第十五章 细胞工程与作物育种

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1、第十五章　细胞工程与作物育种参考书目•薛庆善.体外培养的原理与方法.科学出版社.2001•潘瑞枳.植物组织培养.广东高等教育出版社.2001•鄂征.组织培养和分子细胞学技术.北京出版社.2001•许智宏.植物生物技术.上海科学技术出版社.1998•奚元龄，颜昌敬.植物细胞培养手册.农业出版社.1992•胡含，王恒立.植物工程与作物育种.北京工业大学出版社,1990　　植物细胞工程（plantcellengineering)是以植物细胞和组织培养技术为基础发展起来的一门学科。它以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖或人为地

2、使细胞某些生物学特性按人们的意愿产生某种物质的过程。第一节植物的细胞和组织培养技术•植物组织培养（tissueculture）在无菌和人为控制外因的条件下，培养、研究植物组织器官，进而从中分化、发育出整个植株的技术。植物组织培养技术的重要理论基础是植物细胞的全能性——在适宜的条件下，一个来自已分化的根、茎、叶等组织的细胞，经过离体培养可以发育成同其亲本一样的完整植株。Gamborg曾根据所培养的植物材料的不同，把组织培养分为5种类型：•愈伤组织培养•悬浮细胞培养•器官（胚、花药、子房、根和茎等）培养•茎尖分生组织培养•原生质体

3、培养外植体(explant)是指用来进行培养的植物体的某一部分组织的统称。一、培养基及其组成1、培养基的种类和特点（表1-5）培养基是植物组织培养中的主要部分，除了培养材料本身因素外，培养基的种类和成分等直接影响培养材料的生长和发育，应根据培养材料的种类和培养部位选择适宜的培养基。培养基的种类很多，不同的培养基有其不同的特点。基本培养基：MS二、培养基的配制1、配制母液（高浓度储备液）•大量元素－10倍母液•微量元素－100倍或1000倍母液•铁盐母液－200倍•有机化合物母液－0.1、1.0、10mg/ml（分别配制）•激素

4、母液－0.1、0.5、1.0mg/ml（分别配制）2、配制培养基（1）混合各成分母液（2）熔化琼脂（3）将（1）与（2）混合，定容（4）调节PH值（5）分装（6）灭菌（7）放置备用3、无菌操作消毒－无菌操作－无菌培养第二节细胞和组织培养与作物育种一、体细胞克隆变异二、单倍体细胞培养三、幼胚培养四、种质保存五、植物快繁、脱毒六、人工种子生产一、体细胞克隆变异1.概念体细胞变异是指植物组织和细胞培养物在培养过程中产生的变异。变异体（variant）：不加任何选择压力而筛选出的变异个体。突变体（mutant）：经过施加某种选择压力所

5、筛选出的无性系变异。2.组织培养获得变异体或突变体的方法　　（1）组织培养之前的变异及其选择有些变异发生在植株某一部分的细胞中，将这部分变异的细胞从植株上分离下来进行培养，使之再生为植株。例:利用体细胞变异育成非洲菊新品种。体细胞的遗传突变在自然条件下时有发生，将发生变异的体细胞培养再生成植株。在红花品种中选黄花变异系，及在白花品种中选粉红花变异系，均获成功。　（2）组织培养期间的变异及其选择组培过程中对培养物施加某种处理，使之发生变异后进行选择。　　Gengenbach,B.G.（1975）用玉米小斑病的T小种毒素在感病的玉

6、米培养物中进行筛选，经过愈伤组织培养以及毒素的继代培养，最后获得了抗性愈伤组织并诱导出再生植株。选择过程:未成熟胚(授粉后大约10d的幼胚)固体培养基培养愈伤组织培养基中加入毒素继代培养，经几个周期选择抗性愈伤组织诱导再生植株移栽至土壤，生长期间鉴定其抗病性和雄花育性成熟（获得抗病和保持不育性个体）　　（3）组织培养后的选择和鉴定在培养基中加入诱变剂，诱发产生变异，将再生植株种在田间或温室内进行选择，选择出有益的变异类型。这种选择多局限于形态性状，如株型、叶色以及其他可见的性状。二、单倍体细胞培养花药、花粉和小孢子培养优点：•

7、后代快速纯合•提高选择效率•排除杂种优势对后代选择的干扰•创造遗传研究的材料•筛选突变体三、幼胚培养用途：•克服远缘杂种胚的早期败育•提高远缘杂种的成苗率•使种子不育的植株得以繁殖•使胚发育不全的植株获得后代•克服种子休眠•克服柑橘类合子胚不能生长的现象四、种质保存随着社会的发展，人类需求日益多样化，但由于环境的污染、土地被大量开垦，种质资源日渐减少甚至丧失。研究植物物种资源长期稳定的保存方法，一向为国内外所重视。但植物种类繁多，品种更是难以数计，用常规方法保存几乎是不可能的，而组织培养技术使之成为可能。自1975年Nag和S

8、treet首次成功地用超低温保存胡萝卜悬浮培养细胞以来，已对百余种植物材料进行了超低温保存的研究，并发展了快速冷冻法、缓慢降温法、分步降温法、干燥冷冻法等多种降温冷冻保存法。保存的植物材料包括茎尖、芽、胚状体、幼胚、花粉、悬浮培养细胞、原生质体等。优点:(1)在较小空间内便可