植物组织培养实验指导(龚一富主编)思维导图

②生长周期短，繁殖率高
由于人为控制培养条件，因此生长较快，一般20—30d为一个周期。植物 材料按几何级数繁殖生产，总体来说成本低廉，且能及时提供规格一致 的优质种苗或脱病毒种苗。
③管理方便，利于工厂化生产和自动化控制
植物组织培养是在一定的场所和环境下，人为提供一定的温度、光照、湿 度、营养、激素等条件，既利于高度集约化和高密度工厂化生产，也利 于自动化控制生产。它是未来农业工厂化育苗的发展方向。它与盆栽、 田间栽培等相比省去了中耕除草、浇水施肥、防治病虫害等一系列繁杂 劳动，可以大大节省人力、物力及田间种植所需要的土地。
愈伤组织（callus）:在人工培养基上由外植体上形成的一
团无序生长状态的薄壁细胞。
愈伤组织
二、植物组织培养的类型
• 按培养方法分为 固体培养 液体培养 看护培养 微室培养 包埋培养
二、植物组织培养的类型
3.按培养过程分为：
• 初代培养（Primary culture）(无菌培养物)
将从植物体上分离下来的第一次培养。
4.4 组织及细胞培养生产有用物质
Arregnin和bonner在1950年首先进行了培养橡胶茎愈伤组织获 取橡胶的尝试。
近50年来飞速的发展。从400多种植物培养细胞中分离到600多种 次级代谢产物，其中60多种在含量上超过或等于其原植物，20种 以上干重超过1％。 在日本，人参细胞培养已达130600L发酵罐；德国用1000L发酵罐 培养毛地黄细胞；在我国，人参细胞培养技术也已实现产业化。 利用培养细胞的生物转化能力生产高值化合物，德国科学家进行 了出色的研究。他们在毛地黄细胞的培养中加入生物合成途径的 中间化合物毛地黄毒素和一甲基毛地黄毒素，培养细胞以几乎 100％的转化速率使之羟基化，变为医药强心剂地高辛。

• 6-BA：1mg/mL(溶于少量1N盐酸后以蒸馏 水定容）。
• NAA:1mg/mL（先用少量95%乙醇溶解后
以蒸馏水定容）。
精选PPT
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三、作业：
• （一） 一般可将MS培养基分为哪四个部分？分别含有几 种试剂？各种试剂的浓度（mg/L）如何？
• （二） 如需配制MS培养基的20×的贮备液I量为500 mL、 100×的贮备液II、III和IV各100 mL以及BA和NAA（浓度为 1 mg/mL）各50 mL，则应分别称取多少量的各种试剂？ 注意要点有哪些？
精选PPT
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（二）用洗衣粉水（1~2角匙洗衣粉/100 ml水）等 浸洗上述植物材料约5 min，再用自来水冲净洗衣粉水。 这是进一步减少污染的处理。
同时配制消毒液：50%次氯酸钠溶液。
精选PPT
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• （三） 将接种用具、无菌水等从80℃烘箱中或直接从 高压灭菌器中取出，置于超净工作台上。打开超净工 作台中的紫外灯，在进行紫外线灭菌处理至少30 min 后关掉紫外灯。
•目的与要求：
熟悉MS培养基的组成，掌握 贮备液的配制方法.
•实验步骤：
称量 定容。
分别溶解
混合
精选PPT
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一，MS培养基的组成
1、大量成分→贮备液I mg/L
NH4NO3 KNO3 CaCl2 2H2O 40
1650 1900
4
MgSO4 7H2O
370
KH2PO4
170
00mL.
配制20倍浓度贮备液5
• （二）操作人员坐到超净台前，用浸有70%酒精的棉球擦 超净台面、操作者手等部分。
• （三）点燃酒精灯，从装有无菌苗的培养瓶中取出无菌 苗，置于无菌的培养皿中的无菌滤纸上，用灭过菌的刀 和镊子配合操作，从叶柄处切下，将所有叶片去除，只 留下近茎部的一小段叶柄。

