第五章 茎尖培养与快速繁殖
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茎尖培养的特点茎尖培养是指将植物茎的顶端或顶端周围的组织进行培养,获得新植株的一种技术。
它是植物组织培养中常用的一种方法,具有以下特点。
茎尖培养的特点是快速繁殖。
茎尖是植物生长点,包含了高度分裂活性的细胞,能够迅速分化和增殖成新的植株。
通过茎尖培养,可以大量繁殖植物,快速得到数量可观的新苗。
茎尖培养的特点是可控性强。
茎尖培养可以在无菌条件下进行,可以对培养环境进行精细调控,如培养基的成分、添加激素的种类和浓度等。
这使得茎尖培养能够在较短的时间内控制植物的生长和发育过程,使其实现快速生长和分化。
茎尖培养的特点是遗传稳定性高。
茎尖培养所得到的新植株是通过细胞分裂和分化产生的,其遗传物质与母本完全一致。
因此,茎尖培养可以保持植物的遗传纯度,确保植株的遗传特性不发生改变。
茎尖培养的特点是适用范围广。
茎尖培养适用于多种植物,包括禾本科、豆科、百合科等多个科属植物。
而且,茎尖培养还可以用于繁殖难以通过其他方式繁殖的植物,如无性繁殖困难的珍稀植物、难以结实的花卉等。
茎尖培养还具有经济效益高的特点。
通过茎尖培养,可以在较短的时间内大量繁殖植株,实现规模化生产。
这对于植物育种、种苗生产以及经济林木的快速繁殖具有重要意义。
在茎尖培养中,一般采用茎尖分生组织作为外植体,将其接种到含有适宜培养基的培养容器中,经过适当的处理和培养条件,茎尖组织会分化和增殖成新的植株。
茎尖培养过程中需要注意以下几点。
要选择适宜的外植体。
外植体的选择直接影响到茎尖培养的成功率和效果。
一般来说,选择生长健壮、无病虫害的茎尖作为外植体,可以提高培养成功率。
要选择适宜的培养基。
培养基是茎尖培养中的关键因素之一,它提供了细胞分裂和分化所需的营养物质和生长因子。
培养基的成分和配方应根据不同植物的需求进行调整,以提高茎尖培养的效果。
要控制培养条件。
茎尖培养需要在无菌条件下进行,避免外界微生物的污染。
同时,培养容器的选择、培养温度和光照条件的控制等都会对茎尖培养的效果产生影响,需要加以控制和调整。
植物快速繁殖技教案5篇第一篇:植物快速繁殖技教案植物快速繁殖技术(教案)5.1植物快速繁殖技术概述概念就是应用组织培养基本技术,快速繁殖名优新品种,使其在较短的时间内繁衍较多植株;快速繁衍珍稀濒危植物,使植物得以保存。
也叫组培快繁、组培苗生产、试管苗生产。
特点:第一个形成产业生产力的技术体系;农业育种方面具有重要应用价值;实现种苗繁殖产业化和商业化。
一、组培快繁方式的优势1、2、3、可在短时间内实现高质量、大批量的植物快速目标;繁殖系数高、繁殖过程不受季节和环境的影响;不存在种子(有性)繁殖中存在的世代(由于基因改变致使性状改变)的问题;4、高效的植物繁殖方法。
二、组培快繁的实质1、有性繁殖(种子繁殖):采用种子繁殖的自然方法。
其后代形状会发生改变。
2、无性繁殖(营养繁殖):采用营养体或组织培养技术进行繁殖的方法。
其后代能够有效保持母本的性状。
三、组培快繁的途径及方法1、用植物的根、茎、叶、叶柄、花等片段、孢子体作为外植体进行组培;2、取茎尖、腋芽进行离体培养。
3、4、植物快速繁殖的类型及方式,见表5—1(P.65)影响器官分化的因素:(1)、培养材料的种类、外植体的部位和生理状态;(2)、培养基的种类、植物激素的配比和浓度;(3)、温度、湿度、光照时间和强度、通气状况等培养环境。
四、外植体材料的选择和处理1、繁殖能力或再生能力:作为快速繁殖的外植体应该具有营养芽的枝条、幼嫩的组织或器官。
