第四章 愈伤组织培养
? 主要内容,
? 材料的制备
? 愈伤诱导与分化
? 形态发生
? 愈伤的培养
第一节 植物材料（外植体）的制备
1.一般植物组织都能诱发愈伤组织。
诱导愈伤组织的 成败关键 主要不是实验材料，而
是 培养 条件，其中 激素 的成分和浓度是最重要的
因素。
双子叶植物为最多，单子叶植物 (1990’s)，此外，
裸子植物、蕨类和藓类植物也有诱发成功的例子。
:
2.材料必须完全无菌
微生物 一旦与培养基接触，就迅速繁殖,抑制
愈伤组织的生长。
用 抗菌素 来抑制微生物的生长，在 短时间 有效，
而且抗菌素只能对 一定谱系 中的细菌才产生作
用，该谱系以外的微生物仍然可以大量繁殖。
抗菌素还可能 抑制植物组织的生长 。
得到无菌材料，植物组织必须 先进行消毒 。
有好几种 化学试剂 都能起到 表面消毒 的作
用，试剂的选择及处理 时间的长短 要根据
材料对试剂的敏感性 来决定。
一般都采用在消毒后能很容易去除的药剂。
因为 消毒剂 对植物细胞也有 杀伤作用,若
不去除就会 妨碍 愈伤组织的 发生 。
例如用无菌水 反复冲洗 后可以把大部分药
剂都洗掉，或者能 自动分解变成低毒性 物
质。
本氯酸钠 能分解成为具有杀菌效能的 氯气,然
后就 散失到空气 中。
低浓度的氯化汞 是一种令人满意的消毒剂，只
是 难以去除,故在消毒后必须用大量清水 冲洗
材料。
在材料放入消毒剂之前，先在 乙醇中漂洗 一下，
可以使材料表面弄湿，从而使 消毒剂易于渗入
并杀死微生物。
3.外植体的大小和形态
消毒后的植物材料，即可进行培养。
从 外表均一 的外植体长出的愈伤组织，在开始阶
段是相当 一致的,而从茎、根等器官切段上长出
的则是一个 混杂的 愈伤组织。
有些外植体 外表上看来是由同一类细胞 组成，例
如烟草的髓、胡萝卜的次生韧皮部、菊芋的块茎
等，这些细胞中 DNA的含量有很大差别。这种差
别可能是由于 细胞核中染色体数目的差别，即倍
性不同 所造成的。
接种的外植体的大小和形状并不需要严格限制
不能太小，小于肉眼能见的限度时，细胞分裂可
能难以发生。故一般要求切块的大小要适当。
外植体的 细胞数目多,获得愈伤组织的机会也多。
如果目的仅在于得到愈伤组织,那末将茎的切
段、叶、根、花、果实或种子，或其中的某种
组织切成一片片或一块块放到培养基上就可以
了。
如果要定量地研究愈伤组织的发生,那末外植体
的 大小必须一致, 形状和组成 也要 基本 相同。进
行这类研究常选用 组织块较大的材料,例如胡萝
卜的贮藏根、马铃薯的块茎、菊芋、荷兰防风草
等。这样才能得到 足够数量的、无菌的、一致的、
适合于培养的外植体 。
具体的操作过程：
无菌的块茎或块根，用 钻孔器 钻出一批 同一类薄
壁组织圆柱形的组织，平行排列好。 多把刀片等
距离地固定在一组金属片之间，一次切下去得到
许多个长短一致的圆柱形的外植体。
圆柱形 大量地, 准确地 得到 外形相同 的外植体。
圆柱体的 表面积大,利于组织块和外界 气体和营
养物的交换 。
外植体的 损伤表面分泌物,具有 促进愈伤组织 形
成的能力，因此 表面积越大,产生 分泌物 数量也
越多，愈伤组织的得率也越高。
外植体的体积应尽可能小，从而得到较大数量的
外植体。外植体最小的限度由其亲本 组织细胞的
平均大小来决定 。细胞数目。
例如 菊芋 的细胞比 胡萝卜根次生韧皮部 的细胞
大三倍，一个 3.8毫克的胡萝卜外植体大约包含
25,000个细胞，这样一个外植体是能够成活的。
而同样重量的菊芋外植体，由于细胞大而数目
少，在分离过程中造成损伤往往难以成活。必
须重量达到 8毫克才包含约 20,000个细胞，使
之易于成活。
第四节 愈伤组织的 培养
一、培养基
培养基 一般 包括 大量 元素,微量 元素和一种 碳
水化合物,最常用的碳水化合物是蔗糖。
这样简单的培养基 (基本培养基 )只有很少几种植
物组织能够培养和维持下去，大多数组织需要
添加各种各样的附加物 （完全培养基）,如维
生素、氨基酸、糖醇，生长素、细胞分裂素、
赤霉素、螯合剂如 EDTA、各种营养性的提取物
如椰子汁等。
注意：选用完全已知的 合成化合物,不大主张用
复杂的 天然产物,如酵母提取物、番茄汁、椰子
汁等。
必须强调：
适合于 诱发 愈伤组织的培养基不一定适合于 维持
这些愈伤组织；适合于 液体 培养的培养基也不一
