园艺植物组织培养ppt课件

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▪ 植物组织培养作为一门生物技术近30年发 展迅速，广泛应用于农业、园艺、林业、
医药。农业生产中进行优良植物种类的快 速繁殖，脱除病毒和辅助育种等，并产生
巨大的经济效益。现代农业必须用生物技 术“提升”，“植物组织培养”就是用生 物技术提升农业的重要科学手段。
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园艺植物离体无性繁殖
▪ 简称离体繁殖（in vitro propagation)、微
▪ ②占用空间小，一间30平方米的培养室可以放置 一万多个瓶子，足以同时繁殖几万株种苗。
▪ ③可以培养脱毒种苗。 ▪ ④器官培养为无性繁殖，可以最大限度的保存种
质。ห้องสมุดไป่ตู้
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提高育种效率，改良品种
▪ （1）培育单倍体
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▪ 花药培养：把发育到一定阶段的花药接
种在人工培养基上，使其发育和分化成 植株的过程
▪ 花粉培养：从花药中分离出花粉粒使之
★完全由薄壁细胞组成的均质组织，是实验形
态发生学研究的极好材料。
★胚乳植株－三倍体，高产、优质、果实无籽
1940 La Rue 最先培养胚乳 1970 Bhojwani 白花寄生获得胚乳植株 1977，1978 母锡金 王大元
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第一节 胚胎培养
一、成熟胚培养 ☆盾片在胚吸收营养上有重要作用 ☆胚胎培养可以解除种皮抑制作用 ☆½ MS适用于多种植物成熟胚培养
园艺植物离体无性繁殖的意义（优越性）
繁殖速度快，经济效益高
• 离体繁殖周期： 1～3个月
• 繁殖系数：几 十～几百倍
• 又称快繁
占用空间小，不受季节限制， • 离体繁殖是建立在
便于工厂化育苗
体细胞系的基础上， 是在人工控制的环
境条件下，不会造
成性状分离，也不
繁殖各种珍稀、涉危苗木和
会退化，同时还可 避免病虫害的侵染。
无菌母株制备
培养基筛选
基
本
增殖、分化
培养基中激素配比
程
序
激素种类及浓度
与
植株再生及鉴定 基本培养基组成
技
渗透压
术
炼苗和移植
逐步过渡
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芦荟组织培养快速繁殖
▪ 材料和培养基
➢ 10～15cm高的芦荟幼苗 ➢ 愈伤组织诱导培养基
MS＋(1-6mg/L)BA+(0.1-0.5mg/L)NAA ➢ 分化培养基
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繁殖方法
▪ 继代培养
➢ 种子 愈伤切块 ➢ 培养基及条件 同愈伤组织培养 ➢ 培养时间 10～30
▪ 分化培养
➢ 种子 愈伤切块 ➢ 培养基 分化培养基 ➢ 培养条件 同愈伤组织培养 ➢ 培养时间 30～50d （出芽，叶）
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▪ 生根培养
➢ 材料 3cm高的幼苗
➢ 培养基 生根培养基
➢ 培养条件 同愈伤培养
成为分散或游离的状态，通过培养使其 脱分化并发育成植株的过程
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▪ 目的是获得单倍体植株
▪ 迅速获得纯合型材料，缩短育种年限 ▪ 获得育种中间材料 ▪ 与诱变育种相结合可以提高诱变频率 ▪ 与细胞融合相结合，使这一育种途径更具有实
际应用意义 ▪ 作为遗传工程受体更为有效 ▪ 用作基础遗传研究的各个领域
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培养方法
• 花药看护培养 • 花粉悬浮培养 • 固液双层培养
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花粉或小孢子培养 花粉或小孢子的分离
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花粉粒培 养
花粉囊
花蕾
花粉囊
多核的花 粉
原胚 .