2、再生方式的遗传稳定性:外植体种类不同会影响繁殖植株的方式→影响繁殖种苗的遗传稳定性。
变异会影响群体中各个个体的性状表现或对产品质量难以预料和把握。
五、实现组培快繁的一般方式1、侧芽繁殖方法:控制好细胞分裂素的浓度,培养周期为20—30天,增值率为3—5倍。
2、外植体直接产生不定芽或补丁胚的方法:受植物本身特性的影响,只有少数种类的植物适用于此方法。
3、经过愈伤组织阶段或不定胚的发生途径:种类不同,繁殖率高低不同;新植株变异大。
第五章茎尖培养与快速繁殖第五章茎尖培养与快速繁殖第一节茎尖培养脱毒技术一、培育无病毒苗的意义植物病毒病:由病毒和类病毒、支原体等引起,已发现此类病害700多种,无性繁殖植物严重;无特效药,培育无毒种苗是主要防治措施。
获得无病毒种苗的途径:1)从现有种质中筛选无毒单株;2)已感染植株脱毒。
二、植物脱毒的方法1. 热处理:病原物与植物耐热性不同,将植物在较高温度下处理一段时间,病原物钝化、失活或不能繁殖,而植物所受影响较小、生长较快,使病毒减少甚至消灭。
方法:1) 温汤浸渍:50℃温水中浸10分钟~数小时,简便易行,适用于休眠器官、接穗或种子。
2) 热空气处理:在温热治疗室/箱内,35~40℃,几十分钟~数月。
对茎尖效果较好,热处理后取较大茎尖培养,可提高成活率与脱毒率。
注意:易受伤,掌握温度与时间。
2. 茎尖培养脱毒3. 其他途径脱毒3.1 愈伤组织培养脱毒:花器官、珠心胚等愈伤中存在无病毒细胞群,从再生植株可得到无病毒苗。
3.2 茎尖微体嫁接脱毒:在无菌条件下,将切取的茎尖嫁接到培养的砧(zhen)木苗上。
3.3 抗病毒剂的应用:抗病毒醚: 可抑制病毒复制和扩散,嘌呤和嘧啶类似物;抗菌素三、茎尖培养脱毒技术1、原理病毒在植物体内分布不均匀,茎尖等生长点因为无维管束,病毒只能通过胞间连丝传递,赶不上细胞分裂和生长的速度,所以茎尖几乎不含病毒。
茎尖培养脱毒效果好,后代稳定,目前广泛应用。
2、脱毒技术2.1 操作取无菌顶稍1~2 cm→解剖镜(8—40倍)下→剥去幼叶→切取茎尖0.2~0.5 mm、带1~2个叶原基→接种。
注意:随切随接,防止变干;茎尖小较好,但太小不易成活,过大又不能保证完全脱毒。
草莓:茎尖0.2~0.3mm,脱毒率100%;1mm,脱毒率50%。
2.2 培养基基本培养基: MS、White、B5等。
碳源: 蔗糖效果好,可用白砂糖激素:2,4-D、IAA、NAA等,通常低浓度。
2.3 继代培养初代培养长成的新梢→切成小段→增殖培养基→1个月左右→新梢又可扩繁→→建立和维持茎尖无性系。
第一节植物快速繁殖技术一、植物组织培养简介1.理论基础:植物细胞的全能性。
(1)愈伤组织的特点:细胞是一种高度液泡化的薄壁细胞,呈无定形状态,排列疏松而无规则,具有很强的分生能力。
(2)脱分化:由高度分化的细胞重新恢复到未分化的状态。
(3)再分化:愈伤组织在适当的人工培养基上继续培养又可以重新分化成芽、根等器官,进而发育成一棵完整的植株。
3.培养基(1)成分:除含外植体所需的各种营养物质外,还需添加生长素和细胞分裂素两种植物激素。
(2)类型:据外植体在不同发育阶段的要求,需配制“脱分化培养基”、“生芽培养基”、“生根培养基”。
4.无菌条件:培养基的灭菌要彻底、外植体的消毒要充分、接种时的无菌操作要严格。
二、月季的快速繁殖程序1.配制培养基先将各种营养成分按比例配制成MS 培养基母液,再利用母液配制所需的三种培养基。
(1)脱分化培养基:母液中加入质量浓度为0.1 mg/L 的6-BA 和IAA 。
(2)生芽培养基:去掉脱分化培养基中的IAA 即可。
(3)生根培养基:无机盐浓度为MS 的12,另外添加质量浓度均为0.1 mg/L 的NAA 和IAA 。