定适合于 固体 培养。
培养基中的 N，大多数都用 硝态氮,只有 MS培
养基和 B5培养基中才用硝态和铵态的混合物。
K的水平在近代的培养基中有逐渐提高的趋势。
有趣的是,各种离子 浓度大为不同 的培养基往
往能使 相同的组织快速生长 。例如 Hildebrandt
培养基与 MS培养基 显著不同,但二者都能培养
烟草的愈伤组织。
?注意：
? 激素的种类和用量的添加
?一般诱导愈伤常添加 2.4-D
二、愈伤的培养方式：
培养分为固体和液体培养两大类。
液体培养又分 静止和振荡培养 的二类。
?继代培养（传代）,愈伤组织在培养基
上生长一段时间后，由于 养分 的枯竭，
水分 的散失，组织 代谢产物 的积累，影
响愈伤组织生长，因此必须将 组织转移
到新的培养基上。
一般在 25-28℃ 下进行固体培养时，每隔 4-
5周 进行一次继代培养。
组织块 较小时,继代培养时可将 整块组织
转移 。组织块较大 时,可先将组织 分成
几小块 再接种。继代培养必须 及时进行,
长期不传代常常由于 代谢产物 的累积，
对组织起 毒害 作用，某些植物愈伤组织
的 褐化现象 即往往由此引起的。褐化的
愈伤组织反复地进行继代培养，可使愈
伤组织恢复活力而迅速生长
? 理论上愈伤组织是可以无限制继代，但
愈伤组织继代次数增加，形态发生能力
逐渐丧失。
? 原因：遗传因素即继代培养中通常出现
染色体紊乱。
REASONS
遗传上表现不稳定：染色体出现多倍
体和非整倍体
? 四、培养条件
? 1、光照：愈伤组织的诱导需弱光或不需
光，分化需光。继代培养一般需光。此
时光对器官的作用是一种诱导反应。
? 2、温度：一般采用 24～ 28℃ 的恒温条件
进行。
? 3、湿度：较大，以免引起培养基干缩。
? 第三节
愈伤组织形态的发生
愈伤组织培养物在某些条件下，可以 再分
化产生不定芽或根的分生组织 甚至是 胚状
体,继之，由这些有结构的组织而发育成
苗或完整小植株 。
一、愈伤组织通过 再分化形成再生植株的
方式,主要有三种 (1)先产生 芽,后在茎的
基部长 根 ； 2)先长 根,再长 芽 ； (3)愈伤组
织的不同部位分别形成根和芽。
二,愈伤组织形成
1,器官的形成
一般愈伤组织开始分化时，由 大小不等 的细胞开始逐渐
形成 大小均匀的细胞,保持 相对稳定 状态。
在分化时，愈伤组织的 表层和内部 都可形成 分生中心 。
芽 多发生在愈伤组织的 表层,属 外起 源。
根 发生在组织的 深处,与整体植株发生类似，是 内起源 。
愈伤组织的 外部形态也随分化而改变,一般由 疏松转向
? 2、体细胞胚的发生
? 愈伤组织 体细胞胚 植株
三、激素对愈伤组织分化的影响
植物生长调节物质在分化过程中的作用是极为
明显的，合适的 植物生长物质配比在器官分化
中起着重要的作用 。
如仙人掌科的金牛掌茎段培养中，当 6-BA加倍
时，茎段的愈伤组织可以 再分化出仔球,而 6-
BA浓度 过高 (150倍 )或 过低 (10倍 )则无仔球形成。
器官分化的植物激素控制理论
大多数植物组织或器官的再生作用符合器官
分化的植物激素控制理论。
生长素与细胞分裂素的 比例小 时则产生 苗,
比例大 时则生 根,而两种激素的比例 适中 时，
则产生无结构的愈伤组织。
愈伤分化
第二节 愈伤组织的诱
导与分化
Callus
? Definition
? Initiation
? Origin
? Callus establishment
? Callus type
一, Definition of callus
Callus consists of an amorphous (无
定形 ) mass of loosely arranged thin-
walled (parenchyma 薄壁 ) cells
Wound callus on the stem
of an Erythrina tree 刺桐树
二,Initiation of callus 愈伤的
萌动
Wounding may result in callus formation at the
cut/damaged ends of stems or roots,Callus
formation has been observed in almost all
groups of living plants.
