第五章植物细胞组织培养(园艺)
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植物组织培养概念(广义)又叫离体培养,指从植物体分离出符合需要的组织.器官或细胞,原生质体等,通过无菌操作,在人工控制条件下进行培养以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品的技术。 植物组织培养概念(狭义)指用植物各部分组织,如形成层.薄壁组织.叶肉组织.胚乳等进行培养获得再生植株,也指在培养过程中从各器官上产生愈伤组织的培养,愈伤组织再经过再分化形成再生植物。
组织培养的步骤
一、培养基配制
配制培养基有两种方法可以选择,一是购买培养基中所有化学药品,按照需要自己配制;二是购买商品的混合好的培养基基本成分粉剂,如MS、B5等。
自己配制可以节约费用,但浪费时间、人力、且有时由于药品的质量问题,给实验带来麻烦。就目前国内的情况看,大部分还是自己配制。为了方便起见,现以MS培养基为例介绍配置培养基的主要过程。
1、配制几种母液
(1)配制MS大量元素母液
一般将大量元素分别配制成100倍的母液,使用时再分别稀释100倍。
分别称取
NH4NO3 165g KH2PO4 17g
KNO3 190g CaCl2·2H2O 44g
MgSO4·7H2O 37g
各自配成1L的母液。倒入1L试剂瓶中,存放于冰箱中。
(2)配制MS微量元素母液
一般将微量元素配制成100倍母液。
依次称取
KI 0.083g Na2MoO4·2H2O 0.025g
H3BO3 0.62g CuSO4·5H2O 0.0025g
MnSO4·H2O 1.69g CoCl2·6H2O 0.0025g
ZnSO4·7H2O 0.86g
配成1L母液,倒入1L试剂瓶中,存放于冰箱中。
CuSO4·5H2O和CoCl2·6H2O 由于称取量很小,如果天平精确度没有达到万分之一,可先配成调整液。
分别称取
CuSO4·5H2O 0.05g CoCl2·6H2O 0.05g
植物组织培养的过程是什么?
根据植物细胞具有全能性这个理论,近几十年来发展起来的一项无性繁殖的新技术——植物的组织培养技术
植物组织培养的简单过程如下:剪接植物器官或组织——经过脱分化(也叫去分化)形成愈伤组织——再经过再分化形成组织或器官——经过培养发育成一颗完整的植株。
植物组织培养的大致过程是:在无菌条件下,将植物器官或组织(如芽、茎尖、根尖或花药)的一部分切下来,放在适当的人工培养基上进行培养,这些器官或组织就会进行细胞分裂,形成新的组织。不过这种组织没有发生分化,只是一团薄壁细胞,叫做愈伤组织。再适合的光照、温度和一定的营养物质与激素等条件下,愈伤组织便开始分化,产生出植物的各种器官和组织,进而发育成一棵完整的植株。
植物组织培养即植物无菌培养技术,是根据植物细胞具有全能性的理论,利用植物体离体的器官如根、茎、叶、茎尖、花、果实等)组织(如形成层、表皮、皮层、髓部细胞、胚乳等)或细胞(如大孢子、小孢子、体细胞等)以及原生质体,在无菌和适宜的人工培养基及光照、温度等人工条件下,能诱导出愈伤组织、不定芽、不定根,最后形成完整的植株的学科
植物组织的培养方法:
1、非试管微组织快繁
非试管微组织快繁技术是将外植体(一般要求带一叶一芽)放置在室内外普通沙子培养基上进行培养,利用植物腋芽自然倍增达到快速繁殖的目的。一般植物7~15天可以生长出根系。此技术投资低,操作环节少。
2、试管组织培养
试管组织培养是将外植体(即离体组织、器官或细胞)放置在试管等器皿中在无菌的条件下进行组织培养获得试管苗。
植物组织培养的优点:
1、占用空间小,不受地区、季节限制。 2、不携带病毒
3、培养周期短
4、可用组培中的愈伤组织支取特殊的生化制品
5、可短时间大量繁殖,用于拯救濒危植物
6、可诱导之分化成需要的器官,如根和芽
7、解决有些植物产种子少或无的难题,
8、不存在变异,可保持原母本的一切遗传特征
9、投资少,经济效益高