2.外植体消毒清水洗净→体积分数为70%的酒精浸5 s→质量分数为2%的次氯酸钠溶液中浸泡6 min ~10 min→用无菌水清洗至少3次,漂净消毒液→用无菌滤纸吸干。
3.接种:将已消毒的月季嫩茎接种到脱分化培养基上,使嫩茎的形态学下端接触培养基。
4.培养:接种后的锥形瓶放在恒温培养箱中培养,将愈伤组织接种到生芽培养基上,每天用日光灯光照12 h ,培养10 d 左右长出小芽,小芽继续长成枝条。
待枝条长到3 cm左右时,将它切下后插在生根培养基上诱导生根。
5.驯化试管苗6.移栽预习完成后,请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中一、植物组织培养1.原理——细胞的全能性(1)原因:生物体的每个细胞都含有本物种生长、发育、遗传和变异的全部遗传信息。
(2)实现全能性的条件:离体状态和适宜的环境条件(如营养物质、激素、温度等)。
植物快速繁殖技术练习1将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时,下列条件不需要的是()。
A.具有完整细胞核的细胞B.一定的营养物质和植物激素C.离体状态D.导入指示基因2在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中,需要下列哪些条件?()①消毒灭菌②一定浓度的植物激素③适宜的温度④充足的光照⑤充足的养料A.①③④⑤ B.②③⑤C.①②③ D.①②③⑤3制备MS固体培养基操作过程中,有误的是()。
A.配制母液时,无机物中大量元素浓缩10倍,微量元素浓缩100倍B.激素类、维生素类以及用量较小的有机物一般可按1 mg·mL-1质量浓度单独配成母液C.制备1 L MS培养基时,先将母液加入800 mL蒸馏水中加热灭菌,再加琼脂凝固D.分装好的培养基连同其他器械一起进行高压蒸汽灭菌4下列植物细胞的全能性在提供了适宜条件的情况下,最易表达的是()。
A.枝条上的一个芽 B.柱头上的花粉C.胚珠中的珠被细胞 D.根尖分生区细胞5下列对植物组织培养过程中的脱分化,叙述正确的是()。
A.植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞的过程B.体内分化的细胞在形态、结构和功能上发生改变的过程C.高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程D.愈伤组织分裂产生大量相同细胞的过程6下列关于接种时应注意的事项,全部正确的为()。
①接种室要消毒②无菌操作③接种时可以谈话④外植体如茎段、茎尖可随机放入培养基⑤接种时要防止交叉污染⑥接种完立刻盖好瓶口A.①②③④ B.①②③④⑤⑥C.③④⑤⑥ D.①②⑤⑥7(2011·某某高考)下列关于植物组织培养的表述,错误的是( )。
A .外植体可以来自于植物的任何细胞B .培养应在无菌条件下进行C .以花粉作为外植体可得到单倍体植株D .不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同8下图是用胡萝卜根细胞进行组织培养的某些过程示意图。
请据图完成下列问题。
(1)把组织培养的过程按正确顺序排列。
第五章茎尖培养与快速繁殖
第一节茎尖培养脱毒技术
一、培育无病毒苗的意义
植物病毒病:由病毒和类病毒、支原体等引起,已发现此类病害700多种,无性繁殖植物严重;无特效药,培育无毒种苗是主要防治措施。
获得无病毒种苗的途径:
1)从现有种质中筛选无毒单株;
2)已感染植株脱毒。
二、植物脱毒的方法
