金属元素与植物组织培养

第一篇植物组织培养的基础理论

第一章植物组织培养概述1

一、植物组织培养发展历程的简单回顾2

二、植物组织培养的应用前景6

三、植物组织培养有关的基本概念与基础理论8

第二章植物组织培养所需的基本设备与条件11

一、化学药品室11

二、配制培养基的实验室14

三、灭菌室15

四、接种室16

五、无菌培养室18

六、培养物的检测与观察记录室19

七、基本仪器设备与用品20

第三章植物组织培养常用培养基成分及培养基配制22

一、无机营养成分23

二、有机营养成分25

三、 碳水化合物26

四、植物生长调节物质27

五、琼脂或其他支持物30

六、其他添加物32

七、培养基的选择35

八、培养基的配制37

第四章无菌操作技术与设备42

一、干热灭菌42

二、湿热灭菌43

三、微波灭菌44

四、微过滤灭菌44

五、化学药物灭菌45

六、 抗生素灭菌48

七、无菌操作中其他应注意的问题49

第五章再生植株的获得51

一、愈伤组织51

二、愈伤组织的获得52

三、再生植株的获得56

四、 种质材料的继代71

第六章植物遗传转化技术72

一、根癌农杆菌的特性及其转基因机理73

二、 载体76

三、农杆菌介导的基因转化操作程序80

四、PCR技术86

五、PCR相关技术93

第七章植物组织培养与快速繁殖98

一、植物组织培养快繁的意义和过程98

（一）植物组织培养快繁的意义98

（二）植物组织培养快繁的过程99

二、植物组织培养快繁的关键技术环节102

（一）植物基因型、生理状态和部位102

（二）外植体的大小103

（三）培养基104

三、快繁苗的健康状况和遗传稳定性鉴定108

（一）病毒病鉴定方法108

（二）遗传稳定性鉴定108

四、植物快繁技术111

（一）植物茎尖组织培养脱毒快繁111

（二）胚状体诱导、快繁111

（三）侧芽原基诱导及快繁112

（四）不定芽诱导和快繁113

（五）脱毒苗木的速繁115

（六）愈伤组织诱导和分化116

（七）利用人工种子快繁116

五、几种园艺、经济作物的快繁技术规程117

（一）马铃薯117

（二）大蒜117

（三）石刁柏119

（四）甘蓝119

（五）结球莴苣（生菜）120

（六）花椰菜121

（七）生姜121

（八）草莓122

（九）香石竹122

（十）月季123

（十一）白鹤芋124

（十二）火鹤花124

（十三）文心兰125

第二篇植物组织培养技术的实际应用

第八章植物脱毒技术126

一、危害植物的病毒种类126

二、植物感染病毒病后表现的主要症状127

三、植物感染病毒病后对其生长和经济性状的影响129

四、病毒传染途径130

五、病毒病的诊断与检测方法131

六、血清学检测方法与操作规程133

七、植物脱毒的意义及应用前景136

（一）脱毒的重要性136

（二）脱毒的经济意义137

八、植物快繁脱毒技术的历史及发展139

九、植物脱毒技术140

（一)通过热处理消除病毒技术140

（二）植物茎尖组织培养脱毒技术141

(三)茎尖培养结合热处理脱毒145

（四）茎尖培养结合病毒钝化剂处理脱毒145

十、几种植物的病毒病、脱毒操作规程与检测标准145

（一）马铃薯145

（二）大蒜150

（三）生姜158

（四）草莓164

（五）香石竹172

（六）大枣175

（七）脱毒梨的病毒检测标准175

（八）脱毒苹果的病毒检测标准175

（九）脱毒兰花种苗病毒检测规程176

十一、脱毒操作与繁殖注意事项178

第九章植物组培苗的工厂化生产180

一、设施、设备180

(一)组织培养、离体快繁用设施和设备180

（二）保护栽培设施184

（三）试管苗移栽设施、设备194

二、工厂化生产的技术197

（一）品种选育和母株培育197

（二）离体快繁组培基本苗197

（三）组培苗的移栽驯化197

（四）苗木传送和运输207

（五）苗木质量检测209

