木本植物组织培养及其现状课件

木本植物组织培养及其现状WOODYPLANTSTISSUECULTUREANDITSRECENTLYSITUATION1 1木本植物组织培养及其现状WOODYPLANTSTISS一、植物组织培养的意义1 1、植物组织培养概念（、植物组织培养概念（concept）n n1 1 1 1、狭义概念：、狭义概念：、狭义概念：、狭义概念：指对植物体组织或由植物器官培养产生的指对植物体组织或由植物器官培养产生的指对植物体组织或由植物器官培养产生的指对植物体组织或由植物器官培养产生的愈愈愈愈伤组织伤组织伤组织伤组织进行培养直至生成完整植株。进行培养直至生成完整植株。进行培养直至生成完整植株。进行培养直至生成完整植株。n n 2 2 2 2、广义概念：、广义概念：、广义概念：、广义概念：无菌操作分离植物体一部分无菌操作分离植物体一部分无菌操作分离植物体一部分无菌操作分离植物体一部分(即即即即外植体外植体外植体外植体)接接接接种到培养基，在人工条件下培养直至生成完整种到培养基，在人工条件下培养直至生成完整种到培养基，在人工条件下培养直至生成完整种到培养基，在人工条件下培养直至生成完整植株。植株。植株。植株。n n生物技术中的一个基本技术2 2一、植物组织培养的意义1、植物组织培养概念（concept）1 1、植物组织培养概念、植物组织培养概念愈伤组织愈伤组织calluscallus:在离体培养过程中形成的具在离体培养过程中形成的具在离体培养过程中形成的具在离体培养过程中形成的具有分生能力的一团不规则细胞，多在植物体切有分生能力的一团不规则细胞，多在植物体切有分生能力的一团不规则细胞，多在植物体切有分生能力的一团不规则细胞，多在植物体切面上产生。面上产生。面上产生。面上产生。3 31、植物组织培养概念愈伤组织callus:在离体培养过程1 1、植物组织培养概念、植物组织培养概念外植体explant：从植物体上分离下来的用于离体培养的材料。胚轴胚轴花粉花粉胚乳胚乳胚胚种子种子果实果实花器花器叶叶芽芽茎茎根根组织组织原生质体原生质体子叶子叶子房子房苞片苞片胚珠胚珠花药花药花梗花梗分生组织分生组织成熟组织成熟组织花托花托叶柄叶柄幼苗幼苗4 41、植物组织培养概念外植体explant：从植物体上分离二、植物组织培养的理论基础二、植物组织培养的理论基础1.细胞全能性（totipotency）理论：植物每一个具有完整细胞核的体细胞，都含有植物体的全部遗传信息，在适当条件下，具有发育成完整植株的潜在能力。19581958年年StewardSteward等人在以胡萝卜根组织为外植等人在以胡萝卜根组织为外植体的组织培养实验中，证实了细胞的全能性。体的组织培养实验中，证实了细胞的全能性。5 5二、植物组织培养的理论基础1.细胞全能性（totipoten2.相关名词n n分化分化differentiationdifferentiation：细胞在分裂过程中发生结构和功能上的改变，细胞在分裂过程中发生结构和功能上的改变，从而在个体发育中形成各类组织和器官完成整从而在个体发育中形成各类组织和器官完成整个生活周期。个生活周期。n n脱分化脱分化dedifferentiationdedifferentiation:已分化好的细胞在人工诱导条件下，恢复分生已分化好的细胞在人工诱导条件下，恢复分生能力，回复到分生组织状态的过程。能力，回复到分生组织状态的过程。n n再分化再分化redifferentiationredifferentiation:脱分化后具有分生能力的细胞再经过与原来相脱分化后具有分生能力的细胞再经过与原来相同的分化过程，重新形成各类组织和器官的过同的分化过程，重新形成各类组织和器官的过程。程。6 62.相关名词分化differentiation：6三、植物组织培养的类型三、植物组织培养的类型1.根据培养基分类培养基培养基固体培养固体培养液体培养液体培养静止培养静止培养 旋转培养旋转培养 纸桥培养纸桥培养 振荡培养振荡培养7 7三、植物组织培养的类型1.根据培养基分类培养基固体培养液体培2.根据外植体分类植植株株培培养养器器官官培培养养组组织织培培养养胚胚培培养养细细胞胞培培养养原原生生质质体体培培养养8 82.