第3章 细胞工程1(植物细胞)

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1、《生物工程概论》第三章细胞工程------植物细胞工程CollegeofChemicalEngineering,GuiZhouUniversityOutline§1概述§2植物细胞工程一、植物组织培养二、植物细胞培养三、人工种子四、植物细胞融合1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种——“Potamato”。目前，已得到栽培烟草与野生烟草、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代，获得了有价值的新品系或育种上有用的新材料。白菜甘蓝白菜－

2、甘蓝§1概述一、细胞工程的概念是指在细胞水平上，以细胞生物学理论和技术为基础，结合现代工程技术手段以及其他学科的科学原理和技术，研究、开发和利用细胞的现代生物技术。细胞工程植物组织和细胞培养技术干细胞技术动物组织和细胞培养技术细胞融合技术细胞核移植技术胚胎移植技术细胞工程:P54微生物细胞工程、植物细胞工程和动物细胞工程根据研究对象不同，可将细胞工程分为（一）基本概念及研究进展1.定义植物组织培养：是指将植物机体的某一部分(包括器官、组织等)取出，使其在无菌和人为控制外因（养分、光照、温度、湿度等）条件下进行培养，从而使其分化、发育出整体植株的技术。§2植物细胞工程一、植物组织培养2.

3、研究进展植物组织培养的理论依据主要有两点：19世纪30年代施莱登和施旺提出的细胞学说，即细胞是生物有机体的基本结构单位这一理论，使人们想到并试图应用无菌培养方法来培养植物的离体部分,在人工控制条件下来研究其生长、发育和分化的规律。1902年，德国植物学家Haberlandt提出了植物细胞全能性学说。植物的器官和组织可以不断分割，直至分到单个细胞而不影响细胞增殖的观点。并设想离体细胞具有再生完整植株的潜力。1934年美国的White，利用番茄根建立了第一个活跃生长的无性繁殖系，发现B族维生素对培养的离体根生长具有重要作用。创立了White培养基。1943年White发表了《植物组织培养手

4、册》的专著，使植物组织培养开始成为一门新兴的学科。1939年，Gautheret连续培养胡萝卜根形成层首次成功1948年，Skoog和崔徵通过对烟草茎切段和髓培养组织的研究，确定了腺嘌呤／生长素的比例是控制芽和根形成的主要条件之一。F.Skoog1956年Miller等发现了激动素。控制器官分化的激素模式变为激动素／生长素的比例关系。指出其能有力诱导愈伤组织分化,促进组培发展。1958年，英国科学家Steward等用进行悬浮培养，成功诱导出胚状体并分化为完整的小植株，首次获得植株再生成功。使细胞全能性理论得到证实，这是植物组培的第一次突破。细胞全能性已经分化的体细胞具有使后代细胞形成完

5、整个体的潜能，细胞的这种特性叫做细胞的全能性。生物体的每一个体细胞都包含有该物种所特有的全套遗传信息，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。受精卵的全能性最强。其次是生殖细胞，再次是体细胞在离体时，在一定的营养物质、激素、其他外界条件下，可能表现出全能性，发育成完整的植株。植物组织培养的一般程序：脱分化再分化诱导根、芽顶端分生组织通过悬浮液培养分散成单细胞离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽小植株脱分化再分化植物组织培养胚状体小植株再分化单细胞通过悬浮培养分散成包以人工种皮，形成人工种子1.预备阶段2.诱导去分化阶段3.继代增殖阶段4.生根成芽阶段5.移栽成活阶段（二）植物组织培养

6、的操作技术P56切取形成层无菌接种诱导愈伤组织的形成试管苗的形成培养室移栽诱导去分化阶段再分化预备阶段继代增殖阶段生根成芽阶段移栽成活阶段AMicrosporesisolatedfrombananaanthers.Bar14µm.BDevelopmentofcallusfromanthersafter5monthsoninductionmedium.Bar2mm.CAndrogenicembryosformedoncalli.Bar4mm.DHaploidplantletsregeneratedfromanthers.Bar3cmAssanietal.PlantCellRep2003,

7、21,511–5161.预备阶段（1）选择合适的外植体。选择时应考虑的因素：外植体的选择一般以幼嫩的组织或器官为宜。（2）除去病原菌和杂菌。外植体表面消毒、培养基灭菌---在超净台上接种、灼烧接种工具、在火焰附近操作等外植体自来水多次漂洗消毒剂处理无菌水反复冲洗无菌滤纸吸干由于物种的不同、外植体的差异，组织培养的培养基也是多种多样，但它们通常都包括以下三大类组成成分：①含量丰富的基本成分，如蔗糖或葡萄糖高达每升30g，以及氮、磷、钾、镁等。②微