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1、原生质是细胞内生命物质的总称。原生质层指的是细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。去掉细胞壁的植物细胞就是原生质体,所以一个动物细胞就相当于一个原生质团。
2、原生质层的融合过程体现了细胞膜的流动性。
3、植物体细胞融合的实质:原生质体的融合,
植物体细胞融合完成的标志:细胞壁的再生。
新细胞壁的产生与细胞内高尔基体相关。
4、植物组织培养中愈伤组织的形成是细胞分裂的结果。
5、植物细胞工程通常所采用的技术手段:植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术。
6、植物体细胞杂交的过程:
1)酶解法去除细胞壁,获得原生质体
2)利用物理或者化学法诱导原生质体的融合
3)再生细胞壁,获得杂种细胞。
4)利用植物组织培养技术,通过脱分化和再分化获得杂种植物。
7、微型繁殖技术:也叫快速繁殖技术即快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。该技术与传统繁殖技术相比,具有:① 繁殖速度快;②“高保真”(因为是无性繁殖);③ 不受自然生长季节的限制(因为在具有一定人工设施的室内生产)等特点。
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1、作物脱毒材料:分生区细胞
作物脱毒方法:进行植物组织培养
作物脱毒结果:获得脱毒苗
脱毒苗的特点:不会或极少感染病毒。
2、人工种子的组成:胚状体(或不定芽或顶芽或腋芽)+人工薄膜;要获得人工种子,需将离体的器官、组织或细胞培养至再分化阶段。
3、人工种皮中应具有的有效成分:适量的养分、无机盐、有机碳源、农药、抗生素、有益菌等,为了促进胚状体的生长发育,还可以向人工种皮中加入植物生长调节剂。
4、单倍体育种 原理:染色体变异 方法:花药离体培养
采用的技术:植物组织培养技术
优点:后代无性状分离、明显缩短育种年限
突变体的利用 育种原理:突变(基因突变、染色体变异)
优点:能够产生新性状
植物组织培养的方法
植物组织培养(Plant tissue culture)是指利用无菌条件下培养植物细胞或组织,以实现繁殖、繁育新品种、生物合成化合物、环境污染处理等目的的技术。其不仅可以大幅度提高植物材料的品质和数量,还可以在无限制地产生同一种植物。
方法一:赤潮法(Embryogenesis)
这一方法是利用赤潮细胞发生器官(如胚性板)的细胞分化,诱导植物组织的胚胎发生,进而实现植物再生。该方法适用于很多种植物,如玉米、大麦、水稻等。步骤为:
1. 准备培养基:含有赤潮素、氨基酸、维生素、植物激素和适当的糖类和盐类的基础培养基。
2. 处理材料:将植物的姿态板或种子材料在高温(35-40C)下进行消毒,使其无菌。
3. 材料分离:将消毒材料放入无菌条件下进行材料分离。
4. 培养细胞:将细胞或组织放入含有培养基的无菌培养皿中,保持恒定的温度、湿度和光照条件,促进发生素感应化。
5. 发生胚胎体:促进胚胎形成,通过培养发生胚胎胶囊或胚胎体。
6. 块茎冷藏:利用低温存储胚胎体或胚胎胶囊。
方法二:组织培养(Organogenesis)
组织培养方法是通过培养植物的基本组织如叶片、茎尖、芽分根进而再生整个植株。步骤为: 1. 材料处理:对种子或植株进行表层消毒处理。
2. 制备组织片:将消毒好的植株切成组织片段,如茎尖、叶片等。
3. 培养基准备:准备无菌的培养基,其中含有植物的必需胰凡陈列如糖类、氨基酸、维生素、生长因子和植物激素等。
4. 组织分化:将组织片段放入含有培养基的培养皿中,使其分化成根、茎、叶等。
5. 干涸与移栽:将培养的加上适量水后,移栽到含有生长素适量的培养基中,促进植物以正常生长的形式营养。
方法三:悬浮细胞培养(Suspension Culture)
在此方法中,使用悬浮培养细胞进行植物细胞或组织的生物合成和生物转化。步骤为:
1. 培养基准备:通常使用植物基础培养基加入氨基酸、维生素和植物激素等。