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1.概念：植物细胞工程是以植物组织和细胞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、繁殖或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿生产某种物质的过程。利用细胞工程技术已培育出一些大面积推广的品种，女fl：“华双3号”油菜、“京花3号”小麦、“屮花8号”水稻等。2.植物细胞全能性是植物细胞工程的理论基础。植物细胞工程的应用在20世纪60年代就已受到重视，在70年代才进入高潮。第一节植物的细胞和组织培养技术一、培养基及其组成（一）培养基的种类和特点常用的培养基有MS、B5>White、N6

2、>KM-8pSH等,它们的成分见表15-U①MS培养基的无机盐和离子浓度较高，养分平衡，是目前使用最多的培养基。②B5含有较低的钱离子，这个成分可能对很多培养物的生长有抑制作用。③White的无机盐含量较低，适于生根培养。④KM・8p主要用于原生质体培养。⑤N6是花药培养中常用的培养基。（二）培养基的成分培养基中都应包括植物生长必需的16种营养元素和某些生理活性物质，为三大类，即无机营养物、有机物质和植物生长调节物质（表15—2）o二、培养基的配制（一）母液的配制为了减少配制培养基时每次称量药品的麻烦，减少极微量药品在每次称量时误差，一般

3、先配制高浓度的储备液，即母液。1•大量元素可配成10倍母液。2.微量元素因为使用量低，一般配成100倍甚至1000倍母液，使用时每配制1L培养基从母液中取10ml或lml,配制时应注意充分溶解后再依次混合。3.第三种母液即铁盐，铁盐必须单独配制，若与其他元素混合易造成沉淀。一般采用螯合铁，即FeSCU与EDTA钠盐的混合物，一般扩大200倍。4.第四种母液为有机化合物母液，主要是维生素和氨基酸类物质，这类物质不能配成混合母液，一定要分别配成单独的母液，浓度为每毫升含0.kk10mg,使用时根据需要量取。经常使用的培养基的成分见表15—1。5

4、•最后一种母液是激素，每种激素应单独配制母液，其浓度为0.1、0.5ngl.Omg/mlo多种激素难溶于水，配制时应注意溶解次序。IAA、IBA、GA?、玉米素先溶于少量95%酒精，再加水定容；NAA可溶于热水或少量酒精后，再加水定容；2,4・D不溶于水，可用lmol的NaOH溶解后再定容；KT和BA应先溶于少量1molHCl中，然后定容。（二）培养基的配制以配制1L培养基为例，培养基配制方法如下：(1)混合各成分母液。取大量元素母液100ml＞微量元素母液10ml＞铁盐母液5ml于1L烧杯中，依次加入有机成分和激素，并加水至500mlo(

5、2)熔化琼脂:称7〜8g琼脂和所需蔗糖于另一1L烧杯中,加水至500ml,待糖溶解后，加热使琼脂充分熔化。(3)将(1)与(2)混合，搅拌均匀，补水至1000mlo(4)调pH。一般用0.ImolNaOH或1NHC1调pH至所需pH。一般pH调至5・8。(5)分装.将培养基分装于lOOiiil或50ml三角瓶中，每瓶50ml或30ml左右，封口包装。(6)灭菌:一般用1.Ikg/cm2压力，在121°C下灭菌15-20mino(一)消毒剂在接种前，必须使材料完全无菌。取材时应选取植物组织内部无菌的材料。不要有伤口；严格防止病虫；应在睛天取材

6、，最好中午或下午取材。最好选用无菌苗较好。对于难消毒的材料，如有茸毛的、粗糙不平的、地下部的材料等，在消毒前，一般先用肥皂水洗，自来水冲净，在70%酒精或1NHCI中浸30s,再加入消毒剂。(二)无菌操作(三)无菌培养材料接种后移人培养室培养，一般培养室要求非常卫牛，恒温，有理想的光照控制系统,般材料要求25°C左右，晚上一般不应低于20°Co第二节细胞和组织培养与作物育种一、体细胞克隆变异及其育种利用体细胞克隆变异指植物组织和细胞培养物在培养过程屮产生的变异。为了区分来源于体细胞和单倍体细胞的变异，Evans将來自配子体组织的变异称为“配

7、子体克隆变异”，以与体细胞克隆变异区分开。对于遗传变异的分析而言，Orton为了统一术语，引进了R、&、R?等，分别表示再生当代、自交第一代、第二代等，至今这一概念还在广泛应用。(-)体细胞克隆变异的遗传基础1•染色体数目变异①最多见的是多倍体，主要是培养基中使用了细胞分裂素。②从大麦、异源四倍体近缘种及种间杂种的未成熟胚珠形成的愈伤组织及悬浮培养物，均产生了多倍性、非整倍体及染色体重排。③变异的大小与培养状态、年龄、原始材料的倍性及培养时期有关。2•染色体结构变异染色体结构变异似乎是体细胞克隆变异的主要來源：染色体缺失、倒位、重复和易位。

8、3•点突变这类突变可分为多种类型,①一种类型是自发突变。②另一种点突变是诱发突变，培养基屮加入化学诱变剂或进行诱变处理。③第三种点突变是基因的表达及基因放大和衰减。高等植物的某些