細胞工程和作物育種

1、關(guān)于細胞工程與作物育種第一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第三張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第四張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月一、細胞工程概述（一）細胞工程的定義：以細胞為基本單位，在離體條件下進行培養(yǎng)、繁殖或按照人們的意愿改造細胞的某些生物學特性，以改良作物品種和創(chuàng)造新種質(zhì)，或加速繁育植物群體或獲得其它有經(jīng)濟價值的生物產(chǎn)品的過程。第五張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）主要內(nèi)容：是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分。包括：植物組織培養(yǎng)植物細胞培養(yǎng)花藥及花粉培養(yǎng)離體胚培養(yǎng)原生質(zhì)體培養(yǎng)細胞器移植 等等。 每一種都

2、還可以繼續(xù)細分為不同小類。第六張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 以上內(nèi)容可歸為兩部分上游工程：細胞培養(yǎng)、細胞遺傳轉(zhuǎn)化體系建立。下游工程：細胞工程實踐應用。 （三）理論基礎(chǔ) 植物細胞全能性（ cell Totipotency ）:每個植物細胞具有發(fā)育成為完整植株的潛能。第七張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（四）育種應用1、微體快繁植物組織（塊）人工培養(yǎng)再生成苗 大量繁殖。營養(yǎng)植物、經(jīng)濟作物，如花卉、香蕉、咖啡、 中藥材品種快繁。荷蘭、以色列 ：花卉第八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第九張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第十張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于202

3、2年6月2、脫毒染病毒植物中，莖尖分生組織病毒的分布最少或沒有。草莓 、香蕉、甘薯、馬鈴薯等60多種作物。脫毒草莓第十一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月3、細胞融合（體細胞雜交）克服不同物種有性雜交困難馬鈴薯與番茄的細胞融合成功獲得植株.2個抗病毒馬鈴薯野生種（2n=2x=24) ，不能有性雜交，通過細胞融合，獲得抗病毒馬鈴薯（2n=4x=48) 。第十二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第十三張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月4、體細胞無性系變異篩選基礎(chǔ)：生物個體生長發(fā)育過程中，體細胞基因突變和 染色體重組產(chǎn)生體細胞變異方法：有利的體細胞變異（定向）篩選 培養(yǎng)成苗培

4、育優(yōu)良品種應用：日本粳稻品種胚培養(yǎng)早熟、 優(yōu)質(zhì)、高 產(chǎn)的 粳稻品種在東北大積推廣應用。 水稻幼胚毒素培養(yǎng)基（含病原菌的粗毒素） 愈傷組織化成苗經(jīng)過抗性鑒定 抗稻瘟病品系 第十四張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月5、胚拯救遠緣雜交早期胚胎發(fā)育到一定時間就停止發(fā)育、死亡、夭折。遠緣雜種幼胚離體組織培養(yǎng)發(fā)育正常植株。 第十五張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月6、花藥（花粉）培養(yǎng)解決了雜交后代分離，遺傳純合穩(wěn)定慢，育種周期長?；ǚ郏ɑㄋ帲﹩伪扼w（n）二倍體(2n)。 遺傳迅速純合，育種周期極大縮短。 Hs-1、Hs-2、Hs-3系列光敏不育系；花1A。培矮64s花培純化，解決育性轉(zhuǎn)換臨

5、界溫度漂移。十字花科蔬菜的自交不親和系培育?！爸谢?號”水稻，“京花3號”小麥，等第十六張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月花椰菜、抱子甘藍花藥培養(yǎng)，快速培育自交不親和系第十七張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第十八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月7、創(chuàng)制人工種子人工種皮+胚狀體（不定芽、頂芽、腋芽）8、種質(zhì)試管保存9、轉(zhuǎn)基因受體第十九張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)40頁第二十張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月二、植物離體培養(yǎng)技術(shù)（一）概念1、植物離體培養(yǎng)（In vitro culture） 植物外植體在無菌條件下進行人工培養(yǎng)，并使之發(fā)育成完整植株

6、的技術(shù)總稱，也稱植物組織培養(yǎng)（Plant tissue culture）。2、外植體（explant） 從植物體分離下來進行培養(yǎng)的器官、組織或細胞等。第二十一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月3、初代培養(yǎng)（Primary culture） 指外植體的最初培養(yǎng)。4、繼代培養(yǎng)（Subculture） 將初代培養(yǎng)得到的培養(yǎng)體移植于新鮮培養(yǎng)基中再培養(yǎng)（一次或多次移植培養(yǎng)）。第二十二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月洗滌室滅菌室配制室無菌操作室培養(yǎng)室（暗、光）（二）實驗室基本設(shè)施第二十三張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月組培實驗室：要求無菌條件第二十四張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于

7、2022年6月第二十五張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月(三)培養(yǎng)條件1、培養(yǎng)基（1）種類： 固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基（2）基本培養(yǎng)基MS、B5、 White、 N6等 P237 表15-1第二十六張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月MS: Murashige & Skoog第二十七張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）培養(yǎng)基的成分無機營養(yǎng)：大量元素：N、P、K、S、Ca、Mg 微量元素：Fe、Mn、Cu等有機營養(yǎng)： 碳源：蔗糖、葡萄糖、果糖、麥芽糖 氮源：氨基酸類、酰胺類 活性物質(zhì)：煙酸、肌醇、生物素等植物激素：生長素類：IAA、NAA、IBA等 細胞分裂素類：激動素、玉