胚胎
花药培养 花粉粒胚 胎发生
7天
14
2
曼陀罗的花药天培养
1
30
40后
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(2)园艺植物胚与胚乳培养
一、胚培养的类型：
分为成熟胚培养和幼胚培养两种。
▪ 优点：繁殖率高，速度较快；遗传性稳定。
三倍体无籽西瓜、甘蔗、香蕉、香石竹、 丝石竹等
原球茎型(protocorm type)
▪ 兰属特有的方式， 即外植体经培养产 生原球茎，再直接 长成植株。
▪ 原球茎：兰科植物组织培养中形成的一种 特殊的中间繁殖体，是呈珠粒状、由胚性 细胞组成、基部生假根、类似嫩茎的器官。 圆球茎可以增殖形成原球茎丛。
MS＋(2-4mg/L)BA+(0.1-0.5mg/L)NAA ➢ 生根培养基 ▪ MS＋(0.1-0.5mg/L)IBA+(2-5mg/L)多效唑
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繁殖方法
▪ 愈伤组织培养
➢ 外植体：茎尖 ➢ 外植体消毒：酒精＋升汞 ➢ 培养基：愈伤组织诱导培养基 ➢ 培养条件：温度 25±2℃
光照 1000~2000lx 10~12h/d ➢ 培养时间 15～25d （形成愈伤）
▪ 在试管内形成小鳞茎需较长时间
百合
郁金香
孢子型
▪ 用成熟或未成熟的孢子进行培养
▪ 孢子繁殖最困难的是表面消毒，萌发时 间较长
▪ 地钱
狼尾蕨
根茎型
▪ 蕨类具有横向的茎及直立的短根茎，为 组织培养的最佳外植体。
▪ 根状茎上产生蕨叶及根，繁殖速度较孢 子型快
▪ 肾蕨等
微枝扦插型
▪ 带芽的小插条在试管内进行无菌扦插 ▪ 为木本植物进行快速繁殖的主要方式 ▪ 葡萄、杨树
▪ 技术关键：提高不同外植体胚状体发生及 萌发率和提高胚状体同步化率。
▪ 特点：胚状体发生数量多、速度快、结构 完整，繁殖系数高；遗传性稳定。
甘蔗、胡萝卜、石刁柏等
胚状体（embryoid）：指在组织培养中， 由一个非合子细胞(体细胞)，经胚胎发生和 胚胎发育过程（经过原胚、球形胚、心形 胚、鱼雷胚和子叶胚5个时期），形成具有 双极性的胚状结构。
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（二）诱导、继代培养
在无菌条件下，用剪刀将外植体茎段切成0. 5～1 cm 长小段，水平放置接种；叶片切成 5mm×5mm小块，下表皮朝下水平放置接入初代 培养基中，接种完成后即转入培养室进行初代培 养，培养温度22～28 ℃，光强1000～4000 Lx。
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1.间接再生途径
茎段和叶片接种到培养基上，均可以从一周 内，明显可以看到茎段和叶片开始膨大。20d后 产生愈伤组织，30d愈伤组织分化出芽。
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合子胚与体胚比较
胚合 子 心 型 胚
正 在 萌 发 的 体
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针叶松体细胞胚及体胚萌发生长 .
花椰菜体胚发育的不同阶段
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菊花花瓣体细胞胚胎发生及体. 胚发育过程的扫描电镜观察
不定芽型（adventitious bud type)：
▪ 选取具有顶芽和腋芽的短枝 无菌培养，诱导芽萌发成苗 或增殖产生许多不定芽发育 成苗，将新萌生的枝条再转 接继代，重复芽到苗的增殖 过程，最后使其生根形成植 株的方式。
成功例子：杂种桃成熟胚培养与新品种培育
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植物胚胎的发育时期
二、幼胚培养 幼胚在胚珠中异养，离体培养必须提供足够的营养和适宜
的条件。 双子叶植物胚胎的发育时期：合子（zygote），二细胞原
胚（two-celled proembryo），球形胚（globular embryo），心形胚（heart-shaped embryo），鱼雷形胚 （torpedo-shaped embryo），拐杖形胚（walking-stickshaped embryo），倒U形胚（inverted U-shaped embryo），成熟胚（mature embryo）
突变体，为育种服务
手指玫瑰
菊花的组培快繁
（一）外植体材料选择与灭菌
选取长势健壮的植株作为外植体母株，以培养出大量 的无病植株。 在外植体的选择上，可以选取生长健壮嫩 茎和叶片作为材料。流水洗去表面灰尘，在超净工作台用 75 %酒精处理20～30 s，再用无菌水冲洗3～5 次，转入 0.1 %升汞溶液浸泡7～10 min，再用无菌水冲洗4～6 次， 用滤纸吸干水分。
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第四章 胚胎培养和胚乳培养
被子植物双受精（double fertilization): 二倍体合子 三倍体胚乳
幼胚培养: Hanning（1904）；Laibach（1925） 最先付诸应用的植物细胞工程技术：20
世纪20年代建立的幼胚培养和胚胎拯救 （embryo rescue)技术
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中国学者在裸子植物胚胎培养方面的工作
▪ 一、园艺植物组织培养的意义 ▪ 园艺植物组织培养是园艺学不可或缺
的一个重要组成部分，为园艺植物的 各个基础学科的研究和发展提供了强 有力的手段，在园艺学的基础理论研 究方面占有重要的地位，在园艺产业 中具有广泛的应用前景。园艺植物组 织培养技术及理论研究的发展对提高 园艺植物生产水平和技术水平，加速 园艺科学现代化的进程具有重要作用。
▪ 技术关键：打破顶端优势， 促使腋芽增殖并促其生根。
▪ 特点：繁殖率高、保持物种 的遗传稳定性，多用于林木 的繁殖。