The initiation of wound callus is a protective
response by the plant; cell division is activated
as a result of changes in the endogenous balance
of the phytohormones,Mechanical injury,
invasion by microbes and insect attack may also
result in callus production.
三,Origin of callus 愈伤的
起源
Callus arises from proliferating cells of the
parent tissue,In culture,callus is initiated by
placing small pieces of the whole plant (explants)
onto a growth-supporting medium under sterile
conditions,Hormones change the metabolism
( 新陈代谢 ) of the cell from quiescent to
metabolically active.
愈伤从增殖的组织细胞中产生, 激素改变细胞
的新陈代谢状态, 从生长静止期到代谢旺盛 。
Callus arising from leaf tissue Callus arising from vascular tissue
From root
From embryo culture
Photo indicating where the
callus (c) arises from
四,Callus establishment – 3
stages
? 从外植体脱分化形成愈伤组织大致可分为三
个时期：起动期 （诱导期）、分裂期和分
化期。
? 三个时期愈伤组织的代谢状况、结构以及细
胞的平均大小都有明显的差别。
Stage 1,Induction（ 诱导期 ）,
诱导期是细胞准备分裂的时期, 是愈伤组织形
成起点 。
外植体细胞在完整植株中随着细胞的 分化过程
而 逐渐 停止分裂, 开始执行它们各自不同的功能 。
外植体细胞一般处于静止状态, 称为 静止细胞 。
※ 特点：在诱导期, 代谢活化了, 细胞内
的合成 代谢迅速 进行, 但是细胞
的 大小 仍然和外植体时一样,
没有多大改变 。
From most kinds of plants callus can be
established relatively easy; in dicots,
monocots,gymnosperms (裸子植物 ),ferns
(蕨类 ) and mosses(苔藓 ),Tissues from many
organs may have the potential to divide and
proliferate on appropriate culture media,
however,some tissues are more predisposed
to rapid cell division than others,
大多数植物容易产生愈伤，
但许多植物趋向于细胞快速分裂
※ 诱导期的长短：
由一系列 内部（植物的种类、生理状况）和外
部（光照、外源激素）因素 决定。
例如菊芋的诱导期有时还不需要 1天，胡萝卜则
要好几天，而菊芋块茎贮藏时间的改变，诱导
期也发生改变。从 11月到次年 4月取菊芋块茎进
行培养，则诱导期从 22小时逐渐延长到 40小时。
故可以从内外因两方面着手，改变诱导期长短
主要外因方面是 添加一些生长物质
Steward等 (1964)用 2,4-D及其 类似的生长调节
物质处理处于 静止状态的组织,看到 RNA的
含量 很快明显地增加 。并且 2,4-D积累在分裂
细胞的核仁中。
Yeoman 和 Mitchell (1970) 指出了 核仁 是生长
物质的 作用部位 。
? Brown（ 1972）认为静止细胞是具有分裂
能力的，只是被存在的一类抑制物质所
阻止，而使其分裂能力不能表现，如果
除去抑制物质，就可恢复分裂能力。若
加入抵消抑制物质影响的外源物质（激
素），细胞就立即进行 DNA复制，全部
细胞进入 S期，并发生同步分裂。
Stage 2,Cell division
分裂期
Active cell division,cells revert to a
meristematic dedifferentiated state,
分裂期,外植体 (explant)中 已分化的活细胞 在
外源激素 的作用下，外植体 外层细胞 出现了分
裂，由于外层细胞的 迅速分裂 使得这些细胞的
体积缩小,逐渐回复到 分生组织状态,因此也
称为 回复变化 。在回复变化时，细胞通过 脱分
化 的起动期而进入 分裂,并开始 形成愈伤组织。
特征：生理生化上分裂期的一个明显特征是 外
层细胞进行分裂,而 中间的细胞不分裂 。另外
还有细胞数目增加，体积变小；细胞核和核仁
增到最大等
? 愈伤组织的特征：细胞分裂
快，结构疏散，缺少有组织
的结构，颜色浅而透明 。
Stage 3,Differentiation
分化期
? Appearance of cellular
differentiation and the expression of
secondary metabolic pathways.