1. 热处理:病原物与植物耐热性不同,将植物在较高温度下处理一段时间,病原物钝化、失活或不能繁殖,而植物所受影响较小、生长较快,使病毒减少甚至消灭。
方法:
1) 温汤浸渍:50℃温水中浸10分钟~数小时,简便易行,适用于休眠器官、接穗或种子。
2) 热空气处理:在温热治疗室/箱内,35~40℃,几十分钟~数月。
对茎尖效果较好,热处理后取较大茎尖培养,可提高成活率与脱毒率。
注意:易受伤,掌握温度与时间。
2. 茎尖培养脱毒
3. 其他途径脱毒
3.1 愈伤组织培养脱毒:花器官、珠心胚等愈伤中存在无病毒细胞群,从再生植株可得到无病毒苗。
3.2 茎尖微体嫁接脱毒:在无菌条件下,将切取的茎尖嫁接到培养的砧(zhen)木苗上。
3.3 抗病毒剂的应用:
抗病毒醚: 可抑制病毒复制和扩散,
嘌呤和嘧啶类似物;
抗菌素
三、茎尖培养脱毒技术
1、原理
病毒在植物体内分布不均匀,茎尖等生长点因为无维管束,病毒只能通过胞间连丝传递,赶不上细胞分裂和生长的速度,所以茎尖几乎不含病毒。
茎尖培养脱毒效果好,后代稳定,目前广泛应用。
2、脱毒技术
2.1 操作
取无菌顶稍1~2 cm→解剖镜(8—40倍)下→剥去幼叶→切取茎尖0.2~0.5 mm、带1~2个叶原基→接种。
注意:随切随接,防止变干;茎尖小较好,但太小不易成活,过大又不能保证完全脱毒。
草莓:茎尖0.2~0.3mm,脱毒率100%;1mm,脱毒率50%。
2.2 培养基
基本培养基: MS、White、B5等。
碳源: 蔗糖效果好,可用白砂糖
激素:2,4-D、IAA、NAA等,通常低浓度。
2.3 继代培养
初代培养长成的新梢→切成小段→增殖培养基→1个月左右→新梢又可扩繁→→建立和维持茎尖无性系。
继代培养常用MS培养基。
2.4 生根与移栽
常用生根方法:
用1/2、1/3、1/4MS或White培养基,附加NAA、IAA、IBA等,最好加活性炭(0.3%)。
或者:
将新梢基部浸入50~100mg/L的IBA中4-8h,然后转入无激素培养基中生根。
移栽:同前。
3、脱毒苗的鉴定
3.1 酶联免疫法(ELISA)
将抗原和抗体的免疫反应与酶的高效催化作用相结合,形成酶标记的免疫复合物;酶遇到底物后生色,用肉眼观察,或用比色法检测结果。
灵敏度高,广泛应用。
3.2 抗血清鉴定法
用已知抗血清鉴定未知病毒的种类。
3.3 指示植物法
指示植物:对某种或某几种病毒/类病毒具有敏感反应,并表现明显症状的寄主植物,又称鉴别寄主。
两类指示植物:
一是产生系统性症状,病毒可扩展到非接种部位,常无局部病斑;
二是只产生局部坏死、褪绿或环状斑。
方法:将脱毒苗汁液接种在指示植物上,根据病斑产生与否鉴别脱毒情况。
只能鉴定靠汁液传染的病毒,草本接种较易,木本较难,用嫁接传染法。
3.4 分子生物学检测
1)dsRNA分析
2)核酸分子杂交。
3)PCR技术。
3.5 电镜检查
4、脱毒苗的保存与利用
4.1 脱毒苗的保存
脱毒植株可能很快被重新感染,应隔离繁殖与保存。
原原种:经脱毒处理、检测无毒的植株;
原种:由原原种在隔离条件下繁殖的种苗;
由原种繁殖的脱毒苗供生产用。
隔离措施:建立隔离带、防虫网室,土壤消毒。
4.2 脱毒苗的利用
尽量用染毒轻的生产场地,一旦感染,应重新采用无病毒苗。
脱毒苗的繁育体系
流程工作区域
第一年脱毒试管苗无菌室
第二年原原种无菌室
第三年原种网室/温室
第四年良种隔离区
第五年商品种繁殖区
生产生产大田
5. 中国组培脱毒苗生产现状
已建立马铃薯(病毒病减产50%以上)、草莓、甘薯、苹果、葡萄、香蕉、菠萝、番木瓜、甘蔗等脱毒苗生产基地。
脱毒苗通常增产20~30%,草莓可达50%,且上等果比例高。
