项目二
植物组织培养的 基本原理
• 知识目标
• 1、学习了解组织培养的基本理论； • 2、掌握分析组培问题的必要理论知识。
• 技能目标
• 了解提高组培苗遗传稳定性的措施。
任务一 细胞的全能性和植物的再生性
• 一、植物细胞的全能性
• 细胞的全能性，是指植物的每个细胞都具有该植物的 全部遗传信息和发育成完整植株的能力。细胞全能性 的实现只有在适当条件下才能表达出来，植物细胞全 能性的表达要经过一个从分化状态到脱分化的愈伤组 织（或悬浮细胞）的中间形式，然后进入再分化和再 生过程。
• 二、植物细胞的分裂和分化
• 植物体的个体发育，是植物细胞不断分裂、生长和分化的 结果。
• 细胞分裂是活细胞繁殖其种类的过程，是一个细胞分裂为 两个细胞的过程。分裂前的细胞称母细胞，分裂后形成的 新细胞称子细胞。通常包括细胞核分裂和细胞质分裂两步。 在核分裂过程中母细胞把遗传物质传给子细胞。在单细胞 生物中细胞分裂就是个体的繁殖，在多细胞生物中细胞分 裂是个体生长、发育和
• 三、植物细胞脱分化与再分化
• 脱分化在植物中也普遍存在,如秋季落叶是其叶柄基部以分 化的薄壁细胞恢复分生能力，形成离层细胞的过程。
• 愈伤组织是指在人工培养基上经诱导后外植体表面上长出 来的一团无序生长的薄壁细胞。脱分化被认为是已有特定 结构和功能的植物组织，在一定的条件下，其细胞被诱导 改变原有的发育途径，逐渐失去原来的结构和功能而恢复 分生状态，形成无组织结构的细胞团或愈伤组织的过程， 称为植物细胞的脱分化，或者叫做去分化。
• 植物激素是由植物自身代谢产生的一类有机物质，是植物 细胞接受特定环境信号诱导产生的、低浓度时可调节植物 生理反应的活性物质。
• 一、常见植物激素
• 植物激素主要分为以下几类：
• 生长素(auxin)、赤霉素(GA)、细胞分裂素(CTK)、脱落酸 (abscisic acid，ABA)、乙烯(ethylene，ETH)和油菜素甾醇 (brassinosteroid，BR)。
• 研究发现，生长素在低等和高等植物中普遍存在。
• 生长素的主要功能：
• 1.低浓度的生长素有促进器官伸长的作用。 • 2.生长素还能促进RNA和蛋白质的合成，促进细胞
的分裂与分化。 • 3.生长素类似物的作用。
• （二）赤霉素
• 1926年日本黑泽在水稻恶苗病的研究中，发现感病稻苗的 徒长和黄化现象与赤霉菌(Gibberellafujikuroi)有关。1935年 薮田和住木从赤霉菌的分泌物中分离出了有生理活性的物 质，定名为赤霉素(GA)。从50年代开始，英、美的科学工 作者对赤霉素进行了研究，现已从赤霉菌和高等植物中分 离出60多种赤霉素，分别被命名为GA1，GA2等。赤霉素 广泛存在于菌类、藻类、蕨类、裸子植物及被子植物中。 商品生产的赤霉素是GA3、GA4和GA7。GA3又称赤霉酸， 是最早分离、鉴定出来的赤霉素。
• （三）细胞分裂素
• 1955年美国人F.斯库格等在烟草髓部组织培养中偶然发现 培养基中加入从变质鲱鱼精子提取的DNA，可促进烟草愈 伤组织强烈生长。后证明其中含有一种能诱导细胞分裂的 成分，称为激动素。第一个天然细胞分裂素是1964年D.S. 莱瑟姆等从未成熟的玉米种子中分离出来的玉米素。以后 从植物中发现有十多种细胞分裂素，都是腺嘌呤的衍生物。
(酯)等。
• （一）生长素类
• 1880年C.Darwin研究植物向性运动时，发现植物幼嫩的尖 端受单侧光照射后产生的一种影响，能传到茎的伸长区引 起弯曲。
• 1928年荷兰F.W.温特从燕麦胚芽鞘尖端分离出一种具生理 活性的物质，称为生长素，它正是引起胚芽鞘伸长的物质。
• 1934年荷兰F.克格尔等从人尿得到生长素的结晶，经鉴定 为吲哚乙酸。
• 细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生 的后代，在形态结构和生理功能上发生稳定性的差异的过 程。细胞分化是细胞在分裂过程中发生结构和功能上的改 变，逐渐失去分裂能力，从而产生差异化逐渐形成各类植 物组织和器官。
• 细胞分裂是细胞分化的基础，生物体的生长发育是细胞分 裂和细胞分化共同作用的结果。细胞分化是组织分化和器 官分化的基础，是离体培养再分化和植株再生得以实现的 基础。
• 根据细胞学理论，细胞是生物有机体的基本结构单 位，特别是植物细胞又是在生理上、发育上具有潜 在全能性较强的单位。在植物的生长发育中，从一 个受精卵产生具有完整形态和结构机能的植株，这 是全能性，是该受精卵具有该物种全部遗传信息的 表现。同样，植物的体细胞，也是从合子的有丝分 裂产生的，也具全能性，具备着遗传信息的传递、 转或茎切段进行组织培养时， 使用细胞分裂素可使已停止分裂的髓细胞重新分裂。这种 现象曾被用于细胞分裂素的生物测定。茎切段后的分化常 受细胞分裂素及生长素比例的调节，当细胞分裂素对生长 素的浓度比值高时，可诱导芽的形成；反之则有促进生根 的趋势。如对抑制的腋芽局部施用细胞分裂素，可以解除 顶端对腋芽的抑制(即顶端优势)。研究发现在天然的簇生 植物(莲座状植物)或由于病害发生“丛枝病”的植物里， 常含有较多的细胞分裂素。
• 它们都是些简单的小分子有机化合物，但它们的生理效应 却非常复杂、多样。例如从影响细胞的分裂、伸长、分化 到影响植物发芽、生根、开花、结实、性别的决定、休眠 和脱落等。
• 植物激素对植物的生长发育有重要的调节控制作用。
• 已知的植物激素主要有以下五类: • 生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯。 • 而油菜素甾醇也逐渐被公认为第六大类植物激素。 • 最近新确认的植物激素有：多胺，水杨酸类，茉莉酸
• 脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分 化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。
• 再分化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整 的植物体。依据的原理是植物细胞的全能性。
任务二 植物激素在形态建成中的作用
• 植物激素是植物体内合成的对植物生长发育有显著作用的 几类微量有机物质，并从产生部位移动到作用部位，在极 低浓度下就有明显生理效应的微量物质，也被称为植物天 然激素或植物内源激素。