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1、第五章,植物器官和组织培养,植物组织培养,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,2,1.植物器官培养,1.营养器官的培养 离体根（Root）培养离体茎（Stem）培养离体叶（Foliage）培养2.生殖器官的培养花（Flower）培养种子（Seed）培养,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,3,植物器官培养的概念与意义,植物器官培养(Plant organ culture)主要指植物根、叶、茎、花及小果实等器官在离体条件下的无菌培养。特点：能保持器官所具有的特征性结构。在组织培养研究中，常以器官作为外植体，研究较广泛，在应用上也卓有成效。通过器官培养可以快速大量地繁殖，目前这一技
2、术已在生产上得到广泛应用。本章将介绍离体根的培养、茎的培养和叶的培养。,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,4,1.1根的培养,优点：培养离体根具有生长迅速、代谢活跃及在已知条件下培养可根据需要增减培养基中的成分。多用于探索植物根系的生理及其代谢活动。,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,5,番茄根的培养过程,番茄种子经常规表面消毒法消毒放置在盛有MS培养基的培养瓶中萌发。待胚根伸长至一定长度后，从根尖一端切取10mm长接种于固体培养基中暗条件下培养4天至有侧根发生7天后可以切下侧根的根尖作为新的培养材料再进行扩大培养通过这种由单个直根衍生而来，并经继代培养而保持遗传性一致的根
3、的培养物，可称为离体根的无性系。,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,6,茎段培养,指对植物的带有一个以上定芽或不定芽的外植体（包括块茎、球茎、鳞茎在内的幼茎切段）进行离体培养技术。主要目的：进行植物离体快速繁殖，其次是研究茎细胞的分裂潜力和全能性以及诱导细胞变异和突变体的获得等。优点：容易成功、变异小、性状均一、繁殖速度快。,1.2茎的培养,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,7,月季茎段培养,选择优良健壮月季当年生枝条中段(带饱满而未萌发的侧芽)；在自来水下流水冲洗4-6h；用0.10.15HgCl2溶液消毒812min；无菌水冲洗4次；剪成12cm左右带腋芽（月季腋芽在茎
4、段上的位置也会影响嫩茎增殖的效果）的茎段接种；培养温度2125，每日光照12h。,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,8,1.3叶的培养,很多植物如非洲紫罗兰、香叶、天竺葵、秋海棠等的叶片具有很强的再生能力。由于取材方便，数量多且均一性较强，可以作为适宜的外植体。,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,9,培养过程,叶片摘取后用水冲洗数小时至干净；表面消毒，一般先用70乙醇浸泡30秒，然后用0.1HgCl2溶液浸泡数分钟。平放在固体培养基上培养。先形成愈伤组织，然后再分化出胚状体、茎、叶和根。,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,10,2.植物组织培养,茎尖培养,2.1植
5、物分生组织培养,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,11,2.1.1植物病毒的危害,植物病毒已超过500种，在果树、蔬菜、花卉、林木以及农作物上皆有发现，严重危害生产。侵染菊花的病毒和类病毒有19种之多，如：无子病毒(CAV)、轻斑驳病毒(CMMV)、矮化病毒(CSV)等；侵染康乃馨的病毒有11种之多，如：斑驳病毒(CaMV)、食环病毒(CERV)、环斑病毒(CRV)等。,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,12,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,13,1886年，德国农业化学家 迈尔在荷兰 的接种试验(烟草花叶病是一种传染性疾病),中南林业科技大学经济林育种与栽培重