第十章组织培养快繁技术结合诱变育种210

一、应用植物组织培养技术与诱变相结合进行育种的意义和

研究进展210

二、植物组织培养与诱变相结合技术212

三、用钴60γ射线照射组培芽进行诱变育种的实例214

（一）大蒜214

（二）香蕉217

（三）菊花218

第十一章植物种质资源离体保存220

一、低温保存220

二、超低温保存222

三、植物离体保存的主要步骤225

四、几种主要经济作物的离体保存技术226

（一）大蒜226

（二）铁皮石斛229

（三）马铃薯230

（四）甘薯231

（五）百合232

（六）生姜233

（七）猕猴桃234

五、问题与展望235

第三篇各论

第十二章药用与保健用植物的组织培养与工厂化生产237

一、利用红豆杉愈伤组织与细胞培养生产紫杉醇237

（一）实验材料238

（二）培养程序238

（三）紫杉醇含量的检测240

二、人参细胞悬浮培养与工厂化生产241

（一）培养材料的选择242

（二）培养基的选择242

（三）接种及愈伤组织诱导244

三、紫草的组织培养与工厂化生产246

（一）材料的选择247

（二）组织与细胞培养程序247

四、银杏的组织培养与工厂化生产249

（一）取材与处理250

（二）愈伤组织诱导及细胞悬浮培养250

五、桔梗的组织培养252

（一）材料及处理252

（二）培养程序253

六、仙人掌的组织培养与工厂化育苗255

（一）取材与消毒255

（二）接种与诱导256

（三）继代与扩繁257

（四）壮苗培养257

（五）生根与移栽257

七、木立芦荟的组织培养258

（一）取材与消毒259

（二）接种与诱导芽的直接再生259

（三）芽的继代与扩繁260

（四）生根与移栽261

八、半夏的组织培养262

（一）取材与消毒处理262

（二）通过愈伤组织再生不定芽262

（三）诱导生根与移栽263

九、地黄的组织培养264

（一）取材与处理265

（二）接种与诱导芽的增殖265

（三）地黄的脱毒技术及病毒检测267

十、大青叶的组织培养267

（一）取材与处理267

（二）接种与诱导芽增殖268

（三）生根与移栽269

十一、浙贝母的组织培养269

（一）配制诱导愈伤组织再生培养基270

（二）取材、消毒与培养270

（三）愈伤组织的诱导与保存271

（四）从愈伤组织诱导产生鳞茎和再生植株272

（五）壮苗、生根与移栽273

十二、龙胆的组织培养275

（一）实验材料275

（二）培养程序275

十三、罗汉果的组织培养279

（一）取材和处理279

（二）叶片培养诱导再生植株280

十四、甜叶菊的组织培养282

（一）种子的消毒与萌发培养282

（二）无菌种苗的茎尖和叶片培养282

十五、枸杞的组织培养284

（一）取材与消毒285

（二）茎段与叶片培养286

第十三章果树、园林及观赏植物的组织培养289

一、宫歧富士苹果的叶片培养诱导植株再生289

（一）实验材料的选择及意义289

（二）幼叶的获取与培养289

二、中国樱桃培养诱导植株再生291

（一）实验材料及处理291

（二）芽的培养与增殖291

三、杏的组织培养293

（一）实验材料的选取与处理294

（二）诱导芽增殖的培养程序295

四、葡萄的组织培养297

（一）实验材料的选择与催芽处理298

（二）芽的培养与诱导再生298

五、核桃的组织培养300

（一）种子萌发与实验材料选择301

（二）建立高频再生体系301

（三）防止核桃氧化褐变的措施304

六、悬铃木叶片培养诱导再生植株305

（一）实验材料及处理305

（二）培养程序305

七、毛白杨组织培养与工厂化育苗307

（一）实验材料及处理308

（二）培养程序308

（三）工厂化育苗310

八、桉树的组织培养311

（一）配制诱导愈伤组织培养基313

（二）取材、消毒与接种314

（三）胚状体的诱导与萌发315

（四）移栽或继代培养316

