭锁型培养室
传统组织培养中的培养室是半开放的，有许 多的窗户以利于阳光直接进入培养室，但自然光 在进入培养室的同时也增加了降温的成本，而 且，春夏秋冬，晴天、阴天，早晨、中午、下午、 光的强度和分布是不均匀的。
等。
第六节 植物无糖组织培养技术简介
植物无糖培养微繁殖技术的原理
采用人工环境控制的手段，用CO2代替糖作为 植物体的碳源，提供最适宜植株生长的光、温、 水、气、营养等条件，促进植株的光合作用，从 而促进植物的生长发育，在短时间内，在较低的 生产成本下，快速繁殖大量的优质种苗，适用于 所有植物的微繁殖。
• 由于试管内开花不受季节限制，可以随时诱导，这就为不同季 节开花的兰花品种或者是花期不遇的兰花品种之间的杂交提供 了很大的便利。
第三节 植物离体快速繁殖的基本程序
一、稳定无菌培养体系的建立时期
从外植体选择、采取、清洗、灭菌、接 种和茎芽发生，一直到获得茎芽稳定生长 和增殖，茎芽扩繁数量可以随意控制的整 个时期。
本时期包括两个过程，从异养阶段过渡 到自养阶段，从人工环境过渡到室外自然 环境。
技术关键
将小苗分级 炼苗 选好定植场所 掌握移栽技术，确定合适移栽时间 移栽后的管理
组 织 培 养 的 几 个 阶 段
第四节 植物离体快速繁殖的影响因素
内因
• 外植体 • 继代培养次数 • 愈伤组织的遗传特性及其生理状态 • 芽的增殖途径
体胚发生
间接——不定芽 直接 间接
原球茎——兰属特有
器官发生过程
经过愈伤组织的器官发生 不经过愈伤组织的器官发生
经过愈伤组织的器官发生过程
愈伤组织形成 生长中心形成
器官原基及器官形成
愈伤组织
芽 外 生
芽 内 生
不经过愈伤组织的器官发生
外植体直接 发生芽
茎尖培养中 芽形成
非洲紫罗兰叶片直接发生不定芽的组织学变化
（2）用有性繁殖的方法难以保持品种特性的异花授 粉植物。
（3）需要去除病毒的植物。 （4）原种很少，生产上又急需推广的植物。
第二节 植物离体无性繁殖中的器官发生
植物的离体器官发生
指培养条件下的组织或细胞团（愈伤组织）分化
形成不定根、不定芽、体胚及原球茎等器官的过程。
器官发生
直接
定芽 不定芽
植株再生途径
2） 培养的植物材料受到限制 Nhomakorabea本章复习重点
• 掌握植物离体快速繁殖的概念、优点及其适 用范围；
• 了解植物离体培养过程中器官发生的途径； • 熟悉植物离体快繁的主要程序； • 了解植物离体快繁的影响因素； • 了解植物无糖组培的基本技术。
植 物 无 糖 组 培 设 备
植物无糖培养微繁殖技术的技术特点
1 CO2代替了糖作为植物体的碳源 无糖培养微繁殖是以CO2作为小植株的
唯一碳源，通过自然或强制性换气系统供 给小植株生长所需CO2，促进植物的光合 作用进行自养生长。
植物无糖培养微繁殖技术的技术特点
2 环境控制促进植株的光合速率
在传统的组织培养中，很少对植株生长的微环 境进行研究，研究的重点是放在培养基的配方以 及激素的用量和有机物质的添加上；
• 胚状体与合子胚的来源完全不同，但最后也能发 育为完整的植株。
胚 状 体 途 径
原球茎途径
• 主要应用于兰科植物的增殖培养。兰花组 培中，可从茎尖或侧芽的培养中直接产生 原球茎，既可以继代增殖，也可以分化成 小植株。
• 原球茎是一种类胚组织，可以看作成珠粒 状缩短的、有胚性细胞组成的类似嫩茎的 器官。
三、诱导茎芽生根形成小苗时期
使上一时期培养出来的微枝发出不定根，形成 完整的小苗，以便经过驯化，培养成商品苗。
培养基内诱导根分化 生根方法
试管外生根
技术关键
试管内生根：
调节激素种类和浓度 培养基营养组成
试管外生根
预处理 保持水分
试管外生根
滤纸桥
四、生根小苗移栽和驯化时期
将已生根的完整植株从培养室移植到室 外土壤中，使小苗继续长大，形成发达的 根系及健壮的苗干。
优越性
• 繁殖速度快，繁殖系数大，周期短； • 繁殖方式多，材料用量少； • 繁殖后代整齐一致，能保持原有品种的优良性状； • 可获得无毒苗； • 可进行周年工厂化生产，不受季节限制； • 经济效益高。
主要适用范围
（1）加速某些难繁或繁殖速度低的植物，特别是一 些珍稀名贵的花卉，需要发展的濒危植物的繁殖。
试管苗玻璃化
4、防止玻璃化的措施：
利用可透气性瓶塞材料，降低培养瓶中过饱和湿度，增加气 体交换；
选择合适激素种类、浓度及配比，适当增加生长素用量，减 少细胞分裂素用量。
提高培养基硬度，降低培养基水势； 提高培养基中蔗糖含量或加入渗透剂，降低培养基渗透压； 增加光照强度，适当降低培养温度，昼夜变温； 调节培养基中氮、生长调节物质的用量； 在培养基中马铃薯汁、活性炭、CCC、PP333、青霉素G钾
试管苗玻璃化
2、玻璃化苗发生原因
①培养基的琼脂和蔗糖浓度。琼脂和蔗糖 浓度与试管苗玻璃化程度呈负相关。
②培养温度。培养温度与玻璃化程度呈正 相关。
试管苗玻璃化
2、玻璃化苗发生原因 ③生长调节剂浓度。高浓度的细胞分裂素使玻璃化
发生比例提高。
④培养瓶中乙烯浓度。非受伤的物理和化学胁迫可 加速乙烯的合成，促使玻璃化的发生。
3） 大幅度减少了植物微繁殖生产过程中的微生物污染率。
4） 消除了小植株生理和形态方面的紊乱，种苗质量显著提高。
植物无糖组培快繁技术的优势
5） 提高了植株的生根率和生根质量，特别是对于木本植物 来说，极大地植株的生根率和生根质量，试管苗移栽成活 率显著提高。
6） 节省投资，降低生产成本。与传统的微繁殖技术相比， 种苗生产综合成本平均降低30％。
7） 组培生产工艺的简单化，流程缩短，技术和设备的集成 度提高，降低了操作技术难度和劳动作业强度，更易于在 规模化生产上推广应用。