第六章 植物器官培养
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第1篇一、实验目的1. 理解植物组织培养的基本原理和操作步骤。
2. 掌握无菌操作技术,包括消毒、接种等。
3. 学习植物器官培养的过程,包括愈伤组织的诱导、分化以及再生植株的形成。
4. 观察并分析植物器官培养过程中的各种现象,加深对植物生长发育机制的理解。
二、实验原理植物组织培养是利用植物细胞的全能性,通过无菌操作将植物器官、组织或细胞在人工控制的培养条件下进行培养,使其生长发育成完整的植株。
实验过程中,植物激素的添加和培养条件的调控对愈伤组织的形成和器官分化起着关键作用。
三、实验材料与试剂1. 实验材料:小麦种子、香蕉叶片、胡萝卜块根。
2. 试剂:70%乙醇、氯化汞、MS培养基、2,4-D、6-BA、蔗糖、琼脂等。
四、实验方法与步骤1. 无菌操作:将实验材料用70%乙醇和氯化汞消毒后,用无菌水冲洗干净,放置在超净工作台上进行接种。
2. 愈伤组织诱导:a. 将小麦种子接种于MS培养基中,添加2,4-D和6-BA,置于培养箱中培养。
b. 将香蕉叶片切成小块,接种于MS培养基中,添加2,4-D和6-BA,置于培养箱中培养。
c. 将胡萝卜块根切成小块,接种于MS培养基中,添加2,4-D和6-BA,置于培养箱中培养。
3. 愈伤组织分化:a. 当愈伤组织形成后,调整培养基中激素比例,诱导愈伤组织分化成根和芽。
b. 将分化出的芽和根接种于新的培养基中,继续培养。
4. 再生植株形成:a. 当芽和根生长到一定程度后,将其移植到土壤中,培养成完整的植株。
五、实验结果与分析1. 愈伤组织诱导:实验结果表明,在不同植物材料中,愈伤组织的诱导效果不同。
小麦种子和香蕉叶片的愈伤组织诱导效果较好,而胡萝卜块根的愈伤组织诱导效果较差。
2. 愈伤组织分化:在调整培养基中激素比例后,愈伤组织分化成根和芽。
小麦种子愈伤组织分化出较多的根和芽,香蕉叶片愈伤组织分化出较多的芽,而胡萝卜块根愈伤组织分化出的根和芽较少。
3. 再生植株形成:将分化出的芽和根移植到土壤中,大部分植株成功生长。
植物组织培养技术第一章绪论第二章植物组织培养实验室组成、仪器设备及无菌操作技术第三章植物组织培养基本原理第四章器官培养技术第五章植物胚胎培养第六章花粉及花药培养第七章细胞及原生质体培养第八章组培培养技术在中药学上的应用第一章绪论一、植物组织培养的概念1. 概念植物组织培养(Plant tissue culture)广义上是指无菌条件下,在特定的培养基上对离体的植物器官、组织、细胞和原生质体甚至包括完整植株进行培养的技术。
2.主要特征(1)在培养容器中进行;(2)无菌培养环境,排除了微生物如真菌、细菌以及害虫等的侵入;(3)各种环境因子如营养因子、激素因子以及光照、温度等物理因子处于人工控制之下,并可达到最适条件。
(4)通常打破了正常的植物发育过程和格局;(5)随着单细胞和原生质体培养技术的发展,对植物显微结构进行操作成为可能。
二、植物组织培养类型:根据不同分类的依据可以分为不同类型。
1、根据培养材料不同分为:(1)完整植株培养(Plant Culture):对幼苗和较大植株等的培养。
(2)胚胎培养(Embryo Culture):包括成熟胚、幼胚、子房、胚珠等的培养。
(3)器官培养(Organ Culture):包括离体根、茎、叶、果实、种子、花器官的培养。
(4)组织培养(Tissue Culture):如分生组织、薄壁组织、输导组织培养。
(5)细胞培养(Cell Culture):指对单细胞或较小的细胞团进行培养。
