人工种子与植物脱毒
植物脱毒的名词解释
植物脱毒的名词解释植物脱毒是指通过特定的方法来清除或减轻植物体内可能存在的有害物质或毒素的过程。
在自然界中，植物与外界环境的相互作用可能导致它们吸收到有害的化学物质，例如重金属、农药残留和空气污染物等。
这些有害物质的积累可能对植物的生长和发育产生不利影响甚至导致其死亡。
因此，植物脱毒被认为是一种重要的保护植物健康的措施。
植物脱毒的方法多种多样，常见的有以下几种：第一种方法是植物利用自身的代谢活性来降解、转化或排除有害物质。
植物细胞内具有一系列的代谢酶，这些酶可以将有害物质转化为无害或低毒的形式。
例如，一些植物能够利用酚氧化酶将有害的酚类物质氧化为酚醛，从而减轻其毒性。
此外，植物还可以通过营养代谢途径将有害物质转化为更容易排除的形式，例如，通过甲基化作用将重金属离子转化为脂肪酸甲酯。
第二种方法是植物利用菌根共生的方式来脱毒。
菌根是植物根系与真菌之间的共生关系，菌根真菌能够通过其特殊的吸附能力，吸附植物体内的有害物质，从而帮助植物减轻有害物质的负担。
此外，一些菌根真菌还能够分泌特定的酶类，帮助植物降解有害物质，促进其脱毒过程。
第三种方法是利用植物的解毒基因来提高植物的抗毒性。
研究发现，植物中存在许多解毒基因，这些基因能够编码各种解毒酶和蛋白，帮助植物抵御外界有害物质的侵害。
通过转基因技术，科研人员可以将这些解毒基因导入到目标植物中，从而提高植物的抗毒性。
这种方法在农业生产中有着广泛的应用，例如将抗虫基因导入水稻和玉米等农作物，提高其抵抗害虫的能力。
第四种方法是利用生物修复技术来脱毒。
生物修复是指通过利用生物体的生物化学反应能力来清除或降解有害物质。
在植物脱毒中，一些细菌和真菌具有降解有害物质的能力，可以与植物共同生长，并通过它们的代谢活性来清除植物体内的有害物质。
这种生物修复技术被广泛应用于环境污染修复领域，例如利用植物修复土壤中的重金属污染。
总体来说，植物脱毒是一项重要而复杂的过程，旨在保护植物的健康与生长发育。
《植物脱毒技术》课件
在玉米种植中，脱毒技术可以去除病 毒对玉米生长的影响，提高产量和品 质。
脱毒技术在森林植物上的应用
树木
在森林植物中，脱毒技术可以消除病毒对树木生长的影响，提高树木的生长速 度和木材质量。
竹子
在竹子种植中，脱毒技术可以去除病毒对竹子生长的影响，提高竹材的产量和 品质。
04 植物脱毒技术的优缺点及展望
谢谢聆听
注意事项
嫁接过程中需保证嫁接部位的愈合良 好，并注意砧木的选择和处理。
03 植物脱毒技术的应用
脱毒技术在园艺植物上的应用
花卉
通过脱毒技术，可以去除花卉中的病 毒，提高花卉的品质和产量。
蔬菜
在蔬菜种植中，脱毒技术可以消除病 毒对蔬菜生长的影响，提高产量和品 质。
脱毒技术在农作物上的应用
小麦
通过脱毒技术，可以消除小麦中的病 毒，提高小麦的产量和品质。
植物脱毒技术的优点
提高植物抗性
脱毒后的植物对病虫害的抵抗力更强，生长 更健康。
改善品质
提高产量
脱毒植物的生长速度和生长量都有所增加， 从而提高产量。
脱毒植物的品质得到改善，如更甜、更香的 果实。
02
01
延长存储时间
脱毒植物的寿命延长，更耐存储和运输。
04
03
植物脱毒技术的缺点
技术要求高
植物脱毒技术需要专业 的技术和设备，操作复 杂。
成本高
植物脱毒技术的成本较 高，包括技术、设备、 人员等费用。
可能产生变异
在脱毒过程中，植物可 能会出现基因变异，需 要进一步筛选和鉴定。
可能影响生态平衡
大规模种植脱毒植物可 能对当地生态平衡产生 影响。
植物脱毒技术的展望
A
人工种子与植物脱毒详解
植物种类 矮牵牛 马铃薯 大蒜 苹果 草莓 桃
染病毒种类 5 17 24 36 24 23
苹果锈果病
薄荷病毒病病
郁金香杂色花
郁金香正常花
病毒在植物体内的分布
病毒在植物体内的分布具有不均匀性，随
植株不同部位和年龄而异。 老叶和成熟组织及器官中病毒含量较高 根尖、茎尖生长点约0.1~1mm区域内，几 乎不含病毒。 （原因？） （原因：分生组织细胞分裂和生长速度 快，而病毒在植物体细胞内繁殖速度相 对较慢；另外，病毒是通过筛管组织或 胞间联丝传播至其他组织细胞的，而茎 尖分生组织无分化，没有维管组织。）