分化期特点, 分化结构的形成过程加速，超过
了回复变化 。外层细胞的分裂逐渐减慢，甚至
停止，为 次生生长所代替,大量 次生结构 出现。
在这时期中 细胞的伸展和分裂处于平衡,故细
胞的 平均大小 往往没有变化。
根据形态变化列出三个时期，实际上它们并不
是严格的，特别是分裂期和分化期。一块培养
组织的细胞既有分裂的又有分化的。
? 愈伤组织的特点：生长旺盛
的愈伤组织一般呈乳黄色或
白色，有光泽；也有浅绿色
或绿色；而老化的愈伤组织
多转变为黄色甚至褐色。
五,Callus types
Callus may be heavily lignified （ 木质化 ） and hard in texture,
whereas others break easily into small fragments
(friable),Different types of Gloriosa callus:
Friable
Hard / lignified callus
Rhizogenic callus
Callus exuding sticky poly-saccharides
根据愈伤质
地划分为：
愈伤组织的质地和物理性状是有明显差异的
有的坚实，有的脆。脆的愈伤组织是悬浮培养生
长的最合适的材料，容易使组织处于分散状态。
White(1956)用 白云杉 愈伤组织做材料,发现坚
实的可以产生脆的变异,但无相反情形发生，用
高浓度的酵母提取物能诱导豌豆愈伤组织变脆。
Blakely和 Steward(1961)指出 单冠毛菊 脆的和坚
实的 愈伤组织间是可以 相互转变,只要改变椰子
汁和萘乙酸的量就能转变类型。
Grant和 Fuller(1968)在 蚕豆根 的愈伤组织中，
也见到有脆与坚实的两种类型并可以 互变 。
愈伤组织的基本解剖学：
基本解剖学 特征明显差异。
菜豆，凡是 脆的 都有大量的 分生组织中心 或 瘤 状
结构，它们被大而 未分化的细胞所分开 ；而 不脆
的类型 很少分化,而且大部分是高度液泡化细胞。
单冠毛菊,脆的 愈伤组织由 松散排列 的细胞组成，
坚实的 愈伤组织是由 堆得很紧 的细胞所组成。
愈伤组织的化学成分：
蚕豆,不脆的愈伤组织有大量的 组成细胞
壁的多糖,以单位干重计，细胞壁的部分
也多；但与果胶物质及半纤维素相比，纤
维素的百分率是低的。无疑，大量的 纤维
素增加 了细胞的 硬度,而 果胶 含量的增加，
保证了细胞紧紧地 粘 在一起而 不易断碎 。
Callus may have a yellow,white,
green or red (anthocyanin 花青苷 )
appearance,
不同颜色的愈伤
总结,From callus to plant
思考题
? 思考题
1.名词解释：愈伤组织 胚状体 脱分化
2.愈伤组织培养对外植体有何要求？
3.愈伤组织形态发生有哪些情况？
4.简述愈伤组织细胞分化。
? 主要内容,
? 材料的制备
? 愈伤诱导与分化
? 形态发生
? 愈伤的培养
第一节 植物材料（外植体）的制备
1.一般植物组织都能诱发愈伤组织。
诱导愈伤组织的 成败关键 主要不是实验材料，而
是 培养 条件，其中 激素 的成分和浓度是最重要的
因素。
双子叶植物为最多，单子叶植物 (1990’s)，此外，
裸子植物、蕨类和藓类植物也有诱发成功的例子。
:
2.材料必须完全无菌
微生物 一旦与培养基接触，就迅速繁殖,抑制
愈伤组织的生长。
用 抗菌素 来抑制微生物的生长，在 短时间 有效，
而且抗菌素只能对 一定谱系 中的细菌才产生作
用，该谱系以外的微生物仍然可以大量繁殖。
抗菌素还可能 抑制植物组织的生长 。
得到无菌材料，植物组织必须 先进行消毒 。
有好几种 化学试剂 都能起到 表面消毒 的作
用，试剂的选择及处理 时间的长短 要根据
材料对试剂的敏感性 来决定。