(6)原生质体培养(Protoplast Culture):指对去掉细胞壁后所获得的原生质体进行培养。
2、根据再生途径分为:(1)器官发生途径(Organogenesis):直接器官发生途径:植物器官可以直接由外植体上诱导。
如茎尖培养。
间接器官发生途径:成熟细胞经过脱分化(dedifferentiation)及再分化(redifferentiation)过程而形成新的组织和器官的过程。
植物器官和组织培养的基本程序离体的植物器官和组织在人工培养条件下,通过不同的器官发生途径,形成体细胞胚或茎芽,进一步再生成完整植株。
因此,植物器官和组织培养的基本程序包括:无菌外植体的获得、初代培养物的建立、形态发生、植株再生以及培养产物的观察记载。
一、无菌外植体的获得从自然界和室内采集的植物器官和组织材料携带有各种微生物,这些污染源一旦进入培养容器中,造成培养基和培养材料污染,实验无法进行。
所以,污染是组织培养的一大障碍。
利用各种灭菌剂可以进行外植体的灭菌,但不同植物或同一植物不同器官和组织的带菌程度不同,所用灭菌剂的种类、浓度及灭菌方法也不尽相同。
(一)茎尖、茎段、叶片的灭菌灭菌前外植体用清水冲洗,茸毛较多的外植体用皂液洗涤后再用清水冲洗、用吸水纸吸干表面水分;将外植体浸泡在0.1%~0.2%的氯化汞溶液中2~10min,或先在70%~75%酒精中浸数秒,然后在10%次氯酸钙溶液中浸泡10~20min。
或先在70%~75%酒精中浸泡数秒,再在2%次氯酸钠溶液中浸泡15~30min进行灭菌;灭菌后倒掉灭菌液,无菌水冲洗外植体3~5次,置外植体于无菌滤纸上吸干表面水分,适当分割后接种。
(二)根、块茎、鳞茎的灭菌这类材料生长在土中,灭菌较困难,且挖取时易受损伤。
所以灭菌前应仔细清洗,对凹凸不平及鳞片缝隙处,需用软刷清洗,并切除损伤部位。
灭菌时应增加灭菌时间或增大灭菌剂浓度,如将外植体浸泡在0.1%~0.2%氯化汞溶液中5~12min,或在70%~75%酒精中浸数秒,然后用6%~10%次氯酸钠溶液浸5~20min进行灭菌。
灭菌后的操作步骤同上。
(三)花蕾的灭菌未开放花蕾中的花药为花被包裹,处于无菌状态,所以采摘后可直接灭菌。
灭菌时先在70%~75%酒精中浸蘸10~30s,然后在0.1%氯化汞溶液中浸泡3~10min或在1%次氯酸钠溶液中浸泡10~20min。
灭菌后的处理同上。
(四)果实、种子的灭菌这类材料有的表皮具有茸毛或蜡质。
植物组织培养知识点归纳第⼀章1、植物组织培养:是指在离体条件下,利⽤⼈⼯培养基对植物的器官、组织、细胞、原⽣质体等进⾏培养,使其长成完整植株2、外植体:在植物组织培养中,由活体(in vivo)植物上提取下来的、接种在培养基上的⽆菌细胞、组织、器官等均称为外植体。
3、愈伤组织:指在⼈⼯培养基上由外植体长出来的⼀团⽆序⽣长的薄壁细胞。
4、应⽤⼀、农业上的应⽤1. 种苗快速繁殖(rapid propagation)2.⽆病毒苗(virus free)的培养3.在育种上的应⽤(breeding)(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和不孕性(胚培养);(3)保存种质(4)创造变异⼆、在遗传学、分⼦⽣物学、细胞⽣物学、组织学、胚胎学、基因⼯程、⽣物⼯程等⽅⾯的应⽤。
⽤于基因⼯程技术创造植物新种质。
⽤于植物⽣长发育理论研究,包括⽣理学、病理学、胚胎学和细胞与分⼦⽣物学等。
三、利⽤组织培养材料作为植物⽣物反应器第⼆章1、细胞全能性(Totipotency):指任何具有完整的细胞核的植物细胞都拥有形成⼀个完整植株所必须的全部遗传信息和发育成完整植株的能⼒。
2、细胞分化(cell differentiation):指导致细胞形成不同结构,引起功能或潜在的发育⽅式改变的过程。
