菊花组织培养：从细胞分化到植物体发育的全过程

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主题三：植物组织培养技术

课题1 菊花的组织培养

植物组织培养的基本过程

细胞分化：在生物体的个体发育过程中，细胞在形态、结构和生理功能上经历稳定性差异。

分离的植物组织或细胞，培养一段时间后，通过细胞分裂形成愈伤组织。愈伤组织细胞排列疏松、不规则，为高度空泡、无定形的薄壁。细胞。由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程称为植物细胞的去分化，或去分化。去分化产生的愈伤组织可以继续培养，并可以再分化为根或芽等器官。这个过程称为再分化。再分化形成的试管苗可移栽到地里，发育成完整植株。

植物细胞工程

任何具有某种生物体完整遗传信息的活细胞都具有发育成完整个体的能力，即每个生物细胞都具有全能性。但在生物体的生长发育过程中并不出现。这是因为不同的组织和器官是通过基因在特定的时间和空间条件下选择性表达而形成的。

植物组织培养技术的应用包括：优良品种的快速繁殖；种植脱毒作物；人造种子的生产；农作物新品种培育、细胞产品工厂化生产等

·细胞分化是一种持续的变化。其生理意义是什么？

多细胞生物中细胞结构和功能的特化有利于提高各种生理功能的效率。

比较根尖分生组织与愈伤组织的异同

影响植物组织培养的条件

材料：不同的植物组织在栽培的难易程度上有很大差异。植物材料的选择直接关系到实验的成败。植物的类型、材料的年龄和储存时间的长短都会影响实验结果。菊花组织培养一般选用未开花植株茎上部新萌发的侧枝作为材料。一般来说，易于无性繁殖的植物也易于组织培养。选择生长旺盛的芽进行组织培养，因为芽的生理状态良好，容易诱导去分化和再分化。

营养：分离的植物组织和细胞对营养、环境等条件有比较特殊的要求，需要配制合适的培养基。常用的培养基是MS培养基，含有大量的N、P、S、K、Ca、Mg等元素，微量元素Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、I、 Co，以及甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等有机物质。

激素：在植物激素中，生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、去分化和再分化的关键激素。在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用往往会增强。培养基中需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素。它们的浓度、使用顺序、剂量比例都会影响结果。

环境条件：PH、温度、光照等环境条件。

不同的工厂往往对各种条件有不同的要求。对于菊花的组织培养，pH一般控制在5.8左右，温度控制在18~22℃，每天用荧光灯照射培养物12小时。

四、操作流程

MS固体培养基的制备： 各种母液的制备：将各种成分按配方比例配制的浓缩液（培养基母液）。

·使用时根据母液浓度配比计算用量，加入蒸馏水稀释。

·配制培养基：需添加的物质有琼脂、蔗糖、大量元素、微量元素、有机质、植物激素等，用蒸馏水定容至。

·菊花组培时无需添加植物激素

原因是菊花茎段的组织培养相对容易。 ·灭菌：采用的灭菌方法为高压蒸汽灭菌。

·MS培养基中各种营养成分的作用是什么？ MS培养基与肉汤培养基相比有何特点？

大量元素和微量元素提供植物细胞必需的无机盐；蔗糖提供碳源并维持细胞渗透压；甘氨酸、维生素等物质主要用于满足离体植物细胞正常代谢途径受到一定影响后产生的特殊营养物质。需要。

微生物培养基主要含有有机营养成分，而MS培养基需要提供大量的无机营养成分。

外植体灭菌 外植体：用于体外培养的植物器官或组织碎片。选择菊花茎段时，要选择生长旺盛的小枝。用流水冲洗菊花茎后，加入少许洗涤剂，用软刷轻轻刷洗。擦洗后，用流水冲洗约20分钟。用无菌吸水纸吸干外植体表面的水分，放入70%酒精中摇晃2～3次，每次6～7秒。立即取出外植体并用无菌水清洗。取出后，用无菌吸水纸吸干外植体表面水分，放入0.1%氯化汞溶液中1～2分钟。取出后，用无菌水清洗至少3次，并用消毒液冲洗干净。

注意：对外植体进行表面消毒时，必须考虑药剂的消毒效果，以及植物的耐受性。

接种：接种过程中，插入外植体时，形态上端朝上，每个锥形瓶接种7～8个外植体。外植体接种与细菌接种类似，步骤相同，均需无菌操作。

培养：应在无菌盒中进行，定期消毒，并保持适宜的温度（18~22℃）和光照（12h）

移栽：移栽前，打开培养瓶的密封膜，让其在培养室中生长几天，然后用流水清洗根部介质。然后将幼苗移植到消毒后的蛭石或珍珠岩等环境中生活一段时间，以壮苗。最后进行露天栽培。