5、移栽锻炼 将生根的苗从锥形瓶中移至草炭土或蛭石中，用玻璃罩或 塑料布保持80%以上的湿度，2-3天后打开玻璃罩逐渐降 低湿度进行锻炼，直到将罩全部打开处于自然湿度为止。
6、定植 苗健壮后移至土中培养（定植），即可长成植株并开花。
例题：右图是实验室进行植 物组织培养的一般过程。请 回答下列问题：
(3)基本过程
①愈伤组织：由离体的植物组织或细胞经 脱分化 形成的一 种 相对没有分化 的活的薄壁细胞团组成的新生组织。 ②脱分化：又叫去分化，是由_高__度__分__化___的植物组织或细胞产 生_愈__伤___组__织__的过程。 ③再分化：愈伤组织继续培养，重新分化成_根__或___芽__等器官的 过程。
2、下面是宁夏农林科学院进行苹果试管苗培养的一般过程:
⑴请填写a～c所表示的内容。a. 脱分化 ； b. 愈伤组织 ；c. 再分化 。
⑵实验室一般使用保存的培养基母液来制备MS固体培养基,配制母液 时, 大量元素 、 微量元素 和有机物要浓缩5～10倍。 细胞分 ⑶该过程中a、c的启动关键在于培养基中所加 生长素 和 裂素 的浓度配比。
MS培养基中各成分的作用
植物激素和人工合成的植物激素
植物中存在的天然激素都有相应的使之分解的酶，这样，天 然激素在植物体内作用和存在的时间就较短，而人工合成的 激素在植物中没有相应分解它的酶，所以作用和存在的时间 长，作用效果明显。
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
生长素和细胞分裂素在植物组织培养中的相互作用
诱导芽的形成 愈伤组织不分化 诱导根的形成
菊花组织培养操作步骤:
生芽 生根
消毒
无菌水
1
酒精灯火焰 封口膜
生芽

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三、植物组织培养的发展简史
四个阶段
探索阶段（1902-1929年） 奠基阶段（1930-1960年） 迅速发展阶段（1960-1980） 生产上广泛应用阶段(1980-今）
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1. 探索阶段（1902-1929年）
Haberlandt：
贡献： 提出细胞全能性假说 首次进行离体细胞培养
有不同的培养反应。 （6）植物种类的差异。 一般双子叶植物比单子叶植物
及裸子植物容易。
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4、愈伤组织（Callus）培养
①愈伤组织生长过程
在脱分化的过程中，多形成Callus, 其细胞结构无明 显极性。
• （1）诱导期：细胞准备进行分裂， 细胞大小几乎不变，
生理生化变化大，迅速合成蛋白质和核酸。
RNA
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③愈伤组织的继代培养 在多数情况下，随着培养时间的延长，Callus长势
下降、褐变、分化和形态发生能力下降甚至死亡。主 要原因：染色体畸变，基因突变， 生理因素（代谢产 物），细胞或组织内激素平衡的改变，细胞对外源生 长物质的敏感性改变，培养基损耗等。
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④愈伤组织形态发生 （1）准备：外层细胞分裂逐渐减慢并停止；内部较深
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2 、细胞分化（Cell differentiation）
①概念
（1） 分化：是指植物体各个部分出现异质性的现象，
包括细胞分化、组织分化和器官分化。
（2）细胞分化：指同一来源的细胞逐渐产生出形态结 构、功能特征各不相同的细胞类群的过程，其结果是 在空间上细胞产生差异，在时间上同一细胞与其从前 的状态有所不同。
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②影响细胞再分化因素： 从理论上讲，在离体培养条件下经过再分化可获 得各种

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• 培养室：培养室是将接种的材料进行培养生长的场所。培养室的大小可根
据需要培养架的大小、数目、及其他附属设备而定。其设计以充分利用空 间和节省能源为原则。高度比培养架略高为宜，周围墙壁要求有绝热防火 的性能。
培养材料放在培养架上培养。培养架大多由金属制成，一般设5层，最 低一层离地高约lOcm，其他每层间隔30cm左右，培养架即高1．7m左右。 培养架长度都是根据日光灯的长度而设计， 如采用40W日光灯，则长 I．3m，30W的长lm，宽度一般为60cm。
• ②生长周期短，繁殖率高 植物组织培养是由于人为控制培养条件，根据不同植物不同部位的不同要求 而提供不同的培养条件，因此生长较快。另外，植株也比较小，往往20— 30d为一个周期。所以，虽然植物组织培养需要一定设备及能源消耗，但由 于植物材料能按几何级数繁殖生产，故总体来说成本低廉，且能及时提供 规格一致的优质种苗或脱病毒种苗。
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植物细胞全能性的表达
• 脱分化（dedifferentiation)：将来自已分 化组织的已停止分裂的细胞从植物体部 分的抑制性影响下解脱出来，恢复细胞 的分裂活性。
• 再分化（redifferentiation):经脱分化的组 织或细胞在一定的培养条件下可有转变 为各种不同细胞类型的能力。
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接种室宜小不宜大，一般7～8平米，要求地面、天花板 及四壁尽可能密闭光滑，易于清洁和消毒。配置拉动门，以 减少开关门时的空气扰动。
接种室要求干爽安静，清洁明亮。在适当位置吊装1～2 盏紫外线灭菌灯，用以照射灭菌。最好安装一小型空调，使 室温可控，这样可使门窗紧闭，减少与外界空气对流。
接种室应设有缓冲问，面积1m2为宜。进入无菌操作室 前在此更衣换鞋，以减少进出时带入接种室杂菌。缓冲间最 好也安一盏紫外线灭菌灯，用以照射灭菌。

