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第1章 植物组培程序：背景1

1.1引言1

1.1.1有组织结构生长1

1.1.2无组织结构生长1

1.2组织培养2

1.2.1有组织结构的培养物2

1.2.2无组织结构的培养2

1.2.3利用组培进行植物繁殖2

1.2.4组培的起始3

1.2.5建立培养物的问题6

1.2.6生长和分化的方式7

1.2.7继代培养8

1.2.8继代的危险8

1.3组培类型8

1.3.1器官培养8

1.3.2无组织结构细胞的培养14

1.3.3单个细胞起源的培养物17

1.4细胞分化21

1.4.1愈伤内和细胞培养物内的分化细胞22

1.5形态发生23

1.5.1性质和诱导23

1.6单倍体植物23

1.6.1花药和花粉的培养23

1.6.2单雌生殖或雌核发育24

参考文献24

第2章 快繁：应用和方法29

2.1种子和体细胞两种不同的选择29

2.1.1用种子繁殖29

2.1.2营养繁殖30

2.2体外培养的快繁30

2.2.1优点30

2.2.2缺点31

2.2.3技术31

2.2.4快繁的各阶段32

2.3快繁方法35

2.3.1用腋芽或茎枝繁殖植物35

2.3.2通过直接的器官发生来繁殖42

2.3.3用间接器官发生来繁殖48

2.4储存器官的形成54

2.4.1小鳞茎和小球茎的生产54

2.5微型嫁接55

参考文献57

第3章 植物组培培养基组成成分Ⅰ：大量和微量营养物64

3.1培养基的无机组分64

3.1.1无机营养物的摄取65

3.1.2非有意的改变67

3.2大量营养物68

3.2.1氮68

3.2.2磷酸盐84

3.2.3钾85

3.2.4钠86

3.2.5镁86

3.2.6硫87

3.2.7钙87

3.2.8氯化物89

3.3微量营养物89

3.3.1植物组培培养基中的早期应用89

3.3.2来自微量不纯物的微量营养物90

3.3.3最适微量元素浓度90

3.3.4细胞的分化和形态发生90

3.3.5微量营养物的作用91

参考文献101

第4章 植物组培培养基成分Ⅱ：有机添加物、渗透势和pH效应以及支撑系统111

4.1有机添加物111

4.1.1维生素111

4.1.2维生素混合物的开发111

4.1.3一些特种化合物112

4.1.4其他维生素115

4.1.5不规范（成分未确定）的补充物115

4.1.6酵母提取液116

4.1.7马铃薯提取液116

4.1.8麦芽提取液117

4.1.9香蕉匀浆液117

4.1.10滋养胚的汁液117

4.1.11椰乳汁/水117

4.2有机酸119

4.2.1作缓冲剂用120

4.3糖类——营养和调控效应121

4.3.1糖是能源121

4.3.2蔗糖的替代物121

4.3.3蔗糖的水解124

4.3.4吸取126

4.3.5有效浓度126

4.3.6淀粉的积累和形态发生128

4.4培养基组成成分的渗透效应129

4.4.1渗透和水势概论129

4.4.2植物组培培养基的渗透势131

4.4.3组培培养基中渗压剂的使用和效应133

4.5组培培养基的pH140

4.5.1培养基的pH140

4.5.2植物体内pH的调控146

4.5.3 pH对植物培养物的效应147

4.6液体培养基和支撑系统150

4.6.1液体培养基150

4.6.2用半固相基质支撑151

4.6.3有孔的支撑物154

4.6.4固定化细胞155

参考文献156

第5章 植物生长调节剂Ⅰ：生长素及其类似物和抑制剂171

5.1激素、生长物质和生长调节剂171

5.2生长素172

5.2.1自然存在和人工合成的生长素172

5.2.2生长素的物理和化学性质174

5.3生长素的代谢174

5.3.1 IAA的自然水平174

5.3.2生长素的生物合成175

5.3.3生长素的缀合和降解177

5.3.4合成的生长素对IAA水平的影响177

5.3.5在培养基中的稳定性178

5.4生长素的运输178

5.5生长素的作用方式179

5.5.1生长素的信号感知180

5.5.2生长素信号传导途径180

5.5.3生长素调控基因表达180

5.6生长素的生理效应182

5.6.1在细胞水平上的效应182

5.6.2在组织和整株植物水平上的效应182

5.7生长素在组培方面的影响183

5.7.1诱发愈伤生长183

5.7.2器官培养物183

5.7.3胚发生184

5.7.4各种人工合成性生长素用于组培的实例184

5.7.5生长素混合物185

5.7.6生长素的吸取及其在组培过程中的代谢185

5.7.7生长素运输抑制剂对茎枝培养的影响186

5.7.8抗生长素和生长素运输抑制剂在不定器官形成方面的影响187

5.7.9抗生长素和生长素运输抑制剂对胚发生的影响188

5.8酚类的生长调节效应188

5.8.1与内源水平的相互关系191

5.8.2根的形成191

5.8.3间苯三酚的效果191

5.8.4儿茶酚的效能192

5.8.5其他酚类化合物193

5.9生长素-乙烯的互作194

参考文献194