九、泡桐的组织培养317

（一）实验材料的准备318

（二）诱导芽的再生培养程序319

十、黄柏的组织培养321

（一）实验材料322

（二）材料的培养与诱导再生322

十一、雪松的组织培养324

（一）实验材料及处理324

（二）接种与培养325

十二、兰花的组织培养327

（一）取材和处理328

（二）接种与培养328

（三）关于兰花合子胚培养问题331

（四）兰花组织培养的关键问题331

十三、鸢尾的组织培养332

（一）材料及处理333

（二）分化培养基的配制与接种培养334

十四、杜鹃花的组织培养335

（一）取材与处理336

（二）配制培养基与接种幼芽337

（三）诱导生根与移栽338

（四）栽培与管理338

十五、红掌的组织培养339

（一）取材和处理340

（二）接种与培养340

附录343

一、常用英文缩略语343

二、常用植物生长激素浓度单位换算表344

三、蒸汽压力与蒸汽温度对应表345

主要参考书346 2100433B

第一章 绪论

一、植物组织培养的定义和目的

二、植物组织培养发展简史

三、植物组织培养的研究动向

四、植物离体快繁的意义

五、我国规模化、企业化组织培养的特点和问题

参考文献

第二章 植物组织培养原理及特点

第一节 培养基的组成和配制

一、培养基的营养成分

二、培养基的种类

三、培养基母液的配制

四、培养基的配制

第二节 植物组织培养的原理

一、植物细胞的全能性

二、决定作用与形态发生感受态

三、植物离体分化再生途径

第三节 植物试管苗的生根

一、植物试管苗的生根机理

二、培养基成分及pH对试管苗生根的影响

三、培养微环境对试管苗生根的影响

四、外植体类型与生根的关系

第四节 植物试管苗玻璃化现象及其防治

一、试管苗玻璃化现象发生的普遍性

二、玻璃化苗的形态解剖学特征

三、玻璃苗的生理生化特点

四、玻璃化苗发生的因素

五、玻璃化苗发生的机理

六、玻璃化苗的综合防治

第五节 植物病毒的脱除和鉴定

一、病毒的危害

二、脱病毒的方法

三、无病毒植物的鉴定

第六节 植物试管苗的移栽

一、试管苗移栽后易于死亡的原因

二、提高试管苗移栽成活率的技术和措施

第七节 植物组织培养的特点

参考文献

第三章 离体培养中的遗传和变异

第一节 概述

一、植物细胞全能性

二、植物体细胞无性系变异

第二节 体细胞无性系变异的细胞学和分子遗传学基础

一、体细胞无性系变异的细胞学基础

二、体细胞无性系变异的分子遗传学基础

第三节 体细胞无性系变异的诱导与选择

一、体细胞无性系变异的诱导

二、体细胞无性系筛选的方法

三、体细胞无性系变异的检测

四、突变体筛选的利弊

参考文献

第四章 植物组织器官培养

第一节 植物组织器官离体培养的途径与方法

一、植物组织器官离体培养的途径

二、植物组织器官离体培养的方法

第二节 愈伤组织的诱导分化技术及其应用

一、愈伤组织的形成和增殖

二、影响愈伤组织培养的因素

三、愈伤组织的再分化

四、愈伤组织诱导分化的应用

五、操作实例

第三节 花药培养技术及其应用

一、花药培养的程序

二、花药植株的诱导和发育途径

三、影响花药培养的因素

四、游离小孢子(花粉)培养

五、花粉植株的遗传鉴定与染色体加倍

六、花药培养的应用

七、操作实例

第四节 胚乳培养技术及其应用

一、胚乳培养的程序

二、胚乳愈伤组织的诱导和建立

三、影响胚乳培养的因素

四、胚乳植株的再生方式

五、胚乳培养中的组织学和细胞学特点

六、胚乳培养的应用129

七、操作实例130

第五节胚培养技术及其应用130

一、胚培养的种类131

二、胚培养的主要技术132

三、影响胚培养的因素133

四、早熟萌发139

五、胚培养的成苗途径140

六、胚培养的应用142

七、操作实例144

第六节离体无性快繁技术及其应用144

一、离体无性快繁优点144

二、离体无性快繁的途径和方法145

三、离体无性繁殖的操作程序147

