导图社区 植物人工繁殖
这是一篇关于植物人工繁殖的思维导图,主要内容有植物的无性繁殖、植物组织培养、培养基。
编辑于2022-04-23 09:49:47植物人工繁殖
植物的无性繁殖
器官型:指直接从茎、叶等外植体诱导不定芽,或者从带芽的休眠器官(小磷茎、小球茎、小块茎)再生植株。特点:繁殖效率高,但繁殖速度较慢,遗传性稳定
器官发生型:指诱导外植体产生愈伤组织,经过分化形成芽、根za再生成植株。特点:繁殖速度快,愈伤组织不稳定,易产生变异
器官发生途径
●(1)启动期:启动诱导外植体细胞脱分化和分裂。培养基中添加一定浓度、种类和比例的外源激素刺激外植体细胞改变原来的代谢途径来诱导细胞活化,重新获得分裂能力。需要选择合适的较高浓度的生长素诱导剂(如 NAA 、 IAA 、2-4D等)或细胞分裂素启动诱导外植体细胞脱分化和分裂。
●(2)愈伤组织诱导:即细胞开始分裂并不断増生子细胞的过程。这个阶段一般需要降低激素浓度,有些情况下甚至不需要生长素和分裂素。
●(3)拟分生组织的形成:将愈伤组织转移到有利于有序生长的条件下培养,细胞内部开始发生一系列形态和生理变化,分化出形态和功能不同的细胞。在若干部位出现类似形成层的细胞群,通常称为“生长中心”,又可称为“拟分生组织”。该过程是器官发生的一个转变时期。
●(4)器官原基和器官的形成:拟分生组织形成后,一些细胞分化成为管状细胞,进而形成维管组织,形成不同的器官原基,进一步分化出相应的组织和器官。调节激素比例,促进生根、发芽。
胚状体(体细胞胚)发生型:是细胞经培养形成胚状体再分化成苗的方式。关键是提高胚状体同步化率。特点:数量多、速度快、繁殖率高;遗传性稳定。
体细胞胚发生途径
(1)器官外植体直接发生途径
●茎表皮、叶、子叶、下胚轴等外植体分化细胞经过脱分化后均可以产生胚状体。以叶片为外植体直接形成体细胞胚为例,一般经过两个阶段:
●1)诱导期。叶片表皮细胞或亚表皮细胞感受刺激后进入分裂状态,形成小的瘤状突起;
●2)胚胎发育期。瘤状物继续发育,经过球形胚、心形胚等阶段最后形成体细胞胚。
●(2)悬浮培养细胞发生途径:在悬浮培养的细胞中一些细胞可以产生胚性细胞团,一个胚性细胞团可以发育成一个胚状体,也可以产生多个胚状体。这种方式可以得到大量的胚状体。
●(3)愈伤组织发生途径:愈伤组织内部或表面细胞均可以产生胚状体。包括三个阶段:
●1)诱导外植体形成愈伤组织;●2)诱导愈伤组织胚性化;
●3)体细胞胚形成。
植物组织培养
定义:是将植物器官、组织、细胞或原生质体等外植体无菌条件下培养在人工培养基上,在适当条件下诱发长成完整植株的一种技术。
细胞全能性:是指分化细胞保留着全部的核基因组,具有生物个体生长、发育所需要的全部遗传信息,具有发育成完整个体的潜能。
细胞分化( Differentiation ): 是指细胞在形态、结构和功能上发生差异的过程,包括时间上和空间上的分化。
脱分化( Dedifferentiation ):又称去分化,是指分化细胞失去特有的结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程,即分化的细胞在适当条件下转变为胚性状态而重新获得分裂能力的过程。脱分化后的植物细胞经过细胞分裂,产生无组织结构、无明显极性的松散的细胞团,称之为愈伤组织
再分化( Redifferentiation ): ●是指在离体条件下,无序生长的脱分化的细胞在适当条件下重新进入有序生长和分化状态的过程。 ●脱分化与再分化的关系: ●离体培养植物组织或细胞再生植株就是通过细胞脱 分化和再分化实现的。 ●脱分化是细胞全能性表现的前提,再分化是细胞全能性的最终体现,是再生的基础。