第6章 植物生长调节剂Ⅱ：细胞分裂素及其类似物和拮抗物201

6.1生物学效应201

6.2细胞分裂素的性质及其发现201

6.2.1生物活性201

6.2.2发现201

6.3天然存在的细胞分裂素202

6.3.1生物合成203

6.4人工合成的细胞分裂素类似物205

6.4.1嘌呤替代物205

6.4.2苯脲206

6.5作用方式207

6.5.1抗生长素效应208

6.5.2碳水化合物的代谢209

6.5.3苯脲化合物209

6.6摄取和代谢209

6.7在组培和植物器官中的效能210

6.7.1刺激细胞分裂210

6.7.2不定枝的形成211

6.7.3 胚的发生211

6.7.4应用于茎枝培养212

6.7.5作用的特异性212

6.7.6细胞分裂素在茎枝培养方面的特异性212

6.7.7苯脲213

6.7.8温度效应213

6.8腺嘌呤213

6.8.1胚发生和茎枝发生214

6.8.2茎枝培养214

6.8.3作用方式214

6.8.4抑制效应215

6.9细胞分裂素的拮抗剂215

6.10生长素-细胞分裂素的互作216

6.10.1轮廓图解又称等值图217

6.10.2预处理217

6.10.3生长调节剂和细胞周期217

参考文献218

第7章 植物生长调节剂Ⅲ：赤霉素、乙烯、脱落酸，它们的类似物和抑制剂及其他各种化合物223

7.1赤霉素223

7.1.1天然存在和生理活性223

7.1.2 GA3对组培的效果225

7.1.3用于培养分生组织、茎枝和节228

7.1.4抗赤霉素和生长延缓剂230

7.2脱落酸231

7.2.1脱落酸的存在和活性231

7.2.2脱落酸在组培方面的应用233

7.3乙烯235

7.3.1乙烯的生物合成235

7.3.2生物合成的抑制剂236

7.3.3乙烯作用237

7.3.4乙烯溶解度和化学吸附238

7.3.5体外组培时乙烯的产生238

7.3.6乙烯对培养物的效应240

7.3.7其他挥发性物质244

7.4其他信息和信使245

7.4.1多胺类245

7.5类固醇250

7.6植物调节剂（素）和壳梭孢菌素251

7.7系统素251

7.8水杨酸251

7.9氧化氮251

7.10茉莉酮酸252

7.11肌醇252

7.12寡糖精和激发子252

7.13甾醇254

7.14难得的、不常见的调节剂254

7.14.1能禁锢茎尖生长的化合物254

7.14.2调味酸255

7.14.3肉桂酸甲酯和OPE255

7.14.4草甘磷255

7.14.5活性炭255

7.15 未被鉴定的生长因子258

7.15.1创伤反应258

7.16驯化或适应258

7.16.1依赖生长因子259

7.16.2适应性的诱导259

7.16.3产生适应性的原因和效应259

7.16.4遗传调控260

7.16.5适应性的影响261

7.17生长调节剂处理的时间和持续时间261

7.17.1用生长调节剂处理261

7.17.2脉冲处理262

7.17.3胚发生263

7.18用调节剂过分处理263

参考文献264

第8章 发育生物学278

8.1引言278

8.2营养茎枝的形态发生278

8.2.1营养枝顶端分生组织的结构组成278

8.2.2 SAM的特性和结构的分子基础283

8.2.3叶序和叶发育模式286

8.2.4侧生和不定分生组织的发育290

8.3生殖的形态发生293

8.3.1生殖期SAM在结构上的重排294

8.3.2开花时间的控制295

8.3.3花和花序分生组织的定型296

8.3.4花器官的定型296

8.4合子胚的发生298

8.4.1从接合子（受精卵）至成熟胚的形成方式298

8.4.2控制胚发生的基因299

8.4.3植物激素与胚的形成302

8.4.4植物界的无性胚发生302

8.5根的形态发生303

8.5.1根尖分生组织的结构组成303

8.5.2与初生根特征和组织结构相关的基因304

8.5.3侧根和不定根的形成306

8.5.4根和茎定型的问题308

8.6次生分生组织和放射状生长309

8.6.1维管束形成层的起源和功能309

8.6.2木栓形成层的来源和周皮的形成310

8.6.3其他类型的径向生长310

8.7细胞周期310

8.7.1细胞增生、多倍体和发育310

8.7.2细胞周期的分子调控312

8.7.3细胞周期的激素调控315

8.8结束语315

参考文献316

第9章 体细胞胚的发生326

9.1引言326

9.2植物的胚发生326

9.2.1受精327

9.2.2胚发育的各阶段328

9.2.3接合子/原胚发育的不对称分裂328

9.2.4球形期/早期胚发育期中结构的形成329

9.2.5根和茎枝分生组织的建立329

9.2.6成熟330

9.2.7胚柄体系330

9.3胚发育的调控331

9.3.1胚中细胞命运和结局的确定331

9.3.2胚的突变体332

9.3.3胚发育期间基因的表达333

9.4体细胞胚发生的一般概况334

9.4.1胚性培养物的启动335

9.4.2胚性培养物的增生336

9.4.3成熟前的体细胞胚336

9.4.4体细胞胚的成熟336

9.4.5植株的再生338