第二节茎段培养快速繁殖技术
一、离体快繁的应用
1、概念:将植物的器官和组织进行离体培养,使其快速成苗的技术,又叫微繁殖。
应用:
珍稀濒危植物
名优特新品种
脱毒苗
转基因试管苗的快繁。
林木、园艺、药用植物广泛应用,
重点在无性繁殖植物。
2、优缺点
优点:
1)繁殖系数高、速度快:扦插和嫁接每年几倍~几十倍;离体快繁几万~百万倍。
2)繁殖特殊材料:单倍体、三倍体,常规方法繁殖难。
3)可与脱毒技术相结合。
4)生长一致,商品性好,可常年进行。
缺点:
操作复杂,设备昂贵,成本较高。
二、离体快繁技术
1.无菌培养物的建立
常用带芽的茎段、茎尖或芽,某些植物用根、茎、叶或花器官等作外植体,接种培养,获得初代培养物。
2. 茎芽的增殖
以芽的增殖为主,可以不考虑根的生长。
依外植体不同,初代培养获得茎芽有4种途径:
1)顶芽/腋芽增殖:用茎尖或侧芽培养获得丛芽或芽苗,可加细胞分裂素促进之。
草莓、香石竹、唐菖蒲、非洲菊、月季、苹果、葡萄、猕猴桃等。
此途径较普遍。
2)不定芽增殖:在根、茎、叶、愈伤等非芽固定生长位置产生的芽都叫不定芽。
此途径较普遍。
由愈伤再生不定芽一般不可取(耗时、变异)。
3)体胚增殖:有200多种植物可产生体胚,前景好,但目前很多物种还不成熟,成苗率低。
4)原球茎增殖:兰科植物茎尖或侧芽培养形成球形块茎,一种特殊的繁殖体,本身可以增殖,转移到生根培养基上后长成小植株。
以兰花为例:
兰花离体快繁:
Morel提出了兰花离体无性繁殖方法。
兰茎尖→原球茎→芽→根(兰苗)
原球茎: 类似于种子萌发时由胚形成的结构;将原球茎分割成小块后可快速产生新的原球茎,并可成苗。
3. 壮苗、生根与移栽
组培苗/嫩枝1~2cm高时进行。
先壮苗后生根,即降低细胞分裂素浓度,增强光照等。
问题:不易生根(延长时间、继代);
生根:1/2或1/4 MS,减少或去掉细胞分裂素,加适量NAA或IBA(吲哚丁酸);减少蔗糖,增强光照。
移栽:同前。
4、存在问题
1)外植体褐变
原因:主要是外植体中的多酚氧化酶被激活,催化酚类生成醌类,醌经非酶促聚合,形成深色物质。
危害:毒害细胞,影响外植体生长与分化,甚至死亡。
影响因素:基因型、生理状态、外植体受伤程度、灭菌时间、培养基和培养条件。
减轻褐变的措施:
a. 外植体:选酚类含量低的基因型及幼龄材料剪取外植体→液体预培养3~7d →取出用漂白粉等还原剂浸泡→正式接种培养。
b. 培养基与培养条件:用低盐培养基,减少细胞分裂素,适当低温、弱光照,连续继代培养。
c. 用褐变抑制剂和吸附剂:培养基中加Vc、聚乙烯吡硌烷酮(PVP,酚类专一吸附剂)、活性炭、半胱氨酸、柠檬酸、谷胱甘肽[glu:tə'θaiəun]等抗氧化剂,或用SO2、亚硫酸盐、氯化钠等PPO (多酚氧化酶) 抑制剂。
几种试剂混用效果可能更好。
2)组培苗玻璃化
症状:茎叶半透明或透明、水渍状,叶皱缩卷曲,植株矮小、失绿、含水多、脆弱易碎。
原因:不清楚,基因型、培养基、细胞分裂素较高及弱光照、高温高湿、透气性差、继代次数过多等都有影响。
降低玻璃化的措施:
a. 增加琼脂或蔗糖,或加渗透剂,以提高培养基渗透压,使组培苗吸水困难;
b. 降低细胞分裂素用量,加适量IAA、GA3、ABA;
c. 减少NH4+、提高Ga2+含量;
d. 增加/进行自然光照(UV促进木质化和试管苗成熟);
e. 降低培养温度,或变温培养;
f. 用通气性好的封口材料。
3)生根难:
对策:
a. 降低培养基盐浓度;
b. 适当增加IAA等生长素用量,不用或少用细胞分裂素;
c. 减少糖供应、增加光照以增强植株的自养能力;
d. 较难生根的木本植物采取微体嫁接、化学刺激等方法处理。