6、点实验室,14,被病毒感染的植物,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,15,2.1.2植物病毒的特性及其侵染,大多植物病毒不经种子传播，因此可从轻度染病植株上采集种子，不会将病毒传至下一代。但是专化性强的病毒除外，如豆类病毒可随着种子传播。对于有性生殖退化，仅能用无性繁殖方法繁殖的植物，一旦染病则毫无办法。人们认识到利用茎尖培养可以脱除病毒，并大幅度地提高作物(植物)产量和品质。,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,16,2.1.3 植物脱毒的原理及方法,茎尖培养脱毒法；热处理脱毒法；微体嫁接离体培养脱毒法；珠心组织脱毒法。,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,17,茎
7、尖培养脱毒法,茎尖培养脱除病毒的依据：病毒在植物体内分布是不均一的，越接近生长点，病毒浓度越稀，因此有可能采用小的茎尖离体培养而脱除植物病毒。茎尖培养脱毒分子机理：已知病毒是DNA大分子，病毒侵染植物后可进入植物细胞。当植物细胞分裂时，病毒DNA随着复制。因此，植物细胞分裂和病毒繁殖之间存在相互竞争，在迅速分裂的植物细胞中，是正常核蛋白合成占优势，而在植物细胞伸长期间，是病毒核蛋白合成占优势。生长点、分生组织细胞是活跃分裂的细胞。其分裂速度比病毒DNA复制速度快，故采用旺盛分裂的生长锥(顶端分生组织)离体培养，就有可能脱除植物病毒。,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,18,热处理脱毒
8、法,利用茎尖培养方法脱除植物病毒，对多数植物是可行的。但需切取0.2-0.5mm的小茎尖培养，不仅需高超的剥离技术，同时对培养基的营养组成，渗透压等要求也很高。再者，茎尖培养周期长，因植物品种而异一般需0.5-2年。为了克服茎尖培养脱毒法带来的弊病，提高脱毒效率，故创造了热处理脱毒法。,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,19,热处理脱除植物病毒的原理:,病毒是DNA大分子，病毒进入植物细胞后，随植物细胞的DNA一起复制。热处理并不能杀死病毒，只能钝化病毒的活性，使病毒在植物体内增殖减缓或增殖停止，而失去侵染的能力。热处理是一种物理效应，与冷处理一样，它可以加速植物细胞的分裂，使植物细
9、胞在与病毒繁殖的竞争中取胜。已在生产实践中得到应用。如：果树作物；蔬菜作物；花卉植物。,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,20,微体嫁接离体培养脱毒法,把极小(0.2mm)茎尖，作为接穗嫁接到实生苗砧木上(种子实生苗不带毒)。然后连同砧木一起在培养基上培养。故可用很小的茎尖来培养，消除病毒的几率大，获得无病毒苗的可能性大。微体嫁接脱毒技术已在柑橘、苹果上成功。如苹果茎陷病毒(Stem grooving virus)需培养0.2mm茎尖才可脱毒。0.2mm茎尖对培养基要求高，培养难度大，用热处理也难以脱除。1980年用微体嫁接法，获得无苹果茎陷毒植株。,中南林业科技大学经济林育种与栽培
10、重点实验室,21,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,22,珠心组织培养脱毒法,有人认为病毒是通过维管组织传播的，而珠心组织与维管组织没有直接联系，故可以通过珠心组织培养获得无病毒植株。柑橘、葡萄通过珠心组织培养获得无病毒植株。,还有化学疗法、冷疗法和通过愈伤组织、游离细胞或原生质体培养消除病毒。,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,23,2.1.4无病毒植物的鉴定,通过茎尖分生组织培养、热处理脱毒法、微体嫁接法而培养成的植株，不一定都是无病毒植株。用于病毒检测的方法有如下3种：1 血清鉴定法；2 生物鉴定法(敏感植物或指示植物)；3 电子显微镜鉴定法。采用单一鉴定法并不十分可靠。特别是对一些特异性病毒，单一鉴定方法可靠性更差。最好三种方法同时鉴定，可以获得理想的结果。,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,24,2.2植物愈伤组织培养,1.先芽后根,2.先根后芽,3.根芽同时发生,1.,2.,3.,中南林业科技大学经济林育种与栽培重点实验室,25,2.3植物薄层组织培养,对植物的薄细胞层组织进行离体培养的技术。植物薄层组织培养是研究离体组织形态发生机理和影响因素、遗传变异产生机理的良好实验体系。,