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器官型(organ type)
▪ 指直接从茎、叶、鳞片等外植体上诱导不 定芽或带芽的休眠器官（如小鳞茎、小球 茎、小块茎）产生再生成植株的方式。
▪ 技术关键：对培养基要求高，控制好激素 浓度，避免愈伤组织发生。
▪ 1934 清华的李继侗和沈同发现银杏胚乳提 取物可刺激离体胚生长
▪ 1941 Van Overbeek 发现椰乳对幼胚发育 的促进作用
▪ 1943 罗士韦和王伏雄在Science发文章， 离体培养云南松和云南杉幼胚成功。
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胚乳培养的意义
胚乳：三倍体
★胚乳细胞中储存大量淀粉、蛋白质和脂类，
是研究这些产物代谢工程的理想系统
器官发生型(organogenesis type)：
▪ 诱导器官外植体产生愈伤组织，经分化培
养形成芽、根再生成植株的方式。 ▪ 技术关键：外植体诱导产生的愈伤组织要早
期挑选，使其来源尽量一致。 ▪ 特点：繁殖速度快；培养经愈伤组织阶段再
生成植株，遗传性不稳定，易产生变异。
芦荟、烟草、油菜等
材料灭菌
➢ 培养时间 >15d
▪ 炼苗
➢ 选材 苗高5～10cm，健壮
➢ 清洗培养基，喷水
➢ 条件 15 ℃～25℃，60％～80％湿度，12～24h
▪ 移栽
➢ 移入驯化苗圃（蛭石组成） 15～20d
➢ 移入苗圃
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胚状体发生型(embryogenesis type)：
▪ 指园艺植物器官、组织和细胞外植体经培 养脱分化形成胚状体再成苗的方式。
2.直接再生途径
茎段和叶片接种到培养基上，均可以从一周 内，明显可以看到茎段和叶片开始膨大。但是 20d后不产生愈伤组织，直接分化出芽。
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菊花再生植株
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（三）生根、移栽
当培养基中的植株出芽 后，再将其转入到生根 培养基中，诱导其生根。 或通过无根嫩茎扦插生 根。
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1.试管生根
切取3cm左右无根嫩茎，转插到1/2MS+NAA0.1培 养基中，经两周即可生根，然后移栽驯化。移栽初 期保持高湿度条件，营养钵基质浇透水，取出生根 的试管苗，洗掉附加在根部的培养基，用竹签在基 质上打一小孔，将幼苗插入基质中。然后家设小拱 棚以保湿，随着幼苗的生长，逐渐降低空气湿度和 基质含水量，转为正常的管理阶段。
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球茎芽型
• 叶柄表面产生圆球形小突起——球茎芽，一 端出芽一端出根
• 遗传性较稳定，球茎芽可直接放入土中种 植
唐
观
菖
叶
蒲
海
棠
块茎型
▪ 叶片或叶柄上形成粒状芋块，进一步分 化出芽和根
▪ 块茎芽可为繁殖系母体，不断切割繁殖 移栽，成活率高 。
▪ 花叶芋
鳞茎型
▪ 鳞片近轴面或边缘直接形成带根的小鳞茎
二、园艺植物组织培养的意义
1、快繁 利用适宜的植物材料(外植体)，通过组织培 养的途径，使之分生出新的植株个体，即 为组培苗。这种繁殖方式称为微繁或快繁。
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微繁有许多优势
▪ ①繁殖速度快，通常一年内可以繁殖数以万计的， 较为整齐一致的种苗，大大提高繁殖系数。特别 对于难繁殖的园艺植物的名贵品种、稀有种质的 繁殖推广具有重要意义。一个兰花的茎尖一年内 可育成400万个原球茎，一个草莓茎尖一年内可 育出成苗3000万株。
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2.扦插生根
利用菊花无根嫩茎易于生根的特点，也 可免去试管生根这道程序。剪取2～3cm无 根苗，插植到珍珠岩或蛭石的基质中，基 质事先用生根激素溶液浸透，10d后生根率 可达95%～100%。
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菊花炼苗
菊花移栽苗
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园艺植物离体无性繁殖的方式
▪ 器官发生型(organogenesis type) ▪ 胚状体发生型(embryogenesis type) ▪ 不定芽型（adventitious bud type) ▪ 器官型(organ type) ▪ 原球茎型(protocorm type) ▪ 球茎芽型 ▪ 块茎型 ▪ 鳞茎型 ▪ 孢子型 ▪ 根茎型 ▪ 微枝扦插型
型繁殖（micropropagation)，是指利用离 体培养技术将来自优良植株的茎尖、腋芽、 叶片、鳞片等器官、组织和细胞进行离体培 养，并在短期内获得大量遗传性一致的个体 的方法（技术）。
▪ 用这种方法得到的植株群体来自一个单株 （或一个单芽），它们遗传组成相同，这些
株群可称单株无性系。
• 近400种植物离体繁殖已获成功。兰花、无子 西瓜、马铃薯、杨树等已在种苗生产上广泛 应用。
第三章 园艺植物组织培养
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内 容（4学时）
▪ 第一节 概说
▪ 第二节 园艺植物组织培养的应用
▪ 第三节 园艺植物原生质体培养和体细胞杂交 ▪ 第四节 原生质体融合与园艺植物改良
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园艺植物组织培养
能控制光照和温度，保持干燥
培养室 .
和清洁
观赏百合组织培养
小鳞芽反绿后开. 始生长生根
第一节 概说