细胞工程_植物组织和细胞培养.ppt

第一节 植物组织与细胞培养原理 第二节 植物离体无性繁殖 第三节 无病毒植物培养 第四节 植物细胞培养 第五节 植物突变体的获得 植物组织与细胞培养的定义 定义：从植物体分离植物的器官、组织或细胞，在无菌条件下接种于人工配制的培养基上，使其细胞分裂、增殖、分化、发育，直至形成完整植株的过程。 始于20世纪60年代 理论基础：植物细胞具有全能性。 研究意义和应用前景 组织分化与形态建成等理论问题 快速繁殖与去除病毒 花药培养与单倍体育种 幼胚培养与试管受精 抗性突变体的筛选与体细胞无性系变异 悬浮细胞培养与次生物质生产 超低温种质保存 第一节 植物组织与细胞培养原理 一、植物细胞全能性及分化 (一)植物细胞全能性 (二)植物细胞分化 (三)离体条件下植物细胞的分化 二、植物体细胞胚胎发生 (一)胚状体发生特点 (二)胚状体发生途径 (三)体细胞胚胎的起源 (四)体细胞胚胎的生殖隔离 (五)体细胞胚胎的遗传稳定性和变异性 （一）植物细胞全能型 1902 Haberlandt German Botanist the father of plant tissue culture was given credit for the idea of totipotency 1958年，美国Steward和德国Reinert等从胡萝卜根组织单细胞悬浮培养中获得了再生植株，给细胞全能性理论以科学的论证。 发现胚状体(embryoid)或体细胞胚(somatic embryo): 体细胞在形态上可转变为与合子胚(zygotic embryo)相似的结构，其发育过程也与合子胚类似，因而称为胚状体(embryoid)。 体细胞胚胎发生是细胞全能性表达最完全的一种方式。 植物细胞全能性定义* 植物细胞全能性是指每个活细胞都具有该植物的全套遗传信息，与合子一样，具备发育成完整植株的潜能 细胞全能性的实现通过三个途径：A循环(生命周期)，B循环(细胞周期)，C循环(组织培养周期)。 （二）植物细胞分化 在细胞出现形态结构的分化之前，生理生化的分化早已发生和进行了。 细胞分化本质是基因差别表达的结果。 表现为：内部生理变化和外部形态变化。 普遍存在于植物界。 低等植物细胞分化现象 藻类植物： 单细胞植物体无分化。多细胞植物体自绿藻门空球藻属开始出现营养作用与繁殖作用的细胞分化。海带：内部有表皮、皮层、髓细胞的分化，外形也有带片、柄、假根的分化。 细菌：营养细胞和芽孢。 真菌：性别差异孢子。 高等植物细胞分化现象 分化远比低等植物更复杂 分化从合子第一次分裂开始：胚细胞（顶细胞）和柄细胞（基细胞） 分化是进化的表现。 （三）离体植物细胞的脱分化和再分化* 脱分化Dedifferentiation：指已分化的细胞失去其分化特征，回复到分生组织状态，即胚性细胞状态。 愈伤组织Callus：指脱分化后的细胞经过细胞分裂形成的一团无特定结构和功能的松散的薄壁细胞团。 继代培养时，将原培养物经切割或不切割转移到新的培养基中的材料，称为外植体 explant 再分化Redifferentiation：指已脱分化的组织或细胞在特定的离体条件下，重新恢复细胞分化能力，形成各种不同类型细胞的过程。 分化、脱分化与再分化过程 体外培养植物组织分化过程 组织分化是在细胞分化基础上进行的。 培养物中分化出：拟分生组织和维管组织 二者之间能发生一定的联系，并可能导致器官原基的形成。 拟分生组织又称分生组织结节，是分化期明显而突出的特征。 分生组织结节及维管组织结节是可塑的：可形成芽原基，也可形成根原基。 植株再生的两种途径 一种是根芽器官直接分化成植株，即器官发生途径 一是产生具有胚芽、胚根的胚状体结构再形成植株，即体细胞胚胎发生 均以细胞分化为基础 影响脱分化和分化的因素 1、影响培养植物细胞脱分化的因素 生理或机械隔离-细胞组织脱离整体影响 培养细胞的异质性-细胞类型不同 生长调节剂的影响-生长素 光线的影响-弱光，暗培养 2、影响维管组织分化的因素 细胞分化研究的重点是维管组织分化，特别是木质部分化。 导管分子已成为研究细胞分化的一个模式系统：容易发生，易被染色和标记，识别和计量。 影响维管组织分化的主要因素包括：①生长调节剂 ②糖类物质 生长调节剂 低浓度生长素能刺激木质部生长。 生长素浓度与木质部发生频率之间存在一种反比关系。 细胞分裂素对木质部分化的影响，主要是对生长素起协调和增效作用。 糖类物质 生长素对维管组织分化所起的作用在很大程度上取决于糖的存在。 低浓度生长素存在条件下，愈伤组织形成木质部分和韧皮部分的相对量，可通过蔗糖浓