优点:●1.周期短,便于人工控制培养条件。繁殖速度快,经济效益高。 2.占用空间小,不受地区、季节限制。 ●3.繁殖珍稀、濒危苗木和突变体,是优良品种培育的有效途径。 ●4.利于保持原来品种的特性
应用:1.快速繁殖:例如一株兰花一年可以繁殖到400万株。 2.种苗脱毒:可以有效地培育出大量的无病毒种苗。已经取得成功的有马铃薯、草莓、香蕉等。 3.突变育种:可以直接诱变筛选出具抗病、抗盐以 及高赖氨酸、高蛋白等优良性状的品种。 4.基因工程育种:基因转导后通过组织培养途径实 现植株再生。 5.远缘杂交:利用离体受精技术和组织培养结合可以实现远缘杂交,培育一些罕见的新物种。例如苹果与梨的杂交种。
培养基
无机盐
●培养基中无机盐的浓度通常在25mmoI/ L 左右。●根据添加量多少分为大量元素(浓度大于0.5mmoI/ L )和微量元素(浓度低于0.5mmoI/ L )。
●大量元素:主要有氮、硫、磷、钾、钙、镁。氮、硫、磷是蛋白质、氨基酸、核酸和酶的主要成分。
●微量元素:主要包括铁、锰、铜、锌、氯、硼、钼等。这些微量元素对于蛋白或酶的生物活性十分重要,并参与生物过程的调节。
有机物
●糖类:既可以作为碳源,又可以维持渗透压。最常用的碳源是蔗糖,葡萄糖和果糖也是较好的碳源。麦芽糖、半乳糖、甘露糖和乳糖在组织培养中也有应用。蔗糖使用浓度在2%一3%。
●氨基酸:是很好的有机氮源。最常用的氨基酸是甘氨酸,其他的如精氨酸、谷氨酸,谷酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺、丙氨酸等也常用。通常采用蛋白质水解产物(包括酪蛋白水解物)、谷氨酰胺或氨基酸混合物。
●维生素:对植物生长、分化等有促进作用。大多数植物组织培养通常需加入一至数种维生素:盐酸硫胺素( Thiamine , V в)、酸吡哆醇( Pyr idoxin ,VB6)、 Vc (抗坏血酸)、有时还使用生物素、叶酸、Vg12等。 Vgt 对愈伤组织的产生和生活力有重要作用,Vs8能促进根的生长。 Vc 有防止组织变褐的作用。
●肌醇:对糖类的相互转化有促进作用。能促进愈伤组织的生长以及胚状体和芽的形成。对组织和细胞的繁殖、分化有促进作用,对细胞壁的形成也有作用。
●腺嘌呤:是合成细胞分裂素的前体物质之一。添加腺嘌呤能促进细胞合成分裂素,有利于细胞的分裂和分化,促进芽的形成。
调节物质
植物激素( Phytohormone ):是植物自然状态下产生的、对生长发育有显著作用的微量有机物。能影响生长和分化。
生长素( auxin ) ●生长素是由色氨酸通过一系列中间产物形成的。●在植物组织培养中,生长素主要用来刺激细胞分裂和诱导根的分化。吲哚乙酸( IAA )、萘乙酸( NAA )、吲哚丁酸( IBA )等。 IAA 活力较弱。 NAA 、 IBA 是促进发根能力较强的生长调节物质,广泛用于生根,并与细胞分裂素互作促进芽的増殖和生长。 2,4一 D 起动能力比 IAA 高10倍,特别在促进愈伤组织的形成上活力最高,但它强烈抑制芽的形成。
细胞分裂素( Cytokinin ) ●细胞分裂素大多是嘌呤族衍生物,自然状态下分裂素主要在根中形成;茎端、种子、果实也能合成分裂素。 ●分裂素的生理作用主要是诱导芽的分化促进侧芽萌发生长、促进细胞分裂与扩大。多用于诱导不定芽的分化和茎、苗的増殖。在生根培养时使用较少或用量较低。 ●主要有激动素( KT )、6一苄基腺嘌呤( BA )和玉米素 ( ZT )等。其中最常用的是6一苄基腺嘌呤。其中 ZT 活性最强,但昂贵;常用的是6一 BA 。
赤霉素(GA):是一种广泛存在于植物体内的激素,能促进种子发芽,植物生长。
培养基分类
富盐平衡培养基
中盐培养基
低盐培养基
高硝态氮培养基(硝酸钾浓度高,氨态氮浓度低)