根据外植体分类植器组胚细原8植株培养植株培养扦扦插插苗苗培培养养种种子子苗苗培培养养9 9植株培养扦种9器官培养器官培养根系培养根系培养茎段培养茎段培养花器培养花器培养果实培养果实培养种子培养种子培养 叶片培养叶片培养1010器官培养根系培养茎段培养人参根消毒、接种操作程序图人参根消毒、接种操作程序图1111人参根消毒、接种操作程序图11菊花茎尖消毒、接种操作程序图菊花茎尖消毒、接种操作程序图1212菊花茎尖消毒、接种操作程序图12茎段培养成苗示意图茎段培养成苗示意图1313茎段培养成苗示意图13茎段培养成苗示意图茎段培养成苗示意图1414茎段培养成苗示意图14组织培养组织培养分生组织培养分生组织培养薄壁组织培养薄壁组织培养输导组织培养输导组织培养1515组织培养分生组织培养薄壁组织培养输导组织培养15胡萝卜形成层胡萝卜形成层(分生组织分生组织)培养示意培养示意图图1616胡萝卜形成层(分生组织)培养示意图16胚胎培养胚胎培养胚乳培养胚乳培养原胚培养原胚培养胚珠培养胚珠培养种胚培养种胚培养1717胚胎培养胚乳培养原胚培养胚珠培养种胚培养17败育败育 胚培养胚培养1818败育胚培养18细胞培养细胞培养看护培养看护培养平板培养平板培养悬浮培养悬浮培养微室培养微室培养1919细胞培养看护培养平板培养悬浮培养微室培养19非融合非融合培养培养融合融合培养培养原生质原生质培养培养2020非融合融合原生质20四、植物组织培养的特点四、植物组织培养的特点（CharacteristicsofPlantTissueCultureTechniques）1、培养条件可以人为加以控制2121四、植物组织培养的特点1、培养条件可以人为加以控制212、繁殖系数大，培养周期短22222、繁殖系数大，培养周期短223、管理方便，有利于实现工厂化生产和自动化控制23233、管理方便，有利于实现工厂化生产和自动化控制23五、组织培养发展历史（Historical Perspectives）n n19021902年年HaberlandtHaberlandt首次进行离体细胞实验，发首次进行离体细胞实验，发 表了表了“植物离体细胞培养实验植物离体细胞培养实验”报告；报告；n n19341934年年WhiteWhite由番茄根建立了第一个活跃生长的由番茄根建立了第一个活跃生长的无性系，第一次器官培养；无性系，第一次器官培养；n n19391939年年WhiteWhite、GautheretGautheret和和NobecourtNobecourt愈伤组织愈伤组织 培养实验成功，第一次进行细胞培养实验成功，第一次进行细胞/组织培养；组织培养；n n19571957年年SkoogSkoog和和MillerMiller提出了有关植物激素控制提出了有关植物激素控制器官形成的概念，通过改变培养基中生长素和器官形成的概念，通过改变培养基中生长素和细胞分裂素这两类生长调节物质的相对浓度可细胞分裂素这两类生长调节物质的相对浓度可以控制器官的分化；以控制器官的分化；2424五、组织培养发展历史（HistoricalPerspecn n19581958年年StewardSteward在在胡胡萝萝卜卜愈愈伤伤组组织织培培养养中中形形成成了了体细胞胚；体细胞胚；n n19601960年年MorelMorel提出了一个离体无性繁殖兰花的方提出了一个离体无性繁殖兰花的方法；繁殖系数高，迅速建立起法；繁殖系数高，迅速建立起“兰花工业兰花工业”；n n19621962年年MurashigeMurashige和和SkoogSkoog为烟草组织培养建立为烟草组织培养建立了培养基，此培养基被证明适合大部分植物的了培养基，此培养基被证明适合大部分植物的组织培养，至今仍被广泛使用。组织培养，至今仍被广泛使用。n n 自自6060年代以来，组织培养技术得到了飞速发展年代以来，组织培养技术得到了飞速发展，特别是进，特别是进3030年来，迄今进行组培的植物已达年来，迄今进行组培的植物已达30003000多种，已从开始时的纯学术性研究，发展多种，已从开始时的纯学术性研究，发展到今天有巨大应用价值的技术。到今天有巨大应用价值的技术。25251958年Steward在胡萝卜愈伤组织培养中形成了25六、组织培养步骤2626六、组织培养步骤261.