8、米素等 其它：赤霉素、脫落酸、乙烯 附加物： 瓊脂、椰乳、水解蛋白等第二十八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月十字花科花藥培養(yǎng)的培養(yǎng)基成分第二十九張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月2、無菌操作（1）污染源培養(yǎng)基及玻璃器皿無菌操作室、器械外植體（2）消毒器皿消毒材料（外植體）消毒第三十張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月外植體消毒外植體常用消毒劑的種類、濃度、及效果第三十一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月培養(yǎng)基滅菌高壓蒸汽滅菌過濾滅菌接種過程消毒接種室（無菌操作室）的滅菌接種臺的滅菌工作人員第三十三張，PPT共五十

9、二頁，創(chuàng)作于2022年6月3、培養(yǎng)條件光照：白色熒光燈，光強10005000Lx，1216hr，用自動定時器控制光照時間溫度：多為252濕度：容器內(nèi)濕度：100%環(huán)境濕度：要求70%80%第三十四張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月4、基本過程 外植體取材（已分化的器官、組織、細胞等） 外植體消毒滅菌，接種到相應的脫分化培養(yǎng)基 （脫分化） 愈傷組織或胚狀體 接種到分化培養(yǎng)基 （再分化） 分化芽、根，完整植株 練苗，移栽大田第三十五張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月胚狀體愈傷組織第三十六張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月水稻花藥培養(yǎng)過程第三十七張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2

10、022年6月第三十八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月影響花藥及花粉培養(yǎng)的因素供體植株的基因型培養(yǎng)基（基本培養(yǎng)基、附加物，如水稻、小麥用N6）小孢子發(fā)育階段合適發(fā)育期的花藥，離體培養(yǎng)才能啟動花粉發(fā)育。實踐表明，從減數(shù)分裂期至雙核期的花藥，均有可能誘導離體孤雄發(fā)育。 大多數(shù)園藝植物的花藥培養(yǎng)，成功率最高的時期為單核期，或單核中晚期。供體植株的生理狀態(tài)及培養(yǎng)前預處理第三十九張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月三、原生質(zhì)體培養(yǎng)與體細胞雜交植物原生質(zhì)體：除去細胞壁的由質(zhì)膜包裹著的具有生活力的裸細胞。原生質(zhì)體融合：也稱體細胞雜交，使不同原生質(zhì)體相互融合形成雜種細胞，再經(jīng)過人工培養(yǎng)誘導雜種細

11、胞分化形成植株的過程。第四十張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）基本步驟原生質(zhì)體分離原生質(zhì)體培養(yǎng)原生質(zhì)體融合融合體的發(fā)育及雜種細胞的篩選體細胞雜種植株的再生及鑒定P254，圖15-9第四十二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）原生質(zhì)體分離分離原生質(zhì)體的材料 葉肉組織，無菌苗的子葉，愈傷組織及懸浮細胞。分離植物原生質(zhì)體所需的酶 果膠酶、纖維素酶原生質(zhì)體分離步驟一步法：果膠酶和纖維素酶混合處理材料二步法：用果膠酶降解細胞間層使細胞分離；再用纖維素酶水解細胞壁釋放原生質(zhì)體。第四十三張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第四

12、十四張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 酶解后，用200目篩過濾，濾液再用400目篩過濾，濾液經(jīng)低速離心，去上清液后，即為純化原生質(zhì)體。純化后的原生質(zhì)體第四十五張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）原生質(zhì)體培養(yǎng)液體淺層培養(yǎng)固、液培養(yǎng)固體包埋培養(yǎng)注意幾點：原生質(zhì)體培養(yǎng)之前必須調(diào)到一定的密度（細胞密度），一般以103105（ 104108）個細胞/ml。密度太低原生質(zhì)體不能分裂。在培養(yǎng)過程中，根據(jù)細胞生長情況不斷降低滲透壓，以促進分裂。第四十六張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月一般在暗條件下培養(yǎng)直到愈傷組織形成。暗條件有利于細胞壁形成和細胞再生。愈傷組織形成后，可轉(zhuǎn)移到普

13、通培養(yǎng)基上進行細胞繁殖和分化。培養(yǎng)效果可用植板率來衡量。植板率：每個平板接種細胞總數(shù)中形成愈傷的百分率。 即：每平板愈傷數(shù)/每平板接種的細胞總數(shù) 100%。每平板接種的細胞總數(shù)=每ml培養(yǎng)液中細胞數(shù)該平板細胞培養(yǎng)液ml數(shù)。第四十七張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（四）原生質(zhì)體融合1、融合過程 異種原生質(zhì)體發(fā)生膜接觸形成細胞質(zhì)橋兩種細胞質(zhì)將兩個核包圍，完成融合。2、融合體類型對稱雜種：綜合雙親全部遺傳物質(zhì)的融合體非對稱雜種：部分遺傳物質(zhì)發(fā)生丟失的融合體胞質(zhì)雜種：雙親胞質(zhì)+單親細胞核非雜種：單親的原生質(zhì)體融合。第四十八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月3、融合方法 原生質(zhì)體不帶電荷，它們相互排斥，需通過誘發(fā)才能發(fā)生融合。（1）NaNO3處理：最早使用的融合誘發(fā)劑。融合頻率低，對葉肉（高度液胞化）的原生質(zhì)體有害。（2）高Ca2+（0.05MCaCl2）+高pH(10.5)+高溫（37C）處理：融合速度快，但頻率不高。（3）聚乙二醇（PEG）處理：25-50% PEG處理效果好。（4）電融合:微電流，短時間電激。第四十九張，PPT共五十二