第1節(jié)

植物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)賀老師第2章細(xì)胞工程

細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法,通過細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平上的操作,有目的地獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。原理和方法操作水平目的分類細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)細(xì)胞器、細(xì)胞或組織獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品動物細(xì)胞工程和植物細(xì)胞工程什么是細(xì)胞工程?p31

從古至今，我國人民都把蘭花看作高潔、典雅的象征，很多人喜歡蘭花。①蘭花種子通常發(fā)育不全，在自然條件下萌發(fā)率極低；②傳統(tǒng)分株繁殖的方法又存在繁殖周期長，繁殖率低等問題，

如果靠自然繁殖，蘭花的價格可想而知了。如何能讓名貴的蘭花大量、快速地繁殖，從而走入尋常百姓家呢？問題探討1500萬/株葉子花瓣花粉細(xì)胞新的植物體細(xì)胞的全能性播種扦插一般情況下：一定條件下：新的植物體人工栽培植物的方法細(xì)胞經(jīng)

后，仍然具有產(chǎn)生

或分化成其他

的潛能，即細(xì)胞具有全能性。高度分化的細(xì)胞仍含有該物種的全部遺傳信息，具有發(fā)育成完整個體所需要的全套基因。（1）定義：（3）原因：分裂和分化完整生物體各種細(xì)胞細(xì)胞的全能性（4）全能性大小比較：①按細(xì)胞分化程度比：②按細(xì)胞分裂能力比：③不同類型細(xì)胞的全能性：④不同生物細(xì)胞的全能性：全能性：分化程度低的＞分化程度高的全能性：分裂能力強的＞分裂能力弱的受精卵＞生殖細(xì)胞（如精子、卵細(xì)胞）＞體細(xì)胞植物細(xì)胞＞動物細(xì)胞細(xì)胞→完整個體或其他各種細(xì)胞（2）體現(xiàn)全能性的標(biāo)志：思考：是不是所有的活細(xì)胞都具有全能性？不是，例如哺乳動物成熟的紅細(xì)胞、植物成熟的篩管細(xì)胞。（均無細(xì)胞核，無遺傳物質(zhì)）種子發(fā)育成植株體現(xiàn)了全能性了嗎？沒有，植物種子種的胚已完成了早期發(fā)育，相當(dāng)于新植物體的幼體（已經(jīng)是一個幼小的完整個體），沒有體現(xiàn)出細(xì)胞具有發(fā)育成完整植株的潛能。細(xì)胞具有的全能性一定能表現(xiàn)出來嗎？不一定，例如動物的體細(xì)胞（動物細(xì)胞具有全能性，但目前只有細(xì)胞核能體現(xiàn)全能性）細(xì)胞的全能性生長點葉原基芽軸芽原基枝芽結(jié)構(gòu)示意圖葉原基的細(xì)胞只能發(fā)育為葉芽原基的細(xì)胞只能發(fā)育為芽④芽原基發(fā)育為芽，葉原基發(fā)育為葉體現(xiàn)了全能性嗎？

生物體內(nèi)所有細(xì)胞都能表現(xiàn)出全能性嗎？（5）細(xì)胞沒有體現(xiàn)全能性的原因：在特定的時間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會選擇性表達(dá)。沒有體現(xiàn)全能性，因為葉原基的細(xì)胞只能發(fā)育為葉，未發(fā)育成完整植株或其他各種細(xì)胞。(6)表現(xiàn)出全能性的條件：潛能怎么才能表現(xiàn)出來呢？1958年Steward利用胡蘿卜韌皮部誘導(dǎo)分化產(chǎn)生了胚狀體，這是人類第一次獲得了人工胚狀體，并獲得個體植株。植物組織培養(yǎng)技術(shù)①離體②一定的營養(yǎng)物質(zhì)、植物激素③適宜的溫度、pH等外界條件④無菌環(huán)境細(xì)胞的全能性植物組織培養(yǎng)外植體有絲分裂植物細(xì)胞的全能性是指將