根据植物类型不同，可选择不同的外植体作为 芽发生的来源:
非洲紫罗兰一般选用叶片为外植体，诱导不 定芽作为微繁殖体； 榆树类植物则可选根作为外植体产生微芽；
石竹类花卉可以茎尖为外植体培养侧芽作为 繁殖体
部分植物繁殖体诱导培养条件
种 类 芥 菜 型 油 菜
LH，水解乳蛋白 Ade，腺嘌呤
桉 树 兰 花
包埋技术
Flash
水凝胶法 是最常用的一种方法。 即用海藻酸钠等水溶性 凝胶经与钙离子进行离 子交换后凝固，用于包 埋单个胚状体。种子硬 度由凝胶浓度与络合物 离子交换时间决定。
CaCl2浓度：2.0%-2.5% 离子交换时间：20min-
30min 无菌水漂洗20min
植物人工种子的成苗率
微型营养器官繁殖体的培养
温度
马铃薯－18-20℃
马 铃 薯 块 茎 地黄根茎
光照
马铃薯－短
培养基渗透压
马铃薯－8％蔗糖
激素
与内源激素水平 变化和平衡有关
半夏块茎
芽繁殖体的培养
大多数情况下，微芽、不定芽的培养往往直接 从外植体上直接诱导形成，培养方式简单，且勿需 高浓度的激素处理，因此所产生的繁殖体基本保持 了原有植物的品种特性。
植物组织培养的应用
植物组织培养技术的应用一在植物脱毒和快速繁殖上的应用植物脱毒和离体快速繁殖是目前植物组织培养应用最多、最有效的一个方面。
很多农作物如马铃薯、甘薯、大蒜等都带有病毒，但感病植株并非每个部位都带病毒，White早在1943年就发现植物生长点附近的病毒浓度很低甚至无病毒。
如果利用组织培养方法，取一定大小的茎尖进行培养再生可获得脱病毒苗，再用脱毒苗进行繁殖，则种植的作物就不会或极少发生病毒。
此法已在马铃薯、草莓等多种作物上获得成功，并产生了明显的经济效益。
由于运用组织培养法繁殖植物的明显特点是快速，每年可以数以百万倍的速度繁殖，因此，对一些繁殖系数低、不能用种子繁殖的名、优、特植物品种的繁殖，意义尤为重大。
目前，观赏植物、园艺作物、经济林木、无性繁殖作物等部分或大部分都用离体快繁提供苗木，试管苗已出现在国际市场上并形成产业化。
二在植物育种上的应用植物组织培养技术对培育优良作物品种开辟了新途径。
目前，国内外已把植物组织培养普遍应用于作物育种，并在以下几个方面取得了较大进展：1 单倍体育种单倍体植株往往不能结实，在培养中用秋水仙素处理，可使染色体加倍，成为纯合二倍体植株，这种培养技术在育种上的应用称为单倍体育种。
单倍体育种具有高速、高效率、基因型一次纯合等优点，因此，通过花药或花粉培养的单倍体育种，已经作为一种崭新的育种手段问世，自1964年Guha等获得曼陀罗的花药单倍体植株以来，单倍体育种在国际上引起很大重视，各国纷纷开展这方面的研究工作，已先后在水稻、小麦、玉米、辣椒以及许多药用植物如枸杞、人参、平贝母中获得单倍体植株，共计300多种。
其中许多已经应用于育种研究并得到了专利品种。
我国在20世纪70年代掀起了单倍体育种的高潮，在农作物上取得了一批有实用价值的育种成果，特别是培育禾本科粮食作物，现在已经培育出水稻新品种15个、小麦新品种6个。
2 胚、子房、胚珠离体培养植物胚培养是采用人工的方法在无菌条件下从种子中将成熟胚和未成熟胚分离出来，在人工合成的培养基上培养，使它发育成正常的植株，从而有效地克服远缘杂交不实的障碍，获得杂种植株。
人工种子与植物脱毒
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？
※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。
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
Hard / lignified callus
Friable
Stage 3. Differentiation 分化期
Callus may have a yellow, white, green or red (anthocyanin 花青苷) appearance.