栽培

由于外植体消毒不彻底、培养基灭菌不彻底、接种时被杂菌污染、锥形瓶密封不良等原因，外植体在培养过程中可能会受到污染。

二月季节专题花药培养

被子植物的花粉发育 被子植物的雄蕊通常包含两部分：花丝和花药。花药是囊状结构，内部含有许多花粉。花粉是由花粉母细胞减数分裂形成的，因此，花粉是单倍体生殖细胞。被子植物花粉的发育经历小孢子四分体阶段、单核阶段和双核阶段等阶段。在小孢子的四分体阶段，四个单倍体细胞连接在一起。当进入单核阶段时，四分体的四个单倍体细胞彼此分离，形成四个单核花粉粒。此时细胞内含有厚厚的原生质，细胞核位于细胞的中央（单核在中间）。随着细胞的不断生长，细胞核从细胞的中心向一侧移动（单核阶段），并分裂成生殖细胞核和花粉管核，从而形成两个细胞，一个是生殖细胞，另一个是生殖细胞。一个营养细胞。细胞。生殖细胞将分裂一次形成两个精子。

注：①成熟花粉粒有两种类型。一类是双核花粉粒，仅含有花粉管核和生殖细胞核。双核花粉粒的精子在花粉管中形成；另一种是双核花粉粒。三核花粉粒。在花粉成熟之前，生殖细胞进行有丝分裂，形成两个精子。该花粉粒含有两个精子核和一个花粉管核（营养核）。 ②花粉发育过程中的四分体和四分体。动物细胞减数分裂的四分体是不同的。花粉发育过程中的四分体是花粉母细胞减数分裂形成的四个相连的单倍体细胞；而动物细胞减数分裂时的四分体是突触配对后的一对同源细胞。源染色体称为四分体，因为它包含四个染色单体。 ③由同一生殖细胞形成的两个精子具有完全相同的基因组成。

植物产生花粉的两种方法。通过花药培养产生花粉植物（即单倍体植物）通常有两种方法。一种是花粉通过胚状阶段发育成植物，另一种是花粉首先在诱导培养基上生长。形成愈伤组织，然后诱导分化为植物。这两种途径之间没有绝对的界限，主要取决于培养基中激素的类型及其浓度比。

注意：①无论采用哪种生产方法，都必须先诱导芽，然后诱导根。②胚体：在植物体细胞组织培养过程中，诱导出的结构与受精卵发育成的胚非常相似。它的发育也类似于从受精卵发育而来的胚胎。它具有胚芽、胚根、下胚轴等完整的结构，就像种子一样，也称为细胞胚。

影响花药培养的因素花粉能否成功诱导以及诱导成功率受多种因素影响，其中材料的选择和培养基的组成是主要影响因素。

·亲本生理条件：早花粉花药比晚花粉植株更容易产生花粉，因此要选择玫瑰花的早花期。

·适宜的花粉发育时期：一般来说，在单核阶段，当细胞核从细胞中央向一侧移动时，花药培养的成功率最高。

·花蕾：选择完全未开放的花蕾

·亲本植物的生长条件、材料的低温预处理、接种密度等都对诱导成功率有一定的影响。

·材料的选择：选择花药时，一般需要进行镜检，以确定其中的花粉是否处于适当的发育阶段。确定花粉发育阶段的最常用方法是醋酸洋红法。但有些植物的花粉细胞核不易着色，需采用烤花青铬矾法。此法可将花粉细胞核染成蓝黑色。

·物料消毒

·接种与培养：花蕾灭菌后，在无菌条件下除去萼片和花瓣，立即将花药接种到培养基上。剥离花药时，尽量不要损伤花药（否则接种后受伤处很容易长出愈伤组织），同时彻底除去花丝，因为与花丝相连的花药不利于花丝的形成。愈伤组织或胚状体，通常每瓶接种7～10个花药，培养温度控制在25℃左右。不需要光。幼苗形成后需要光照。一般培养20～30天后，即可发现花药开裂、长出愈伤组织或形成拟胚体。将愈伤组织迅速转移至分化培养基中以进一步分化为再生植物。如果花药裂开并释放出胚状体，则在一个花药中会产生大量的幼苗。花药开裂后必须尽快将幼株分离并分别移植到新的培养基上，否则这些植物将难以分离。需要对培养植物进行进一步的鉴定和筛选。

植物组织培养技术与花药培养技术的相同点是：培养基制备方法、无菌技术和接种操作基本相同。两者的区别在于：花药培养材料的选择非常重要，需要提前在合适的时间探索合适的花蕾；花药破裂后释放的愈伤组织或胚状体也必须及时更换；花药培养的培养基配方必须改变，要求更加严格。这些都大大增加了花药培育的难度。

南波湾生物