一般都采用在消毒后能很容易去除的药剂。
因为 消毒剂 对植物细胞也有 杀伤作用,若
不去除就会 妨碍 愈伤组织的 发生 。
例如用无菌水 反复冲洗 后可以把大部分药
剂都洗掉，或者能 自动分解变成低毒性 物
质。
本氯酸钠 能分解成为具有杀菌效能的 氯气,然
后就 散失到空气 中。
低浓度的氯化汞 是一种令人满意的消毒剂，只
是 难以去除,故在消毒后必须用大量清水 冲洗
材料。
在材料放入消毒剂之前，先在 乙醇中漂洗 一下，
可以使材料表面弄湿，从而使 消毒剂易于渗入
并杀死微生物。
3.外植体的大小和形态
消毒后的植物材料，即可进行培养。
从 外表均一 的外植体长出的愈伤组织，在开始阶
段是相当 一致的,而从茎、根等器官切段上长出
的则是一个 混杂的 愈伤组织。
有些外植体 外表上看来是由同一类细胞 组成，例
如烟草的髓、胡萝卜的次生韧皮部、菊芋的块茎
等，这些细胞中 DNA的含量有很大差别。这种差
别可能是由于 细胞核中染色体数目的差别，即倍
性不同 所造成的。
接种的外植体的大小和形状并不需要严格限制
不能太小，小于肉眼能见的限度时，细胞分裂可
能难以发生。故一般要求切块的大小要适当。
外植体的 细胞数目多,获得愈伤组织的机会也多。
如果目的仅在于得到愈伤组织,那末将茎的切
段、叶、根、花、果实或种子，或其中的某种
组织切成一片片或一块块放到培养基上就可以
了。
如果要定量地研究愈伤组织的发生,那末外植体
的 大小必须一致, 形状和组成 也要 基本 相同。进
行这类研究常选用 组织块较大的材料,例如胡萝
卜的贮藏根、马铃薯的块茎、菊芋、荷兰防风草
等。这样才能得到 足够数量的、无菌的、一致的、
适合于培养的外植体 。
具体的操作过程：
无菌的块茎或块根，用 钻孔器 钻出一批 同一类薄
壁组织圆柱形的组织，平行排列好。 多把刀片等
距离地固定在一组金属片之间，一次切下去得到
许多个长短一致的圆柱形的外植体。
圆柱形 大量地, 准确地 得到 外形相同 的外植体。
圆柱体的 表面积大,利于组织块和外界 气体和营
养物的交换 。
外植体的 损伤表面分泌物,具有 促进愈伤组织 形
成的能力，因此 表面积越大,产生 分泌物 数量也
越多，愈伤组织的得率也越高。
外植体的体积应尽可能小，从而得到较大数量的
外植体。外植体最小的限度由其亲本 组织细胞的
平均大小来决定 。细胞数目。
例如 菊芋 的细胞比 胡萝卜根次生韧皮部 的细胞
大三倍，一个 3.8毫克的胡萝卜外植体大约包含
25,000个细胞，这样一个外植体是能够成活的。
而同样重量的菊芋外植体，由于细胞大而数目
少，在分离过程中造成损伤往往难以成活。必
须重量达到 8毫克才包含约 20,000个细胞，使
之易于成活。
第四节 愈伤组织的 培养
一、培养基
培养基 一般 包括 大量 元素,微量 元素和一种 碳
水化合物,最常用的碳水化合物是蔗糖。
这样简单的培养基 (基本培养基 )只有很少几种植
物组织能够培养和维持下去，大多数组织需要
添加各种各样的附加物 （完全培养基）,如维
生素、氨基酸、糖醇，生长素、细胞分裂素、
赤霉素、螯合剂如 EDTA、各种营养性的提取物
如椰子汁等。
注意：选用完全已知的 合成化合物,不大主张用
复杂的 天然产物,如酵母提取物、番茄汁、椰子
汁等。
必须强调：
适合于 诱发 愈伤组织的培养基不一定适合于 维持
这些愈伤组织；适合于 液体 培养的培养基也不一
定适合于 固体 培养。
培养基中的 N，大多数都用 硝态氮,只有 MS培
养基和 B5培养基中才用硝态和铵态的混合物。
K的水平在近代的培养基中有逐渐提高的趋势。
有趣的是,各种离子 浓度大为不同 的培养基往
往能使 相同的组织快速生长 。例如 Hildebrandt
培养基与 MS培养基 显著不同,但二者都能培养
烟草的愈伤组织。
?注意：
? 激素的种类和用量的添加
?一般诱导愈伤常添加 2.4-D
