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。⼆、褐变及防⽌
(1)选择合适的外植体(2)合适的培养条件(3)使⽤抗氧化剂(4)连续转移
三、玻璃化问题及其防⽌
(1)增加培养基溶质⽔平,降低培养基⽔势;(2)减少培养基含氮化合物⽤量;(3)增加光照;
(4)增加容器通风,进⾏CO2施肥,对减轻试管苗玻璃化现象有明显作⽤;(5)降低培养温度,进⾏变温培养,有助于减轻试管苗玻璃化现象发⽣;(6)降低培养基细胞分裂素含量,加⼊适量脱落酸。四、其他问题和解决措施(⼀)初始培养阶段:
1、培养物⽔浸状、变⾊、坏死、茎断⾯⼲枯
改进措施:调换其他杀菌剂或降低浓度,缩短消毒时间;试⽤其他部位,⽣长初期取材。2、长期培养培养物⼏乎⽆反应
改进措施:更换基本培养基或调整培养基成分,尤其是调整盐离⼦浓度,增加⽣长素⽤量,试⽤2,4-D,调整培养温度。3、愈伤组织⽣长过旺、疏松,后期⽔浸状
改进措施:减少激素⽤量,适当降低培养温度,调整⽆机盐(尤其是铵盐)含量,适当提⾼琼脂⽤量增加培养基硬度。4、愈伤组织太紧密、平滑或突起,粗厚,⽣长缓慢
改进措施:减少细胞分裂素⽤量,调整细胞分裂素与⽣长素⽐例,降低糖浓度。5、侧芽不萌发,⽪层过于膨⼤,⽪孔长出愈伤组织改进措施:减少激素⽤量,采⽤较⽼化枝条。(⼆)继代培养阶段
1、苗分化量少、速度慢、分枝少、个别苗细⾼
改进措施:增加细胞分裂素,降低温度,改善光照,改单芽继代为团块(丛芽)继代。2、苗分化过多,⽣长慢,畸形,节间极短,苗丛密集,微型化改进措施:减少或停⽤细胞分裂素⼀段时间,调节温度。3、分化率低,畸形,培养时间长时苗再次愈伤组织化改进措施:减少⽣长素⽤量,适当降温。4、叶粗厚变脆
改进措施:减少激素⽤量,避免叶⽚接触培养基。5、再⽣苗的叶缘、叶⾯等处偶有不定芽分化出来
改进措施:适当减少细胞分裂素,或分阶段地利⽤这⼀再⽣⽅式。6、丛⽣苗过于细弱,不适于⽣根或移栽
改进措施:减少细胞分裂素,免⽤⾚霉素,延长光照时间,增强光照,及时转接,降低接种密度。7、幼苗淡绿,部分失绿
改进措施:针对营养元素亏缺情况调整培养基,调好PH值,调控温度、光照。8、幼苗⽣长⽆⼒、发黄落叶、有黄叶、死苗夹于丛⽣苗中
改进措施:及时转接、降低密度,调整激素配⽐和营养元素浓度,改善瓶内⽓体状况,控制温度。(三)⽣根阶段
1、久不⽣根,基部切⼝⽆适宜愈伤组织
改进措施:选⽤适宜的⽣长素或增加⽣长素⽤量,适当降低⽆机盐浓度。2、愈伤组织⽣长过快、过⼤,根茎部肿胀或畸形,⼏条根并联或愈合。
改进措施:调换⽣长素种类或⼏种⽣长素配合使⽤,降低浓度,附加VB2或PG 等减少愈伤等。6、操作技术 ⼀、洗涤技术
2、塑料⽤品洗涤3、⾦属⽤品洗涤⼆、灭菌技术 1、灭菌
(1)培养基灭菌:⾼温⾼压湿热灭菌法
(2)玻璃器⽫灭菌:蒸汽⾼压消毒灭菌⼲热消毒灭菌。 (3)塑料器⽫灭菌:多采⽤⾼压蒸汽消毒灭菌;(4)⾦属⽤具灭菌:灼烧灭菌;浸⼊95%酒精,后置于酒精⽕焰上灼烧,冷却后使⽤。(5)接种室灭菌
接种室→紫外灯照射→空⽓消毒灭菌
超净⼯作台→紫外灯照射、70%—75%的酒精擦洗→培养材料的接种 (6)外植体灭菌
流⽔冲洗10—20min 或更长时间→70%—75%酒精中浸泡30s →0.1%—0.2%氯化汞液中浸泡10min 左右、在10%的次氯酸钠、饱和漂⽩粉浸泡30min 左右→蒸馏⽔冲洗4—5次→备⽤第三章
新的塑料器⽫打开即⽤ 已⽤过的塑料器⽫
2%NaOH 浸泡12h
清⽔冲洗 2%—5%盐酸浸泡30min清⽔冲洗蒸馏⽔冲洗晾⼲备⽤
热洗⾐粉⽔洗净冲洗 擦⼲
1、植物营养器官:植物器官培养(Organ culture)是指对植物某⼀器官的全部或部分或器官原基进⾏离体培养的技术。