什么是传统机械按键设计？传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功能的一种设计方式。传统机械按键设计要点：1.合理的选择按键的类型，尽量选择平头类的按键，以防按键下陷。2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议留0.050.1mm，以防按键死键。3.要考虑成型工艺，合理计算累积公差，以防按键手感不良。传统机械按键结构层图：按键开关键PCBA1.什么是传统机械按键设计？传统的机械按键设计是需要手动按压六、组织培养步骤2828六、组织培养步骤28六、组织培养步骤2929六、组织培养步骤29303030转移到温室3131转移到温室31n n大田移栽和生长3232大田移栽和生长32七、影响木本植物器官发生的主要因子1、基因型与外植体基因型与外植体3333七、影响木本植物器官发生的主要因子1、基因型与外植体332、培养基与激素培养基与激素CompoundCompound GDGD MSMS BTMBTM WPMWPM KNOKNO3 3NHNH4 4NONO3 3CaClCaCl2 22H2H2 2O OCa(NOCa(NO3 3)2 24 H4 H2 2O O(NH(NH4 4)2 2SOSO4 4K K3 3SOSO4 4KClKClMgSOMgSO4 47 H7 H2 2O O KHKH2 2POPO4 4NaHNaH2 2POPO4 4 H H2 2O O NaNa2 2HPOHPO4 4NaNa2 2EDTAEDTAFeSOFeSO4 47 H7 H2 2O O H H3 3BOBO3 3MnSOMnSO4 4HH2 2O O ZnSOZnSO4 47 H7 H2 2O O KIKINaNa2 2MoOMoO4 42 H2 H2 2O O CuSOCuSO4 45 H5 H2 2O O CoClCoCl2 2 6 6H H2 2O OMyo-InositolMyo-InositolThiamine.HClThiamine.HClNicotinic acidNicotinic acidPyridoxine.HClPyridoxine.HClGlycineGlycineGlutamineGlutamine 10001000-150150-200200-300300250250-9090303037.337.327.827.83.03.010.010.03.03.00.750.750.250.250,250,250.250.2510.010.01.01.00.10.10.10.12.02.0 2.0 2.0 1900190016501650440440-370370170170-37.337.327.827.86.26.222.322.38.68.60.750.750.250.250.250.250.020.02100.0100.01.01.00.50.50.50.52.02.02.02.01901901651654444640640240240860860-370370170170-37.337.327.827.86.26.222.322.38.68.60.150.150.250.250.250.250.020.02100.0100.01.01.00.50.50.50.52.02.0 2.0 2.0 -4004009696556556-990990-370370170170-37.337.327.827.86.26.222.322.38.68.6-0.250.250.250.25-100.0100.01.01.00.50.50.50.52.02.02.02.034342、培养基与激素CompoundGDMSBTMWPMn（1）生长素类在组织培养中，生长素主要被用于诱导愈伤组织形成，诱导根的分化和促进细胞分裂、伸长生长。在促进生长方面，根对生长素最敏感。在极低的浓度下，（mg/L）就可促进生长。