二、愈伤的培养方式：
培养分为固体和液体培养两大类。
液体培养又分 静止和振荡培养 的二类。
?继代培养（传代）,愈伤组织在培养基
上生长一段时间后，由于 养分 的枯竭，
水分 的散失，组织 代谢产物 的积累，影
响愈伤组织生长，因此必须将 组织转移
到新的培养基上。
一般在 25-28℃ 下进行固体培养时，每隔 4-
5周 进行一次继代培养。
组织块 较小时,继代培养时可将 整块组织
转移 。组织块较大 时,可先将组织 分成
几小块 再接种。继代培养必须 及时进行,
长期不传代常常由于 代谢产物 的累积，
对组织起 毒害 作用，某些植物愈伤组织
的 褐化现象 即往往由此引起的。褐化的
愈伤组织反复地进行继代培养，可使愈
伤组织恢复活力而迅速生长
? 理论上愈伤组织是可以无限制继代，但
愈伤组织继代次数增加，形态发生能力
逐渐丧失。
? 原因：遗传因素即继代培养中通常出现
染色体紊乱。
REASONS
遗传上表现不稳定：染色体出现多倍
体和非整倍体
? 四、培养条件
? 1、光照：愈伤组织的诱导需弱光或不需
光，分化需光。继代培养一般需光。此
时光对器官的作用是一种诱导反应。
? 2、温度：一般采用 24～ 28℃ 的恒温条件
进行。
? 3、湿度：较大，以免引起培养基干缩。
? 第三节
愈伤组织形态的发生
愈伤组织培养物在某些条件下，可以 再分
化产生不定芽或根的分生组织 甚至是 胚状
体,继之，由这些有结构的组织而发育成
苗或完整小植株 。
一、愈伤组织通过 再分化形成再生植株的
方式,主要有三种 (1)先产生 芽,后在茎的
基部长 根 ； 2)先长 根,再长 芽 ； (3)愈伤组
织的不同部位分别形成根和芽。
二,愈伤组织形成
1,器官的形成
一般愈伤组织开始分化时，由 大小不等 的细胞开始逐渐
形成 大小均匀的细胞,保持 相对稳定 状态。
在分化时，愈伤组织的 表层和内部 都可形成 分生中心 。
芽 多发生在愈伤组织的 表层,属 外起 源。
根 发生在组织的 深处,与整体植株发生类似，是 内起源 。
愈伤组织的 外部形态也随分化而改变,一般由 疏松转向
? 2、体细胞胚的发生
? 愈伤组织 体细胞胚 植株
三、激素对愈伤组织分化的影响
植物生长调节物质在分化过程中的作用是极为
明显的，合适的 植物生长物质配比在器官分化
中起着重要的作用 。
如仙人掌科的金牛掌茎段培养中，当 6-BA加倍
时，茎段的愈伤组织可以 再分化出仔球,而 6-
BA浓度 过高 (150倍 )或 过低 (10倍 )则无仔球形成。
器官分化的植物激素控制理论
大多数植物组织或器官的再生作用符合器官
分化的植物激素控制理论。
生长素与细胞分裂素的 比例小 时则产生 苗,
比例大 时则生 根,而两种激素的比例 适中 时，
则产生无结构的愈伤组织。
愈伤分化
第二节 愈伤组织的诱
导与分化
Callus
? Definition
? Initiation
? Origin
? Callus establishment
? Callus type
一, Definition of callus
Callus consists of an amorphous (无
定形 ) mass of loosely arranged thin-
walled (parenchyma 薄壁 ) cells
Wound callus on the stem
of an Erythrina tree 刺桐树
二,Initiation of callus 愈伤的
萌动
Wounding may result in callus formation at the
cut/damaged ends of stems or roots,Callus
formation has been observed in almost all
groups of living plants.