不同颜色的愈伤
第一节 愈伤组织 Callus
植物病毒的危害
2019-2020学年人教版生物选修三讲义：专题2 2.1.2 植物细胞工程的实际应用 Word版含答案
2.1.2 植物细胞工程的实际应用学习目标：1.简述微型繁殖技术。
(重点) 2.理解掌握利用植物组织培养的技术培养脱毒苗和人工种子。
(重、难点) 3．理解植物组织培养技术在细胞产物的工厂化生产领域的应用。
(重点)一、植物繁殖的新途径1．微型繁殖(1)概念：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
(2)特点Error!2．作物脱毒(1)选材部位：植物的分生区附近。
(2)选材原因：分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。
(3)实例：目前采用茎尖组织培养技术来脱除病毒，在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等主要经济作物上已获得成功。
3．人工种子(1)概念：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
(2)特点①后代无性状分离。
②不受季节、气候和地域限制。
(3)实例：我国已成功地把芹菜、花椰菜、桉树和水稻的胚状体制备成了人工种子。
二、作物新品种的培育1．单倍体育种染色体加倍(1)过程：花药离体培养―→单倍体植株纯合子植株。
――――――→(2)优点①后代是纯合子，能稳定遗传。
②明显缩短了育种的年限。
2．突变体的利用(1)产生原因：在植物的组织培养过程中，易受培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。
(2)利用：筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。
三、细胞产物的工厂化生产1．细胞产物种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。
2．技术：植物组织培养技术。
3．实例：我国利用植物组织培养技术实现了大量生产人参皂甙干粉；另外，三七、紫草和银杏的细胞产物也都已经实现了工厂化生产。
1．判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于微型繁殖。
( )(2)脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部位。
( )(3)天然种子萌发后长成的植株容易发生性状分离，人工种子长成的植株性状不分离。
( )(4)单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的。
植物的脱毒技术
（2）方法 ①材料的消毒 茎尖既可来自于大田或是盆栽，也可以来自无菌苗。 来自大田或是盆栽的要进行外植体的消毒，消毒方 法则是根据经验灵活运用，与器官培养基本一致。 另外，培养外植体的环境为清洁干净为好，并且给 植株定期喷施内吸型杀菌剂（如多菌灵等）或抗生 素（如0.1%链霉素）。
四、植物脱除病毒的方法
畸形生长型 ：各种反常的生长。 变色型：叶片的局部或全部颜色改变。 如褪绿、变黄、变橙、变红、变紫、变 蓝绿等。郁金香碎裂病毒感染郁金香， 使其花色由单色发生斑驳或纵向条点。 坏死与变质：某些细胞组织死亡或组织 质地变软或变硬或木栓化。
郁 金 香 条 斑 病 毒 （TuBV）
黄瓜花叶病毒（CMV）
胚状体的发生方式
三、植物快速繁殖的途径和方法
5.原球茎型：兰科等植物的培养属于这 一类型，原球茎（protocorm）是缩短了 的、呈珠粒状的、由胚性细胞组成的、 类似嫩茎的器官。培养兰花的茎尖或液 芽可直接产生原球茎，可以分化成植株， 也可以继代增殖产生新的原球茎，这取 决于条件和培养基。
四、植物脱除病毒的方法
在茎尖培养时为抑制褐化的发生，需要 优化上述各因子。应用抗氧化剂ＡＣ和 Ｖｃ也可有效抑制茎尖培养的褐化现象。 此外，在茎尖培养基中，应尽量多加些 有机营养成分，如水解酪蛋白、水解乳 蛋白和椰乳等，有利于茎尖分生组织的 培养。
小结
剥取的茎尖大小与茎尖的成活率呈正相 关系，茎尖越大，成活率越高。茎尖越 小，受伤越越多，褐化就越严重，成活 率越低。 茎尖大小与脱毒率呈负相关，茎尖越大， 脱毒率就越低，茎尖越小，脱毒率就越 高。