3、脱分化(Dedifferentiation):指离体条件下⽣长的细胞、组织或器官逐渐失去原来的结构和功能⽽恢复分⽣状态,形成⽆组织结构细胞团或愈伤组织的过程。
4、再分化(Redifferentiation):指脱分化的细胞重新恢复分化能⼒,形成具有特定结构和功能的细胞、组织、器官甚⾄植株的过程。
5、植物组织培养中常遇到的问题以及解决措施⼀、污染及防治:1、真菌污染后,如果已形成孢⼦,则必须经⾼压灭菌后扔掉。
但若是细菌污染,只要及时发现,将材料上部未感菌的部分剪下转接,材料仍可使⽤。
2、⽤抗⽣素等杀菌药剂的处理,会影响植物材料正常⽣长。
一、植物器官的培养-花器官的培养(花蕾)1. 定义:花器官培养指整个花器及其组成部分如花托、花瓣、花丝、花柄、子房、花药等的无菌培养。
2、意义:通过离体花芽培养可了解整体植物和内源激素在花芽性别决定中所起的作用;可以了解花器各部分对果实和种子发育的作用;内、外源激素在果实种子发育过程中的调控作用;生产上也可用于珍贵品种的扩大繁殖。
3. 培养方法(1) 取材、消毒:从健壮植株上取未开放的花蕾→75%酒精浸润约30s →饱和漂白粉浸泡10-15min(或0.1%升汞中浸3-5min )→无菌水冲洗数次→接种。
(2)接种:花蕾培养:花梗插入培养基中。
部分花器培养:切片接入培养基中。
(3)培养培养基:MS、B5。
附加生长素(NAA0.1 mg/L )和细胞分裂素(6-BA 2mg/L ),诱导形成愈伤组织或胚状体,再分化培养成植株。
培养条件:温度:25±2℃;光照时间:10-12h/d,光照强度:1500-3000 Lx。
培养约1周,形成少量愈伤组织。
再经1个月就分化出绿色芽点,再切割转接,可形成大量无根苗,经长根成植株,用于繁殖。
二、种子的培养1定义:种子培养是指受精后发育完全的成熟种子和发育不完全的未成熟种子的无菌培养。
2.意义:可以打破种子休眠,促进萌发;解决远缘杂种败育性,产生后代;快速繁殖苗木。
优点:植株分化容易,无菌操作方便。
3.培养技术(1) 种子灭菌:种皮厚或不饱满的种子,宜用0.1%升汞消毒10-20min。
幼嫩的或发育不全的种子,宜用饱和漂白粉消毒15-30min。
若种子上有绒毛或蜡质,应先用95%酒精或吐温80处理,提高消毒效果。
对壳厚难萌发的种子,可去壳培养。
(2)培养基:A.促种子萌发用MS培养基,加或不加激素,诱导愈伤组织则可加入6-BA或2,4-D。
B.无胚乳种子(棉花、大豆、花生、向日葵、番薯、马铃薯、苹果、烟草、薄荷)应适当加生长素。
C.一般糖浓度为1-3%。
第六章植物器官培养
•植物器官培养(plant organ culture)是指利用植物的根、茎、叶、花、果实、子房和胚的等器官的全部或部分或器官原基进行离体培养的技术。
•离体培养的植物器官可分为营养器官和繁殖器官,包括根、茎、叶、花、果实、子房和胚。
•器官培养的特点在于能保持器官所具有的特征性结构。
•通过器官培养可以快速建立试管苗,实现快速繁殖,目前这一技术已在生产上得到广泛应用。
1、根的培养
•对根的培养多用于探索植物根系的生理及其代谢活动。
•在离体根培养中,首先要解决外植体消毒问题,因此在自然条件下,根生长在土壤中,要进行彻底的表面消毒是非常困难的,因此,常用无菌苗的根做为培养材料。
•离体根的培养方法
•(1)外植体的消毒
•离体根来源:生长于土壤中的植株;
无菌苗根系
消毒方法:自来水洗涤解剖刀分割
滤纸吸干根段表面的水分
95% 酒精漂洗10~30s
0.1%-0.2%升汞处理5~10min,或在2%次氯酸钠溶液中浸
15~20min