的植物器官、組織或細(xì)胞等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成

的技術(shù)。①生殖方式：無性生殖②分裂方式：③原理：④植物組織培養(yǎng)成功的關(guān)鍵：離體完整植株無菌操作1概念2植物組織培養(yǎng)的流程植物組織培養(yǎng)接種外植體脫分化誘導(dǎo)愈傷組織無組織結(jié)構(gòu)、松散的薄壁細(xì)胞團(tuán)離體條件下已分化的細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)，失去特有的結(jié)構(gòu)和功能，重新獲得分裂能力誘導(dǎo)生芽再分化愈傷組織能重新分化成芽、根等器官誘導(dǎo)生根移栽成活3決定植物脫分化、再分化的關(guān)鍵因素外植體愈傷組織試管苗完整植株脫分化芽、根等再分化關(guān)鍵激素生長素和細(xì)胞分裂素結(jié)果比值≈1比值＜1比值＞1促進(jìn)芽的分化促進(jìn)根的分化促進(jìn)愈傷組織的形成生長素用量細(xì)胞分裂素用量細(xì)胞分裂素生長素

芽分化愈傷組織根分化如何誘導(dǎo)離體的植物器官、組織或細(xì)胞等脫分化和再分化？生長素作用：用于誘導(dǎo)細(xì)胞的

和

的分化；細(xì)胞分裂素作用：促進(jìn)組織細(xì)胞的分裂或促進(jìn)

的分化。伸長生長根芽巧記：生根分芽中愈傷4脫分化與再分化的比較植物組織培養(yǎng)接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根移栽成活脫分化再分化脫分化再分化過程分裂、分化結(jié)果需要條件有分裂，無分化有分裂，有分化形成愈傷組織形成根、芽a.離體、適宜的營養(yǎng)c.生長素與細(xì)胞分裂素的比例適中d.一般不需光（有光易形成維管組織，不易形成愈傷組織）a.離體、適宜的營養(yǎng)c.生長素與細(xì)胞分裂素的比例高或低誘導(dǎo)生根或生芽d.光照（誘導(dǎo)葉綠素的合成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用）外植體→愈傷組織愈傷組織→幼苗植物組織培養(yǎng)

作為碳源提供能量植物可少量吸收，調(diào)節(jié)滲透壓葡萄糖和果糖在與蔗糖提供相同數(shù)量碳源的前提下，其造成的滲透壓可能過高。培養(yǎng)基名稱：

；物理性質(zhì)：

；碳源：

。MS培養(yǎng)基

固體培養(yǎng)基有機碳源（蔗糖）5植物組織培養(yǎng)常用的培養(yǎng)基配方p116問題1：植物是自養(yǎng)生物，為什么用于植物組織培養(yǎng)的MS培養(yǎng)基中需要加入有機物作為碳源？

通常植物體本身進(jìn)行光合作用產(chǎn)生糖類，不需要外部供給糖，但植物組織培養(yǎng)利用的是離體組織或細(xì)胞，在其脫分化過程中不能進(jìn)行光合作用合成糖類，因此必須在培養(yǎng)基中添加糖類，作為碳源和能源物質(zhì)，同時維持細(xì)胞的滲透壓。問題2：同微生物培養(yǎng)基的配方相比，MS培養(yǎng)基的配方有哪些明顯的不同？微生物培養(yǎng)基以有機營養(yǎng)為主。與微生物的培養(yǎng)不同，MS培養(yǎng)基則需提供大量無機營養(yǎng)，含有植物生長必需的大量元素和微量元素，還需要添加植物激素。5植物組織培養(yǎng)常用的培養(yǎng)基配方p116【探究?實踐】菊花的組織培養(yǎng)p35-37①外植體：幼嫩的菊花莖段(細(xì)胞分裂能力強，容易誘導(dǎo)形成愈傷組織)②體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精：對手、超凈工作臺、外植體進(jìn)行消毒③質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%左右的次氯酸鈉溶液：對外植體進(jìn)行消毒④無菌水：清洗外植體外植體脫分化愈傷組織再分化根芽等試管苗完整植株移栽1過程2材料用具3方法步驟（1）消毒①雙手和超凈工作臺臺面:用酒精擦拭②外植體:（2）外植體切段:外植體置于無菌的培養(yǎng)皿中→用無菌濾紙吸去表面水分→用解剖刀將外植體切成0.5～1cm長的小段消毒與無菌水沖洗酒精30S無菌水洗2-3次次氯酸鈉溶液30min2-3次無菌水洗（3）接種外植體:

在超凈工作臺酒精燈火焰旁，將外植體的1/3～1/2插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)瓶上作好標(biāo)記。注意：接種時注意外植體的方向，不要倒插。

（將“形態(tài)學(xué)上端”朝上）接種切割防止雜菌生長：①雜菌與培養(yǎng)物競爭（種間競爭）營養(yǎng)；

②產(chǎn)生有害物質(zhì)危害培養(yǎng)物。3方法步驟（4）誘導(dǎo)愈傷組織（脫分化）提供營養(yǎng)、調(diào)節(jié)滲透壓①生長素、細(xì)胞分裂素比例≈1：1

②提供有機碳源（蔗糖）有光時，往往容易形成導(dǎo)管和篩管等，而不易形成愈傷組織。培養(yǎng)基：①一般不需要光照②培養(yǎng)溫度：

培養(yǎng)條件：18-220C有利于促進(jìn)愈傷組織的形成誘導(dǎo)生根3方法步驟（5）誘導(dǎo)生芽、生根（再分化）②接種到誘導(dǎo)生芽培養(yǎng)基①培養(yǎng)15?20d后③接種到誘導(dǎo)生根培養(yǎng)基生長素：細(xì)胞分裂素＜1該過程每日需要給予適當(dāng)時間和強度的光照（有利于葉綠素的形成，促進(jìn)光合作用）。思考1：再分化需要避光嗎？為什么？思考2：為什么要先誘導(dǎo)生芽，再誘導(dǎo)生根呢？①根的質(zhì)地較硬，更換培養(yǎng)基時可能會導(dǎo)致根的損傷或斷裂②先生芽有利于導(dǎo)管、篩管等的對接和形成，為后續(xù)生根過程中物質(zhì)的運輸和分配提供便利。誘導(dǎo)出芽生長素：細(xì)胞分裂素＞13方法步驟（6）移栽培養(yǎng)：移栽前先打開封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長幾日。用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基后，將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長壯后再移栽入土。①煉苗：②移栽：4實驗結(jié)果分析與評價（1）接種3～4d后，檢查外植體的生長情況，統(tǒng)計有多少外植體被污染，有多少能正常生長，試分析它們被污染的原因。培養(yǎng)基、接種工具滅菌不徹底；外植體消毒不徹底；操作過程不符合無菌操作要求等。被污染的外植體（3）若想探究生長素與細(xì)胞分裂素的使用比例對植物組織培養(yǎng)的影響，則應(yīng)如何設(shè)計對照實驗？①

空白對照：不加任何激素；②

實驗組1：生長素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值≈1；③

實驗組2：生長素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值＞1；④

實驗組3：生長素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值＜1。4實驗結(jié)果分析與評價①培養(yǎng)基的滅菌（高壓蒸汽滅菌）②外植體的消毒（酒精、次氯酸鈉）③接種的無菌操作（酒精、酒精燈——灼燒）④無菌箱中的培養(yǎng)；⑤移栽到消過毒的環(huán)境中生存一段時間。（2）在整個操作過程中，是如何來實現(xiàn)無菌環(huán)境的？5特殊的植物組織培養(yǎng)——花藥離體培養(yǎng)生殖方式為特殊的

生殖，培養(yǎng)過程中

分裂花藥試管苗脫分化再分化愈傷組織單倍體：植株矮小、高度不育秋水仙素誘導(dǎo)新品種有性只涉及有絲思考：經(jīng)秋水仙素加倍之后，獲得的植株一般為

，一定嗎？

。純合子不一定如若花藥是Aa，染色體加倍后得到的是AAaa（雜合子）器官發(fā)生途徑胚狀體途徑胚狀體：離體培養(yǎng)條件下，沒有經(jīng)過受精過程，但經(jīng)過胚胎發(fā)育過程形成的胚狀類似物，因而統(tǒng)稱為體細(xì)胞胚或胚狀體。（移栽到大田）外植體脫分化愈傷組織再分化生芽生根或胚狀體生長發(fā)育試管苗6拓展：植物組織培養(yǎng)的兩種途徑1.A、B過程分別為

。C是

。

A過程細(xì)胞分裂方式是

，

B過程細(xì)胞分裂方式是

,同時也進(jìn)行

。A過程一般

光照；B過程需要光照，因為

。2.影響A、B過程的關(guān)鍵因素是