2.微量元素母液(100 倍液)
后装入剂瓶中，冰箱内贮存备用）。
℃）蒸馏水中。（一种成分完全溶解后再加入下一种，最后加水，定容至 1000ml
分别称取 10 倍用量的各种大量无机盐，依次溶解于大约 800ml 热的（60-80
1.大量元素母液(10 倍液)
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第二章 植物组织培养的基本原理
第一节 细胞全能性与细胞分化 一、细胞全能性理论的提出与发展：
植物细胞全能性理论是植物组织培养的核心理论。
1839年, Schwann提出有机体的每一个生活细胞在适宜的外 部
环境条件下都有独立发育的潜能。
1901年, Morgan首次提出一个细胞应具有发育出一个完整 植
小孢子分裂的末期产生的成膜 体，形成一个细胞板，随后，变 为分隔营养细胞和生殖细胞的壁。 由于胞质分裂高度的不均等性， 形成大小悬殊的营养细胞和生殖 细胞。
茎切段有极性。
2、作用： 使细胞内生活物质的定向和定位，表现两极分化，导致
两极不对称性。
3、决定因素： 微管结构决定细胞分裂的取向，决定着细胞最终的形态。 质膜作为接受外界刺激的最初反应部位，其局部变化及
其与微丝的结合可能是极性形成并稳定的基础。
微管的结构
➢微 管 (microtubule) 是 存在于细胞质中的由微 管 蛋 白 (tubulin) 组 装 成 的中空管状结构。
➢微管的主要结构成分是由α-微管蛋白 与β-微管蛋白构成的异二聚体，这些微 管蛋白组成念珠状的原纤丝，由13条原 纤丝按行定向平行排列则组成微管。
株的能力。
1902年，Haberlandt 首次提出细胞培养的概念。
1934年, White用离体的番茄根建立了第一个活跃生长的 无
性系，使根的离体培养实验首次获得了真正的成 功。提出B族维生素的重要性。
1944年，Skoog报道DNA的降解产物腺嘌呤, 可以促 进愈伤组织的生长，解除生长素对芽形成的抑 制作用，诱导芽的形成。
”。即在没有生长素的培养基上也能生长一段时间。
3）质地： 愈伤组织的质地分为：松散、致密两类。在适宜

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（一）防止外植体带菌
2、室内或无菌条件下进行预培养
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（一）防止外植体带菌
3、外植体严格灭菌 灭菌效果试验 多次灭菌和交替灭菌
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看录像培养基的制备并思考制备的过程要注意些什么？
（二）保证培养基及接种器具彻底灭菌
1、分装时，注射器勿与瓶接触，培养基勿粘瓶口
织
芽
植 物 体
植物组织培养条件
含有全部营养成分的培养基、一定的温度、 空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。
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愈伤组织
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植物细胞全能性的表达
脱分化：将来自已分化组织的已停止分裂 的细胞从植物体部分的抑制性影响下解脱 出来，恢复细胞的分裂活性。
再分化:经脱分化的组织或细胞在一定的培 养条件下可有转变为各种不同细胞类型的 能力。
生长素/细胞分裂素 适中 有利于根芽的分化 低 有利于芽的形成
生长调节物质的使用甚微，一般用mg／L表示浓度。在组 织培养中生长调节物质的使用浓度，因植物的种类、部位、 时期、内源激素等的不同而异，一般生长素浓度的使用为 0.05-5mg／L，细胞分裂素0.05—10mg／L。
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组织培养
在人工培养基上，离体培养 植物的器官、组织、细胞和原生 质体，并使其生长、增殖、分化 以及再生植株的技术。
思考：
1、植物组织培养的原理是什么？
植物细胞具有全能性，即生物体的 细胞，具有使后代细胞形成完整个 体的能力。