2、组织培养:组织培养(Tissue culture)是指对植物愈伤组织等进⾏离体培养的技术。3、植物器官和组织培养的基本程序⼀、⽆菌外植体的获得⼆、初代培养物的建⽴三、形态发⽣和植株再⽣四、培养产物的观察记载五、诱导⽣根和再⽣植株移栽4、形态建成⽅式⑴不定芽途径
⑵腋芽增殖(侧芽增殖)途径⑶原球茎途径⑷胚状体途径
5、根、茎、叶培养的意义1、根培养意义
◆研究根系⽣理代谢的最优良试验体系。◆研究器官分化、形态建成的良好体系。
◆建⽴快速⽣长的根⽆性系,对药物⽣产有重要意义。
◆对根细胞培养物进⾏诱变处理,可筛选突变体,⽤于育种实践。2、茎培养意义⽆性系快速繁殖;培养⽆病毒苗,品种改良;理论基础研究。3、叶培养意义
研究叶形态发⽣以及光合作⽤、叶绿素形成、遗传转化研究。第四章
1、植物胚培养(Embryo Culture):指对植物的胚、胚乳、⼦房和胚珠进⾏离体培养,使其发育成完整植物的技术。2、胚培养的发育途径按正常胚胎发育途径形成植株脱分化形成愈伤组织胚“早熟萌发”
3、胚培养的意义1、克服远缘杂交不亲和性
利⽤“胚胎拯救(Embryo rescue)”技术获得远缘杂种;2、打破种⼦休眠,缩短育种周期;
3、提⾼种⼦萌发率;特别是对于⼀些长期营养繁殖植物的种⼦4、胚乳培养的意义
胚乳培养再⽣植株证明了全能性理论;研究胚和胚乳的关系及胚乳组织的功能;
获得三倍体植株,⽤于育种利⽤。三倍体植株具有营养体⼤,⽆籽等特点。如⽆籽西⽠、葡萄、⾹蕉。胚乳培养也会产⽣较多的混倍体,影响育种利⽤。但可⽤于染⾊体⼯程研究。胚乳细胞是研究淀粉、蛋⽩质和脂类天然产物代谢途径的理想系统。
5、胚“早熟萌发”:幼胚在培养基不能长出成熟胚的各种结构,越过正常胚胎发⽣若⼲阶段,直接长成幼苗。
6、离体授粉(pollination in vitro):指将未授粉的胚珠或⼦房从母体上分离下来,进⾏⽆菌培养,并以⼀定的⽅式授以⽆菌花粉,使之在试管内实现受精的技术。7、离体授粉的意义
可以克服远缘杂交中的不亲和性,特别是离体⼦房授粉和离体胚珠授粉,能消除柱头和花柱所造成的受精前障碍。8、花粉培养:是将花粉从花药中分离出来进⾏离体培养的过程。
9、花药培养:把发育到⼀定阶段的花药,通过⽆菌操作技术,接种在⼈⼯培养基上,以改变花药内花粉粒的发育程序,诱导其分化成完整植株的过程。10、花药培养过程
1. 取材:多数植物以单核靠边期为宜2. 灭菌及预处理
未开放花蕾,常规灭菌后直接取出花药在4~5℃条件下冷处理2~4d,易产⽣胚状体。3. 接种
尽量不损伤花药并去除花丝,排除⼆倍体组织对单倍体植株再⽣的影响。4. 培养
常⽤MS、B5、Nitsch、White等培养基,3~8周后形成胚状体或愈伤。先暗培养,再转⾄2000lx/14h光照下促分化。11、花粉花药培养的应⽤
1、诱导形成单倍体,快速获得纯系,缩短育种周期;常规育种需4-6年获得纯系,⽽⼩孢⼦培养仅需⼀年。
2、有利于筛选隐性突变体,提⾼选择效率;3、有利于隐性基因控制性状的选择;4、快速获得⾃交系的超雄株。
第五章
1、单细胞培养⽅法1、看护培养法2、微室培养法3、平板培养法
2、细胞悬浮培养的意义:
3、细胞培养的应⽤1、植物次⽣代谢产物的⽣产2、突变体选择3、诱导多变体4、原⽣质体培养意义
1、原⽣质体⽆细胞壁,有利于细胞融合、体细胞杂交。2、原⽣质体容易摄取外来遗传物质,可作为理想的受体系统。5、原⽣质体培养⽅法以及融合⽅法原⽣质体培养⽅法:1、液体浅层培养2、固体双层培养3、固体平板培养4、琼脂糖珠培养5、双层滤纸植板培养融合法:
(1)⽆机盐诱导融合(2)⾼pH—⾼钙离⼦融合(3)聚⼄⼆醇融合法(4)电融合技术