无菌水冲洗3-5次无菌纸吸干根段表面多余的水分
(2)培养方法
•①固体培养法
•②液体培养法100或200ml三角瓶,内装20~40ml的培养液,适宜温度。
•③固体-液体培养法将根基部一段插入固体琼脂培养基中、根尖一段尽在液体培养基中
•基础培养基的选择
•多为无机盐浓度较低的White、N6等培养基
•其他常用培养基如MS、B5等也可采用,但将其大量元素浓度稀释到2/3或1/2
培养实例
•采用White培养基对番茄根进行立体培养。
•将番茄种子表面消毒后,在无菌条件下萌发。
待胚根伸长至30-40mm后,从根尖一端切取10mm长接种于固体培养基,暗条件下培养4天有侧根发生,7-10天后再切下侧根的根尖做为新的培养材料再进行扩大培养
2、茎段培养
•指对不带芽和带有腋(侧)芽或叶柄的茎切段,包括幼茎和木质化的茎切段,进行离体培养的技术。
•培养技术简单、繁殖速度较快、繁殖系数高等优点。
•一般情况下,将经过表面消毒的茎段在无菌条件下,切成几厘米长带节的节段,接种在固体的培养基上。
经过培养后,在茎段可直接发生不定芽,或先诱导形成愈伤组织,再脱分化形成再生苗,把再生苗切割下来转接到生根培养基上培养,便可得到完整植株。
•常用的MS培养基附加2%-4%蔗糖和0.7%琼脂
培养实例
•如对月季当年生枝条的离体培养。
•选择优良健壮的月季当年生枝条(具饱满而未萌发的腋芽),冲洗后表面消毒,剪成1-2cm的带腋芽的茎段接种培养。
•3、叶的培养
•指包括幼嫩叶片、成熟叶片、叶柄、子叶、叶鞘、叶尖组织、叶原基等叶组织做为外植体的无菌培养技术。
•水稻、小麦、油菜、番茄、杨树、菊花、百合、猕猴桃•从枝上摘叶后,用水冲洗数小时,将叶片表面洗干净,再进行表面消毒。
将完成表面消毒的叶片平放在固体培养基上培养。
•叶片在培养基的生长情况大多依赖于叶片离体时的成熟程度。
一般来说幼叶比接近成熟的叶片生长潜力大。
•如对非洲紫罗兰嫩叶的培养。
•选取嫩叶,经升汞消毒后,无菌水洗干净后,切成小块接种于MS培养基上,光照下培养。
一段时间后,叶片可直接分化出许多不定芽。
将小芽转接于生根培养基上诱导生根。
10天后,叶片明显增大,根的诱导率达到98%以上,两周后即可移栽。
植物繁殖器官的培养
•植物的繁殖器官包括花托、花瓣、花丝、花柄、子房、花茎和花药等花器官,果皮、果肉等果实器官和胚珠、胚乳、种子等种子器官。
•花器官培养:包括花托、花瓣、花丝、花柄、子房、花茎和花药等花器官。
•(1)取材与接种从健壮植株上摘取未开放的花蕾(已开花的不宜用于培养),先用70%酒精消毒20s,再用饱和漂白粉溶液浸10-20min,或用0.1%升汞消毒4~6min,再用无菌水冲洗3-5次。
•(2)接种在整个花蕾培养时,只要把花梗插入固体培养基中即可。
若用花器的某个部分则分割成0.3cm×0.5cm左右的小片,用于接种。
•培养实例
•菊花花托培养在母株上采摘尚未开放的小花蕾,清洗消毒后,用镊子吧花蕾上的萼片与花瓣、雌蕊、雄蕊去掉,并切下花托接种于培养基上,置于26℃左右,光照强度1500勒克斯,光照时间10h的培养室培养。
约两周后即可形成愈伤
组织,一月后便分化出绿色芽点,并抽茎展叶长大成苗。
将无根苗从愈伤组织基部切下继代到不含任何激素的White培养基上,3周后就能长成完整植株。
植物幼果培养
•果实培养即利用果皮、果肉组织、或细胞进行培养的组织培养工作。
•从葡萄浆果培养,草莓、葡萄、越橘幼果培养中获得成熟果实。
培养实例
•朱顶红:
•摘取朱顶红幼嫩蒴果,清洗消毒后,纵切成两半,再切成2mm 的小段,接种于培养基上。
1周后,蒴果切段开始膨大,果皮呈深绿色。
3周后,在培养基上切段,表皮及切口处长出淡黄色颗粒状的愈伤组织。