第5章 植物生物技

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1、第4页共4页第5章　植物生物技术在农业上的应用教学目的要求o①了解植物生物技术在农业领域的广泛的应用o②了解生物技术在植物育种、快繁脱毒、人工种子生产及次生代谢物生产等方面的应用价值o教学内容（3学时）o①植物组织培养在农业上的应用（1学时）o②植物人工种子的研制（1学时）o③植物细胞培养及次生代谢物的生产（0.5学时）o④植物转基因育种（0.5学时）第1节　植物组织培养在农业上的应用o1.1农作物的快繁与脱毒o1.1.1作物的快速繁殖技术o概念：o特点：o主要适用于（1）难繁/濒危植物。（2）有性方法难以保持品种特性的异

2、花授粉植物，如油棕、猕猴桃、非洲菊等。（3）需要去除病毒的植物。（4）原种很少，生产上又急需推广的植物。快速繁殖过程o快速繁殖过程一般包括四个阶段，即无菌培养物的建立、芽的增殖、诱导生根和试管苗的移植。o⑴无菌培养物的建立o⑵芽的诱导及扩大化繁殖（增殖）o⑶根的诱导o⑷移栽1.1.2农作物脱毒技术o（1）病毒在植物上的危害o（2）意义o（3）植物脱毒技术o①热处理脱毒o②茎尖培养脱毒:生长点（约0.1-1MM区域）几乎不含或含病毒很少。分生区域内无维管束，病毒只能通过胞间连丝传递，赶不上细胞不断分裂和活跃的生长速度。o③愈

3、伤组织培养脱毒o④化学疗法脱毒o第2节　植物人工种子的研制o人工种子即人为制造的种子，它是一种含有植物胚状体或芽、营养成分、激素以及其他成分的人工胶囊。o1人工种子的构成第4页共4页o①人工种皮o②人工胚乳o③胚状体2人工种子的特点o2.1人工种子的优点：o①可以不受环境因素制约，一年四季进行工厂化生产；o②由于胚状体是经人工无性繁育产生，因此有利于保存该种系的优良性状；o③与试管苗相比，人工种子成本更低，更适机械化播种。o④可根据需要在人工胚乳中添加适量的营养物、激素、农药、抗生素、除草剂等，以利于胚状体的健康生长。o2

4、.2人工种子的缺点：o虽然人工种子的研制历经二十几年已经取得了长足的进展，但是仍有一些关键技术尚未攻克。o①人工种皮的性能尚不尽人意；o②还未找到一种符合多数物种需要的人工胚乳；o③胚状体如何让它处于健康的休眠状态；o④人工种子怎样做到既延长其保存时间又不明显降低萌发率等。o不过有理由相信，不久的将来，人类终将摆脱大自然的羁绊，实现工厂化生产植物种子的目标。3人工种子的制备o⑴胚状体的制备及其同步生长o诱导胚状体的同步化生长成了制备人工种子的核心问题。o⑵人工胚乳的制备o⑶人工种子包被o繁殖体的预处理（脱水干燥和强制休眠）

5、→繁殖体的包埋(海藻酸钠作包埋介质)→贮存与萌发第3节　植物细胞及次生代谢物的生产◆植物细胞次生代谢物质来源丰富o李时珍(1593)编篆的巨著《本草纲目》中所开列1892种药物绝大多数是植物。◆代谢物质工业化植物细胞培养系统主要有两大类：悬浮细胞培养系统和固定化细胞培养系统。前者适于大量快速地增殖细胞，但往往不利于次生代谢物的积累；后者则相反，细胞生长缓慢而次生代谢物含量相对较高。1细胞悬浮培养o1.1定义第4页共4页o1.2基本过程：o外植体（幼胚、胚轴、子叶等）→培养基→愈伤组织（松散性好、增殖快、再生能力强）或酶解物

6、→震荡培养→大量植物细胞→次生代谢产物o1.3悬浮培养优点：2植物悬浮培养系统：o封闭式培养系统P312o该系统由培养罐及四根导管连通辅助设备构成，经蒸汽灭菌后接人目的培养物，以无菌压缩空气进行搅拌。当营养耗尽，细胞数目不再增加且次生代谢物达一定浓度时，收获细胞，提取产物。他们用此系统成功地培养了银杏、冬青、黑麦草和蔷薇等细胞。o本系统的突出优点是结构简单，易于操作。但它的生产效率不够高，次生代谢物的累积量也较少。o机械搅拌式培养系统（补充）机械搅拌式生物反应器通常是在微生物发酵罐的基础上改进设计的，根据植物细胞的特性，其

7、设备要求在微生物发酵罐的基础上作如下改进：搅拌装置要减少剪切，一般改叶轮式为螺旋式；因为植物细胞生长周期长，需要随时补充水分和营养，因此必须设计加液装置；由于植物细胞的生理活动需要新鲜空气，且细胞代谢也可能产生有害气体，所以必须设计通气装置；为便于取样观察，一般还设计有取样口。3固定化细胞培养o3.1定义：o固定化细胞：指固定在载体上，在一定的空间范围内进行生命活动的细胞。细胞生长分裂旺盛时，次生代谢物产量低。采用固相培养，将细胞培养在惰性基质中，细胞生长缓慢，可提高次生代谢物质的产量3.2.植物细胞固定化的方法o①吸附法

8、o②包埋法o包埋式固定化培养系统：支持物多采用琼脂、琼脂糖、藻酸盐、聚丙烯酰胺等；o附着式固定化培养系统：支持物采用尼龙网、聚氨酯泡沫、中空纤维等材料。4固定化植物细胞培养系统o4.1平床培养系统o本系统由培养床、贮液罐及蠕动泵组成(图11-4)。新鲜的细胞被固定在床底部由聚丙烯等材料编织成的无菌平垫上