The initiation of wound callus is a protective
response by the plant; cell division is activated
as a result of changes in the endogenous balance
of the phytohormones,Mechanical injury,
invasion by microbes and insect attack may also
result in callus production.
三,Origin of callus 愈伤的
起源
Callus arises from proliferating cells of the
parent tissue,In culture,callus is initiated by
placing small pieces of the whole plant (explants)
onto a growth-supporting medium under sterile
conditions,Hormones change the metabolism
( 新陈代谢 ) of the cell from quiescent to
metabolically active.
愈伤从增殖的组织细胞中产生, 激素改变细胞
的新陈代谢状态, 从生长静止期到代谢旺盛 。
Callus arising from leaf tissue Callus arising from vascular tissue
From root
From embryo culture
Photo indicating where the
callus (c) arises from
四,Callus establishment – 3
stages
? 从外植体脱分化形成愈伤组织大致可分为三
个时期：起动期 （诱导期）、分裂期和分
化期。
? 三个时期愈伤组织的代谢状况、结构以及细
胞的平均大小都有明显的差别。
Stage 1,Induction（ 诱导期 ）,
诱导期是细胞准备分裂的时期, 是愈伤组织形
成起点 。
外植体细胞在完整植株中随着细胞的 分化过程
而 逐渐 停止分裂, 开始执行它们各自不同的功能 。
外植体细胞一般处于静止状态, 称为 静止细胞 。
※ 特点：在诱导期, 代谢活化了, 细胞内
的合成 代谢迅速 进行, 但是细胞
的 大小 仍然和外植体时一样,
没有多大改变 。
From most kinds of plants callus can be
established relatively easy; in dicots,
monocots,gymnosperms (裸子植物 ),ferns
(蕨类 ) and mosses(苔藓 ),Tissues from many
organs may have the potential to divide and
proliferate on appropriate culture media,
however,some tissues are more predisposed
to rapid cell division than others,
大多数植物容易产生愈伤，
但许多植物趋向于细胞快速分裂
※ 诱导期的长短：
由一系列 内部（植物的种类、生理状况）和外
部（光照、外源激素）因素 决定。
例如菊芋的诱导期有时还不需要 1天，胡萝卜则
要好几天，而菊芋块茎贮藏时间的改变，诱导
期也发生改变。从 11月到次年 4月取菊芋块茎进
行培养，则诱导期从 22小时逐渐延长到 40小时。
故可以从内外因两方面着手，改变诱导期长短
主要外因方面是 添加一些生长物质
Steward等 (1964)用 2,4-D及其 类似的生长调节
物质处理处于 静止状态的组织,看到 RNA的
含量 很快明显地增加 。并且 2,4-D积累在分裂
细胞的核仁中。
Yeoman 和 Mitchell (1970) 指出了 核仁 是生长
物质的 作用部位 。
? Brown（ 1972）认为静止细胞是具有分裂
能力的，只是被存在的一类抑制物质所
阻止，而使其分裂能力不能表现，如果
除去抑制物质，就可恢复分裂能力。若
加入抵消抑制物质影响的外源物质（激
素），细胞就立即进行 DNA复制，全部
细胞进入 S期，并发生同步分裂。
Stage 2,Cell division
分裂期
Active cell division,cells revert to a
meristematic dedifferentiated state,
分裂期,外植体 (explant)中 已分化的活细胞 在
外源激素 的作用下，外植体 外层细胞 出现了分
裂，由于外层细胞的 迅速分裂 使得这些细胞的
体积缩小,逐渐回复到 分生组织状态,因此也
称为 回复变化 。在回复变化时，细胞通过 脱分
化 的起动期而进入 分裂,并开始 形成愈伤组织。
特征：生理生化上分裂期的一个明显特征是 外
层细胞进行分裂,而 中间的细胞不分裂 。另外
还有细胞数目增加，体积变小；细胞核和核仁
增到最大等
? 愈伤组织的特征：细胞分裂
快，结构疏散，缺少有组织
的结构，颜色浅而透明 。
Stage 3,Differentiation
分化期
? Appearance of cellular
differentiation and the expression of
secondary metabolic pathways.