9.5调控体细胞胚发生的环境因子338

9.5.1胞外蛋白质338

9.5.2阿拉伯半乳聚糖蛋白338

9.5.3脂几丁寡糖339

9.6跟踪体细胞胚发生与发展340

9.6.1遗传定型流程图的构造340

9.6.2被子植物340

9.6.3裸子植物341

9.6.4体细胞胚发生的模型342

参考文献343

第10章 不定的再生347

10.1引言347

10.1.1感受态和定向（型）性348

10.1.2再生与细胞分化348

10.1.3定型的表观遗传学性质349

10.2创伤351

10.2.1分离过程中的创伤351

10.2.2额外受伤352

10.2.3根的形成352

10.3诱导定向（型）性352

10.3.1感受态352

10.3.2定向性354

10.4直接再生355

10.4.1不定芽的起源356

10.5间接再生357

10.5.1根和茎枝的形成是各自独立的357

10.5.2胚发生的出现358

10.5.3直接的体细胞胚发生358

10.5.4间接体细胞胚发生359

10.5.5体细胞胚的细胞起源359

10.5.6单个细胞起源359

10.5.7多胚现象360

10.5.8多细胞起源361

10.5.9胚发生的速率361

10.5.10假珠芽和原球茎362

10.5.11原-胚发生的定向细胞增殖362

10.5.12胚发育的各阶段362

10.5.13发芽364

10.6基因型的效应364

10.6.1基因型的显著效应364

10.7基因的调控366

10.8外植体367

10.8.1外植体组织的年龄368

10.8.2个体发育年龄368

10.8.3植物或器官的年龄368

10.8.4分化程度370

10.8.5外植体的年龄371

10.8.6培养周期371

10.9外植体的性质375

10.9.1类型和位置375

10.10培养方法377

10.10.1接种密度377

10.10.2需条件化因子的论据377

10.10.3营养供应378

10.10.4极性效应378

10.10.5外植体在in vitro条件下的位置效应381

10.11分生组织间的竞争383

10.12发育的调控383

参考文献384

第11章 影响生长和形态发生的母株植物生理因素393

11.1引言393

11.2表观遗传的表现和细胞定型（向）393

11.2.1生长阶段394

11.2.2幼年植物的特征395

11.2.3阶段发育的进程396

11.2.4返老还童397

11.2.5自然恢复398

11.2.6幼年期的诱导398

11.2.7黄化399

11.2.8高温400

11.2.9植物生长调节剂的处理400

11.2.10植物生长阶段对组培的影响400

11.2.11复壮401

11.2.12生根401

11.2.13愈伤培养物401

11.2.14通过体外培养诱发复壮402

11.3斜向性生长402

11.4顶端优势403

11.5休眠404

11.5.1一般规律的例外405

11.5.2温室和培植室内的植物406

11.5.3多年生温带木本植物茎枝的催生406

11.6另外一些处理母株的方法407

11.6.1营养407

11.6.2病害情况407

11.6.3植物的修整407

11.6.4光照408

11.6.5温度408

11.6.6植物生长调节剂的预处理409

11.7结束语410

参考文献410

第12章 物理环境的影响414

12.1培养基的组成成分414

12.1.1生长调节剂415

12.1.2生长调节剂与基因型的互作415

12.2培养基的协调415

12.2.1使用固相或液体培养基415

12.3气体环境419

12.3.1氧张力（分压）和氧化还原势419

12.4生长调节剂426

12.5 CO2426

12.5.1调控生长426

12.6容器的大小427

12.6.1推荐有实效的容器大小427

12.7物理环境427

12.7.1温度427

12.7.2低温处理430

12.8湿度431

12.8.1培养物最适RH431

12.8.2冷却容器底部431

12.8.3在培养瓶外的存活432

12.9光环境的效应432

12.9.1光测量单位432

12.9.2植物需要的光434

12.10光对组培的影响435

12.10.1培植室内光照形式435

12.10.2波长436

12.10.3光合作用440

12.10.4光周期441

12.10.5光照度和辐射度（光强度）442

12.10.6黑暗446

参考文献447

第13章 组培植物的解剖学和形态学456

13.1引言456

13.2体外培养中根的发育457

13.2.1根发育过程中解剖学上的阶段457

13.2.2根-茎界面的解剖学458

13.3叶片的发育和结构459

13.3.1叶肉459

13.3.2表皮和角质层结构460

13.3.3气孔器461

13.4组培植物超度含水性和畸形462

13.4.1体外培养的与自然环境下生长的茎、根、叶在形态发生方面的差别463

13.5结束语466

参考文献466

主题词索引469

植物拉丁学名索引480