nIAA（吲哚乙酸）nNAA（萘乙酸）nIBA（吲哚丁酸）n2，4D（2，4二氯苯氧乙酸）n（2）细胞分裂素类这类激素是腺嘌呤的衍生物n6-BA（6苄基氨基嘌呤）nKt（激动素）nZT（玉米素）n生长素与细胞分裂素的比例决定着发育的细胞类生长素与细胞分裂素的比例决定着发育的细胞类型，决定着愈伤组织再分化，型，决定着愈伤组织再分化，是长根还是长芽。是长根还是长芽。3535（1）生长素类在组织培养中，生长素主要被用于诱导愈伤组织形n n3、其他因素其他因素n n光照、温度等培养条件对诱导木本植物器官发生再生植株起着重要调控作用。36363、其他因素36八、木本植物组培中的主要问题1 1、褐变、褐变2、玻璃化培养物的嫩茎、叶片往往会呈半透明状，呈水迹状，这种培养物的嫩茎、叶片往往会呈半透明状，呈水迹状，这种现象通常称为玻璃化。现象通常称为玻璃化。3、生根困难3737八、木本植物组培中的主要问题1、褐变37九、组织培养的应用1 1、快速繁殖苗木、快速繁殖苗木快繁方法：茎尖、茎段、鳞茎盘培养产生腋芽；根、叶等培养产生不定芽；愈伤组织诱导产生不定芽等。2、获得无毒苗木采用微茎尖组织培养可以得到无病毒苗木。成为解决病毒病危害和品种退化问题的一个重要途径。如利用茎尖培养可解决马铃薯种薯、甘薯、大蒜退化问题。3838九、组织培养的应用1、快速繁殖苗木383、为农作物育种上提供手段4.保存种质1.倍性育种，缩短育种年限，杂种优势明显。2.克服远缘杂交的不亲合性3.克服远缘杂交的不孕性39393、为农作物育种上提供手段4.保存种质1.倍性育种，缩短育种4、实现工厂化育苗40404、实现工厂化育苗40414141424242434343444444454545464646474747484848494949505050十、现状目目前前全全世世界界通通过过组组织织培培养养能能再再生生的的植植物物种种类类已已有有130130个个科科，15001500个种，其中木本植物达两百余种。个种，其中木本植物达两百余种。美美国国19781978年年已已经经开开始始用用火火炬炬松松优优树树的的组组培培苗苗进进行行小小面面积积造造林林。如如19831983年年，美美国国布布里里格格斯斯苗苗圃圃就就有有了了每每年年可可生生产产100100万万株组培苗的规模。株组培苗的规模。新新西西兰兰林林业业研研究究中中心心用用组组培培方方法法生生产产辐辐射射松松优优质质苗苗，达达200200万株左右。万株左右。荷荷兰兰也也能能大大量量生生产产栎栎树树和和其其他他硬硬阔阔叶叶树树的的组组培培苗苗。此此外外，德德国国、加加拿拿大大、巴巴西西等等在在三三倍倍体体山山杨杨、云云杉杉、杨杨树树、桉桉树树等等树树种种的的组组培培方方面面进进行行了了较较为为系系统统的的研研究究，使使林林木木组组织织培培养养的的苗苗木进入工厂化和实用化的阶段。木进入工厂化和实用化的阶段。5151十、现状目前全世界通过组织培养能再生的植物种类已有130个科十、现状我我国国进进行行组组织织培培养养和和试试管管繁繁殖殖的的植植物物总总计计445445种种，（木木本本150150种种，花花卉卉139139种种，药药用用植植物物5353种种，园园艺艺植植物物2929种种，谷谷类类和和豆豆类类4444种种，其他其他1616种），已形成规模化生产的有种），已形成规模化生产的有50506060种。种。在在林林木木组组织织培培养养方方面面先先后后分分别别有有杨杨属属、杉杉木木、马马尾尾松松、泡泡桐桐、桉桉树树、落落叶叶松松、火火炬炬松松、湿湿地地松松、马马褂褂木木、柚柚木木、和和桑桑树树等等树树种从器官、茎尖、成熟胚、花药和愈伤组织诱导成苗。种从器官、茎尖、成熟胚、花药和愈伤组织诱导成苗。自自19831983年年国国家家实实施施“六六五五”林林业业科科技技攻攻关关计计划划以以来来，我我国国的的林林木木组组培培苗苗研研究究已已从从实实验验室室走走向向工工厂厂化化大大生生产产，其其中中，进进入入工工厂厂化化快快繁繁的的树树种种有有葡葡萄萄、猕猕猴猴桃桃、大大岛岛樱樱、钻钻天天柳柳、中中华华猕猕猴猴桃桃、毛毛白白杨杨、巨巨尾尾桉桉、泡泡桐桐、杉杉木木、松松树树、刚刚果果1212号号桉桉、东东门门桉桉、湛江湛江6 6号桉等，为我国的林业科技作出了突出的贡献。号桉等，为我国的林业科技作出了突出的贡献。5252十、现状我国进行组织培养和试管繁殖的植物总计445种，（木本