分化期特点, 分化结构的形成过程加速，超过
了回复变化 。外层细胞的分裂逐渐减慢，甚至
停止，为 次生生长所代替,大量 次生结构 出现。
在这时期中 细胞的伸展和分裂处于平衡,故细
胞的 平均大小 往往没有变化。
根据形态变化列出三个时期，实际上它们并不
是严格的，特别是分裂期和分化期。一块培养
组织的细胞既有分裂的又有分化的。
? 愈伤组织的特点：生长旺盛
的愈伤组织一般呈乳黄色或
白色，有光泽；也有浅绿色
或绿色；而老化的愈伤组织
多转变为黄色甚至褐色。
五,Callus types
Callus may be heavily lignified （ 木质化 ） and hard in texture,
whereas others break easily into small fragments
(friable),Different types of Gloriosa callus:
Friable
Hard / lignified callus
Rhizogenic callus
Callus exuding sticky poly-saccharides
根据愈伤质
地划分为：
愈伤组织的质地和物理性状是有明显差异的
有的坚实，有的脆。脆的愈伤组织是悬浮培养生
长的最合适的材料，容易使组织处于分散状态。
White(1956)用 白云杉 愈伤组织做材料,发现坚
实的可以产生脆的变异,但无相反情形发生，用
高浓度的酵母提取物能诱导豌豆愈伤组织变脆。
Blakely和 Steward(1961)指出 单冠毛菊 脆的和坚
实的 愈伤组织间是可以 相互转变,只要改变椰子
汁和萘乙酸的量就能转变类型。
Grant和 Fuller(1968)在 蚕豆根 的愈伤组织中，
也见到有脆与坚实的两种类型并可以 互变 。
愈伤组织的基本解剖学：
基本解剖学 特征明显差异。
菜豆，凡是 脆的 都有大量的 分生组织中心 或 瘤 状
结构，它们被大而 未分化的细胞所分开 ；而 不脆
的类型 很少分化,而且大部分是高度液泡化细胞。
单冠毛菊,脆的 愈伤组织由 松散排列 的细胞组成，
坚实的 愈伤组织是由 堆得很紧 的细胞所组成。
愈伤组织的化学成分：
蚕豆,不脆的愈伤组织有大量的 组成细胞
壁的多糖,以单位干重计，细胞壁的部分
也多；但与果胶物质及半纤维素相比，纤
维素的百分率是低的。无疑，大量的 纤维
素增加 了细胞的 硬度,而 果胶 含量的增加，
保证了细胞紧紧地 粘 在一起而 不易断碎 。
Callus may have a yellow,white,
green or red (anthocyanin 花青苷 )
appearance,
不同颜色的愈伤
总结,From callus to plant
思考题
? 思考题
1.名词解释：愈伤组织 胚状体 脱分化
2.愈伤组织培养对外植体有何要求？
3.愈伤组织形态发生有哪些情况？
4.简述愈伤组织细胞分化。