百合丛簇病（CTLV）
二、培养无病毒种苗的意义
植物组织培养知识点总结
堂清日结31、原生质是细胞内生命物质的总称。
原生质层指的是细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
去掉细胞壁的植物细胞就是原生质体，所以一个动物细胞就相当于一个原生质团。
2、原生质层的融合过程体现了细胞膜的流动性。
3、植物体细胞融合的实质：原生质体的融合，植物体细胞融合完成的标志：细胞壁的再生。
新细胞壁的产生与细胞内高尔基体相关。
4、植物组织培养中愈伤组织的形成是细胞分裂的结果。
5、植物细胞工程通常所采用的技术手段：植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术。
6、植物体细胞杂交的过程：1）酶解法去除细胞壁，获得原生质体2）利用物理或者化学法诱导原生质体的融合3）再生细胞壁，获得杂种细胞。
4）利用植物组织培养技术，通过脱分化和再分化获得杂种植物。
7、微型繁殖技术：也叫快速繁殖技术即快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
该技术与传统繁殖技术相比，具有：①繁殖速度快；②“高保真”（因为是无性繁殖）；③不受自然生长季节的限制（因为在具有一定人工设施的室内生产）等特点。
堂清日结41、作物脱毒材料：分生区细胞作物脱毒方法：进行植物组织培养作物脱毒结果：获得脱毒苗脱毒苗的特点：不会或极少感染病毒。
2、人工种子的组成：胚状体（或不定芽或顶芽或腋芽）+人工薄膜；要获得人工种子，需将离体的器官、组织或细胞培养至再分化阶段。
3、人工种皮中应具有的有效成分：适量的养分、无机盐、有机碳源、农药、抗生素、有益菌等，为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入植物生长调节剂。
4、单倍体育种原理：染色体变异方法：花药离体培养采用的技术：植物组织培养技术优点：后代无性状分离、明显缩短育种年限突变体的利用育种原理：突变（基因突变、染色体变异）优点：能够产生新性状植物体细胞杂交育种原理：染色体变异优点：克服远缘杂交不亲和的障碍5、植物组织培养中易获得突变体的原因：培养的细胞一直处于分生的状态，易受培养条件和外界压力（如射线、化学物质等）的影响。
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地黄根茎
培养基渗透压
马铃薯－8％蔗糖
激素
与内源激素水平 变化和平衡有关
人工种子与植物脱毒
半夏块茎
芽繁殖体的培养
➢ 大多数情况下，微芽、不定芽的培养往往直接从 外植体上直接诱导形成，培养方式简单，且勿需高 浓度的激素处理，因此所产生的繁殖体基本保持了 原有植物的品种特性。
➢ 根据植物类型不同，可选择不同的外植体作为芽 发生的来源:
有利于繁殖生育周期长、自交不亲和、珍贵 稀有的一些植物，也可大量繁殖无病毒材料;
可在人工种子中加入抗生素、菌肥、农药等 成分，提高种子活力；
体细胞胚由无性繁殖体系产生，可以固定杂
种优势。
人工种子与植物脱毒
人工种子技术
繁殖体的培养技术
人工种子与植物脱毒
人工种子对体细胞胚繁殖体的要求
作为人工种子繁殖体的体细胞胚，其基本要
NAA
ZT
BA
KT
其它
(mg/L)
芥 菜 型
Step I 体细 21 胞胚 Step II
21
MS, 30 MS, 30
2.1 1.0 1.0
0.1
0.060.2
1.0
0.5
LH, 100 LH, 100
油 菜 微芽 21
MS, 30
5.0
Step I B5, 2.0-
体细 20 40-50 4.0
原球茎 无菌条件下发芽
石槲兰(Dendrobium)
原球茎 无菌条件下发芽
唐菖蒲(Gladiolus hortalans) 球茎 无菌条件下发芽
香蕉(musa acuminata)
微芽 无菌条件下发芽
杨树(Popupus beijingy)人工种子与芽植物脱毒 无菌条件下发芽
以体细胞胚为繁殖体的人工种子
非洲紫罗兰一般选用叶片为外植体，诱导不 定芽作为微繁殖体；
榆树类植物则可选根作为外植体产生微芽；
石竹类花卉可以茎尖为外植体培养侧芽作为
繁殖体
人工种子与植物脱毒