6、单倍体植物:细胞中仅含配⼦染⾊体的植物。
7、细胞培养:指从体内取出组织,分离细胞,或使⽤细胞系,在体外模拟体内⽣理环境,在⽆菌、适当温度和⼀定的营养条件下,使之⽣存和⽣长,并维持其结构和功能特性。8、超低温保存:将细胞等置于液氮中保存,解冻后仍能存活的技术。
9、种质保存:指在天然或⼈⼯创造的适宜环境条件下,贮存植物种质,使其保持⽣命⼒与遗传性的技术。
10、植物离体繁殖:指利⽤植物组织培养技术对外植体进⾏离体培养,使其在短期内获得遗传性⼀致的⼤量再⽣植株的⽅法。
11、原⽣质体:指脱去细胞壁的、裸露的、有⽣活⼒的原⽣质团。
12、原⽣质体融合:指不同种类的原⽣质体,不经过有性阶段在⼈⼯控制条件下,相互融合成⼀体,形成杂种细胞,并进⼀步发育成杂种植株的技术。第六章
1、植物离体繁殖与传统营养繁殖的优缺点◆繁殖效率⾼,⽣长速度快;◆培养条件可控制性强;◆占⽤空间⼩;
◆管理⽅便,利于⾃动化控制;◆便于种质交换和保存。2、快繁器官再⽣类型◆短枝发⽣型◆丛⽣芽发⽣型◆不定芽发⽣型◆胚状体发⽣型◆原球茎发⽣型
3、快繁程序以及影响因素程序:
a)⽆菌(或初代)培养的建⽴b)繁殖体增殖c)芽苗⽣根
d)⼩植株的移栽驯化影响因素:◆外植体◆培养基◆培养条件◆继代培养◆移栽
4、商业化⽣产应注意的问题○1污染
污染来源:培养基及器具、器⽫污染;外植体灭菌不彻底;操作原因;环境原因等污染控制:灭菌彻底;操作正确;保持操作区环境清洁⽆菌。○2遗传稳定性
影响遗传稳定性因素:基因型;继代次数;器官发⽣⽅式。
降低遗传变异措施:选⽤合适的基因型;减少继代次数;采⽤合适的器官发⽣⽅式;减少⽣长调节剂的使⽤浓度。○3玻璃化:
发⽣原因:琼脂和蔗糖浓度偏低;培养温度偏⾼;细胞分裂素浓度偏⾼;⼄烯的影响;光照偏弱;培养基含量偏⾼等因素。防⽌措施:提⾼培养基硬度;降低培养基⽔势;提⾼蔗糖含量;增加培养瓶⽓体交换,降低湿度;增加光照,降低温度等。○4褐化:
培养材料中酚类物质被氧化形成。
影响因素:植物种类和品种(如⽊本⽐草本更易褐化);外植体年龄和取材时间;外植体损伤程度;光温因素;培养基成分。第七章
1、脱毒机理以及脱毒⽅法1、热处理脱毒法:
原理:①热处理能钝化病毒活性,使病毒增殖减缓或停⽌,失去侵染能⼒;②同时加速植物细胞分裂,使植物细胞在与病毒繁殖的竞争中取胜。2、微体嫁接离体培养脱毒法:
原理:把极⼩(⼩于0.2mm)的茎尖作为接穗接到实⽣砧⽊上(⽆菌种⼦培养获⽆菌苗,种⼦实⽣苗不带毒),然后将嫁接后的砧⽊接种到新的培养基上培养。3、微茎尖培养脱毒法:
原理:①病毒在植物体内分布不均匀,越接近顶端分⽣组织,病毒浓度越稀。
○2病毒DNA分⼦与细胞分裂蛋⽩质合成竞争,在迅速合成的植物细胞中正常合成的蛋⽩质占优势。4、珠⼼组织培养脱毒法:
原理:病毒通过维管组织传播,⽽珠⼼组织与维管组织⽆直接联系,故可获得⽆病毒植株。已⽤该法去除了柑橘银屑病、叶脉突出病、柑橘裂⽪病、速衰病等病毒5、愈伤组织培养脱毒法:
原理:在同⼀感病的组织内,存在不感染病毒的细胞群落,这些⽆毒的细胞通过殖产⽣⽆病毒组织。2、常见脱毒植株的检测⽅法a)直接观察b)⾎清鉴定法c)电镜鉴定法d)⽣物鉴定法e)分⼦检测法第⼋章
1、超低温保存种质资源原理和⼀般程序原理:○1细胞冰冻结冰保护性脱⽔理论○2溶液的玻璃化理论
程序:1、植物材料(培养物)的选取2、材料的预处理3、降温冷冻及超低温保存4、解冻:分快速解冻、慢速解冻5、再培养
6、超低温保存后细胞或组织活⼒检测2、限制⽣长保存种质资源⽅式1)⾼渗保存法
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