細(xì)胞工程與作物育種詳解演示文稿

細(xì)胞工程與作物育種詳解演示文稿當(dāng)前第1頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)（優(yōu)選）細(xì)胞工程與作物育種當(dāng)前第2頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第3頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第4頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)一、細(xì)胞工程概述（一）細(xì)胞工程的定義：以細(xì)胞為基本單位，在離體條件下進(jìn)行培養(yǎng)、繁殖或按照人們的意愿改造細(xì)胞的某些生物學(xué)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(jì)價(jià)值的生物產(chǎn)品的過程。當(dāng)前第5頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)（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(xì)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(xì)胞器移植等等。每一種都還可以繼續(xù)細(xì)分為不同小類。當(dāng)前第6頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)

以上內(nèi)容可歸為兩部分上游工程：細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞遺傳轉(zhuǎn)化體系建立。下游工程：細(xì)胞工程實(shí)踐應(yīng)用。

（三）理論基礎(chǔ)植物細(xì)胞全能性（cellTotipotency）:每個(gè)植物細(xì)胞具有發(fā)育成為完整植株的潛能。當(dāng)前第7頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)（四）育種應(yīng)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(jì)作物，如花卉、香蕉、咖啡、中藥材品種快繁。荷蘭、以色列：花卉當(dāng)前第8頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第9頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第10頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)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。脫毒草莓當(dāng)前第11頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)3、細(xì)胞融合（體細(xì)胞雜交）克服不同物種有性雜交困難馬鈴薯與番茄的細(xì)胞融合成功獲得植株.2個(gè)抗病毒馬鈴薯野生種（2n=2x=24)，不能有性雜交，通過細(xì)胞融合，獲得抗病毒馬鈴薯（2n=4x=48)。當(dāng)前第12頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第13頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)4、體細(xì)胞無性系變異篩選基礎(chǔ)：生物個(gè)體生長發(fā)育過程中，體細(xì)胞基因突變和染色體重組產(chǎn)生體細(xì)胞變異方法：有利的體細(xì)胞變異→（定向）篩選→培養(yǎng)成苗→培育優(yōu)良品種應(yīng)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(yīng)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

當(dāng)前第14頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)5、胚拯救遠(yuǎn)緣雜交早期胚胎發(fā)育到一定時(shí)間就停止發(fā)育、死亡、夭折。遠(yuǎn)緣雜種幼胚→離體組織培養(yǎng)→發(fā)育正常植株。

當(dāng)前第15頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)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。花粉（花藥）→單倍體（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)換臨界溫度漂移。十字花科蔬菜的自交不親和系培育?！爸谢?號(hào)”水稻，“京花3號(hào)”小麥，等當(dāng)前第16頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)花椰菜、抱子甘藍(lán)花藥培養(yǎng)，快速培育自交不親和系當(dāng)前第17頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第18頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)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)基因受體當(dāng)前第19頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)轉(zhuǎn)40頁當(dāng)前第20頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)二、植物離體培養(yǎng)技術(shù)（一）概念1、植物離體培養(yǎng)（Invitroculture）植物外植體在無菌條件下進(jìn)行人工培養(yǎng)，并使之發(fā)育成完整植株的技術(shù)總稱，也稱植物組織培養(yǎng)（Planttissueculture）。2、外植體（explant）

從植物體分離下來進(jìn)行培養(yǎng)的器官、組織或細(xì)胞等。當(dāng)前第21頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)3、初代培養(yǎng)（Primaryculture）

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)）。當(dāng)前第22頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)洗滌室滅菌室配制室無菌操作室培養(yǎng)室（暗、光）（二）實(shí)驗(yàn)室基本設(shè)施當(dāng)前第23頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)組培實(shí)驗(yàn)室：要求無菌條件當(dāng)前第24頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第25頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)(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當(dāng)前第26頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)MS:Murashige&Skoog當(dāng)前第27頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)（3）培養(yǎng)基的成分無機(jī)營養(yǎng)：大量元素：N、P、K、S、Ca、Mg

微量元素：Fe、Mn、Cu等有機(jī)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(xì)胞分裂素類：激動(dòng)素、玉米素等

其它：赤霉素、脫落酸、乙烯附加物：瓊脂、椰乳、水解蛋白等當(dāng)前第28頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)十字花科花藥培養(yǎng)的培養(yǎng)基成分當(dāng)前第29頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)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）消毒當(dāng)前第30頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)外植體消毒外植體常用消毒劑的種類、濃度、及效果當(dāng)前第31頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第32頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)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(tái)的滅菌工作人員當(dāng)前第33頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)3、培養(yǎng)條件光照：白色熒光燈，光強(qiáng)1000~5000Lx，12~16hr，用自動(dòng)定時(shí)器控制光照時(shí)間溫度：多為25±2℃濕度：容器內(nèi)濕度：100%環(huán)境濕度：要求70%~80%當(dāng)前第34頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)4、基本過程

外植體取材（已分化的器官、組織、細(xì)胞等）↓

外植體消毒滅菌，接種到相應(yīng)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，移栽大田當(dāng)前第35頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)胚狀體愈傷組織當(dāng)前第36頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)水稻花藥培養(yǎng)過程當(dāng)前第37頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第38頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)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(dòng)花粉發(fā)育。實(shí)踐表明，從減數(shù)分裂期至雙核期的花藥，均有可能誘導(dǎo)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(shí)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(yù)處理當(dāng)前第39頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)三、原生質(zhì)體培養(yǎng)與體細(xì)胞雜交植物原生質(zhì)體：除去細(xì)胞壁的由質(zhì)膜包裹著的具有生活力的裸細(xì)胞。原生質(zhì)體融合：也稱體細(xì)胞雜交，使不同原生質(zhì)體相互融合形成雜種細(xì)胞，再經(jīng)過人工培養(yǎng)誘導(dǎo)雜種細(xì)胞分化形成植株的過程。當(dāng)前第40頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第41頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)（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(xì)胞的篩選體細(xì)胞雜種植株的再生及鑒定P254，圖15-9當(dāng)前第42頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)（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(xì)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(xì)胞間層使細(xì)胞分離；再用纖維素酶水解細(xì)胞壁釋放原生質(zhì)體。當(dāng)前第43頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第44頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)

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)體當(dāng)前第45頁\共有47頁\編于星期四\7點(diǎn)（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(diǎn)：原生質(zhì)體培養(yǎng)之前必須調(diào)到一定的密度（細(xì)胞密度），一般以103－105（104－108）個(gè)細(xì)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(xì)胞生長情況不斷降低滲透壓，以促進(jìn)分裂。當(dāng)前第46頁\共有4