四、茎尖培养和芽培养148

五、离体无性快繁中应注意的问题150

六、操作实例153

参考文献154

第五章植物细胞培养及次生代谢物的生产166

第一节植物细胞培养166

一、植物细胞培养技术发展历史及其现状166

二、植物细胞培养类型166

三、植物细胞培养过程中的重要影响因素及其调控171

四、植物细胞培养存在的问题及对策174

第二节植物细胞培养生产次生代谢物174

一、植物细胞次生代谢产物的多样性及其应用意义175

二、植物细胞大规模培养系统生产177

三、植物细胞培养生产次生代谢物的流程178

四、植物细胞培养生产次生代谢物的关键环节179

五、植物细胞培养生产次生代谢物的影响因素180

六、提高植物细胞培养生产次生代谢物产量的方法183

七、利用植物细胞培养生产次生代谢物实例185

参考文献187

第六章植物体细胞杂交189

第一节体细胞杂交概述189

一、植物体细胞杂交的历史与现状189

二、植物体细胞杂交的重要性和局限性189

三、体细胞杂交的步骤192

第二节原生质体的融合192

一、原生质体的融合类型192

二、原生质体的融合方法192

三、化学诱导融合的机制195

第三节杂种细胞的选择和体细胞杂种鉴定196

一、体细胞融合产物的类型196

二、融合产物的细胞学特征198

三、杂种细胞的选择系统198

四、体细胞杂种的鉴定203

五、体细胞杂种的遗传特性208

第四节细胞质杂种208

第五节体细胞杂交技术的应用209

一、体细胞杂交创造新的遗传变异209

二、体细胞杂交进行抗病、抗虫和抗逆育种210

三、体细胞杂交用于细胞质雄性不育性状的研究210

四、体细胞杂交用于定向转移胞质基因控制性状及核质互作的研究211

五、操作实例211

参考文献213

第七章植物基因遗传转化及其转基因受体系统215

第一节植物基因遗传转化概述215

一、植物基因工程概述215

二、植物基因转化的方法217

三、农杆菌介导的植物基因转化220

第二节植物转基因受体系统的条件228

一、高效稳定的再生能力229

二、稳定的遗传特性230

三、稳定的外植体来源230

四、对选择压力敏感231

五、对农杆菌侵染的敏感性232

第三节植物转基因受体系统的类型及其特性232

一、愈伤组织再生系统232

二、直接分化再生系统233

三、原生质体再生系统234

四、胚状体再生系统234

五、生殖细胞受体系统235

第四节植物转基因受体系统的建立236

一、高频再生系统的建立236

二、最佳培养基的选择238

三、抗生素敏感性试验239

四、农杆菌的敏感性试验及菌种的选择240

第五节植物转基因受体系统常见问题和解决办法240

一、试管苗的玻璃化现象240

二、褐变240

三、白化苗的产生245

四、试管苗的移栽成活率245

参考文献245

附录植物组织培养常用培养基248

植物组织培养既是植物遗传工程的基础和关键环节之一,也是一种实用性极强的高新技术。本教材系统、全面地介绍了植物组织培养的基本概念、基本原理、基本操作技术以及研究方法等,贯穿全书的一条主线是基本原理与应用实践的紧密结合,每一章都从基本原理实践结合一研究进展出发,突出了实用性。

本书由绪论和另外六章组成。绪论介绍了植物组织培养的概念、目的、发展历史及目前的研究动向等。其余章节分别从植物组织培养的理论基础和特点出发,介绍了植物细胞全能性的概念和离体条件下植物细胞分化再生的机理,以及离体培养中的遗传、变异及调控。其次又重点介绍了植物不同部分的组织和器官培养、与植物组织培养理论原理和实践密切结合的次生代谢物的生产及其相联系的细胞培养。另外也重点讲述了在植物组织培养原理的基础上,利用植物细胞工程技术手段和基因工程的手段在体细胞杂交和转基因研究过程中取得的成就,以及在代谢调控和遗传改良方面的进展等。

本书适用于生物科学类、植物生产类、草业科学类、森林资源类、环境生态学等各专业不同层次学生作为教材使用,也适用于相关行业科研人员作为参考书使用。