部分植物繁殖体诱导培养条件
LH，水解乳蛋白 Ade，腺嘌呤
种 类
繁殖 体
程序及 时间
培养基 和蔗糖
(g/L)
激素浓度 (mg/L)
2,4 -D
求是要具有发育上的同步性（如何诱导），
还必需满足如下标准特征： ※ 形态正常，具有完整的胚结构。 ※ 与母体植物的基因型基本相同，特别是在 重要经济性状和农艺性状上没有变异。 ※ 具有较好的成熟性，能耐一定程度的脱水。
人工种子与植物脱毒
其次，作为实用化的体 细胞胚种子还必须满足 一定的数量需求，规模 化生产是其基本前提。
以及必要时的强制休眠处理
人工种子与植物脱毒
人工种皮
分内种皮和外种皮 对人工种皮的要求：具有保护胚的功能，并
1. 经济作物和粮食作物的人工种子日益增多
2. 以微器官作为繁殖体的报道日益增多，其 中包括微芽、微枝、原球茎、小鳞茎、小
块茎。
人工种子与植物脱毒
以器官为繁殖体的人工种子
物种
繁殖体
主要结果
印度桑(Morus indica)
芽
无菌条件下发芽成苗
檀香(Santalum ablum)
芽
无菌条件下发芽成苗
无菌条件下发芽
刺五加(A. senticosus)
无菌及有菌条件下成苗
黄连(Coptis chinensis) 人工种子与植物脱毒无菌及有菌条件下成苗
人工种子研制的意义
人工种子结构完整，体积小，便于贮藏与运 输，可直接播种，易于机械化操作；
不受季节限制，不受环境制约，胚状体数量 多，繁殖快、有利于工厂化生产；
物种
主要结果
胡萝卜(Daucus carota)
有菌土壤中发芽成苗
苜蓿(Medicago sativas)
有菌条件下发芽成苗
芹菜(Apium graveolens)
柑橘(C. sinensis×C. reticulata)
有菌条件下发芽成苗 无菌条件下发芽成苗
挪威云杉(Picea abies)
无菌及有菌条件下发芽
花叶芋(Caladium bicolor) 芽
无菌条件下发芽成苗
百合(Lilium)
小鳞茎 无菌条件下发芽成苗
直杆桉树(E. maideni)
侧芽 无菌条件下发芽成苗
莴苣(Lacyuca sativa)
芽
无菌及有菌下发芽成苗
华腺萼木(Mycetia sienensis) 微芽 有菌土壤中发芽成苗
大花蕙兰(Cytobium)
Choi等（2002）建立 了人参体细胞胚大规模 液体培养体系，每 500ml容器可生产体细 胞胚12,000个。在体细 胞发育至子叶期早期， 将期转入1/2MS无机盐 加9％蔗糖的培养基中诱 导，获得了良好效果。
人工种子与植物脱毒
微型营养器官繁殖体的培养
温度
马 铃
马铃薯－18-
茎薯
20℃
块
光照
马铃薯－短
松树(Pinus lambertiana,P. aeda) 无菌及有菌条件下发芽
玉米(Zea mays)
杂交水稻(O. sativa×O. lalifolia)
无菌条件下发芽成苗 无菌条件下发芽
橡胶树(Hevea brasiliensis)
无菌条件下发芽
西洋参(Panax quinquefolium)
第4章 人工种子与植物脱毒
人工种子的概念和研制的意义 人工种子技术
离体繁殖体培养 人工种子的包埋技术 人工种子的贮藏
人工种子的应用前景
人工种子与植物脱毒
人工种子（Artificial seeds）
任何一种经人工种皮包被或裸露的，具有形 成完整植株能力的繁殖体均可称之为人工种,
0.2-
树
28-56 30
0.5
微芽
25
改良H, 30
0.20.5
1.0
Ade, 40
0.5
Ade, 40
0.52.0
兰 原球 花茎
25
MS, 20
人工种子与植物脱0毒.1
椰子 汁
繁殖体的包埋
繁殖体的预处理
体细胞胚的后熟培养与脱水干燥 微型器官繁殖体适度脱水与表面消毒处理
人工种子亦称体细胞种子(somatic seeds)， 又称合成种子（synthetic seeds） 。
人工种子与植物脱毒
人工种子的种类
根据包被的程度可将人工种子分为三大类：
裸露的或休 眠的繁殖体
人工种皮包 被的繁殖体
人工种子与植物脱毒
水凝胶包被 的繁殖体
人工种子的研究状况
1978年，英国Murashige首先提出人工种子。 欧洲列入尤里卡计划、日本和美国列入优先 发展生物技术计划。我国1987年将其列入国 家高技术研究与发展计划。据报道，目前已 对26个科，36个属的植物进行了人工种子研 究。其研究范围显示出两大特点：