細(xì)胞工程與基因工程育種

第十八章細(xì)胞工程與基因工程育種植物離體培養(yǎng)的概念與應(yīng)用:組織與器官培養(yǎng):花藥和花粉培養(yǎng)與單倍體育種:植物細(xì)胞培養(yǎng)及其突變體篩選:原生質(zhì)體培養(yǎng)與體細(xì)胞雜交:山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院植物離體培養(yǎng)的概念與應(yīng)用植物離體培養(yǎng)的概念：植物離體培養(yǎng)的類型：植物離體培養(yǎng)在藥用植物育種中的應(yīng)用：Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院植物離體培養(yǎng)：即廣義的植物組織培養(yǎng)，是指通過無菌操作，將植物的組織、器官、細(xì)胞以及原生質(zhì)體等接種于人工配制的培養(yǎng)基上，在人工控制的環(huán)境條件下進(jìn)行培養(yǎng)，以獲得再生的完整植株和生產(chǎn)具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的其他生物產(chǎn)品的一種技術(shù)。是現(xiàn)代生物技術(shù)的一個重要組成部分。Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院生物技術(shù)（biotechnology、生物工程或生物工藝學(xué))：是指以生命科學(xué)為基礎(chǔ)，利用生物體系和工程原理創(chuàng)造新品種和生產(chǎn)生物制品的綜合性科學(xué)技術(shù)?；蚬こ碳?xì)胞工程酶工程發(fā)酵工程生物化學(xué)工程蛋白質(zhì)工程Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院基因工程：就是將生物體的遺傳物質(zhì)（DNA）取出進(jìn)行體外操作，包括基因的分離、剪切、拼接、組合，然后將其轉(zhuǎn)入寄主細(xì)胞，外源基因在寄主細(xì)胞內(nèi)大量復(fù)制、表達(dá)，從而使寄主具有新的遺傳性?；蚬こ淌前凑杖藗兊念A(yù)想重新設(shè)計(jì)生命。因?yàn)槭沁z傳物質(zhì)的重新組合，所以也叫重組DNA工程Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院細(xì)胞工程：是以細(xì)胞為基本單位在離體條件下進(jìn)行培養(yǎng)、繁殖或人為地使細(xì)胞某些生物學(xué)特性按照人們的意愿發(fā)生改變，從而改良生物品種和創(chuàng)造新種，或加速繁育動植物個體或獲得有用物質(zhì)的過程。細(xì)胞工程包括的內(nèi)容有細(xì)胞融合技術(shù)、組織培養(yǎng)技術(shù)、細(xì)胞器移植技術(shù)和染色體工程技術(shù)。Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院酶工程：指利用酶、細(xì)胞和細(xì)胞器所具有的某些特異催化功能，借助生物反應(yīng)器和工藝過程來生產(chǎn)人類所需要的產(chǎn)品的一種技術(shù)。

發(fā)酵工程：指給微生物提供最適宜的生長條件，利用微生物的某種特定的功能，通過現(xiàn)代化工程技術(shù)手段生產(chǎn)人類需要的產(chǎn)品。又稱微生物工程。Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院生物化學(xué)工程：簡稱生化工程，是由生物科學(xué)與化學(xué)工程相結(jié)合的交叉學(xué)科，主要研究將生物技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室研究成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力過程中的帶有共性的工程技術(shù)問題。

蛋白質(zhì)工程：指利用生物技術(shù)手段對蛋白質(zhì)的DNA編碼序列進(jìn)行有目的的改造并分離、純化蛋白質(zhì)，從而獲取自然界沒有的、具有優(yōu)良性質(zhì)或適用于工業(yè)生產(chǎn)條件的全新蛋白質(zhì)的技術(shù)。Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院植物離體培養(yǎng)的類型（按外植體的種類和培養(yǎng)目的來分）:胚胎培養(yǎng)組織培養(yǎng)器官培養(yǎng)花粉培養(yǎng)與花藥培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)原生質(zhì)體培養(yǎng)Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院外植體：在離體條件下，分離下來進(jìn)行培養(yǎng)的部分稱為外植體。Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院植物離體培養(yǎng)在藥用植物育種中的應(yīng)用擴(kuò)大變異范圍克服遠(yuǎn)緣雜交的一些障礙獲得體細(xì)胞雜種倍性控制突變的誘導(dǎo)和離體選擇加速親本材料的純化快速無性繁殖獲得脫毒苗種質(zhì)資源的試管保存可作為外源基因轉(zhuǎn)化的受體系統(tǒng)Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院組織與器官培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室無菌操作室培養(yǎng)室化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、洗滌消毒室和細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)條件步驟與方法Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院培養(yǎng)條件培養(yǎng)基無菌操作培養(yǎng)的環(huán)境條件Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院培養(yǎng)基種類固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基營養(yǎng)成分配方：常用的有MS、ER、B5、SH、HE等。配制洗滌母液的配制配制步驟Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院營養(yǎng)成分無機(jī)成分大量元素：N、P、K、Ca、Mg、S等。微量元素：Fe、Na、Mn、B、Zn、Cu、Mo、I等有機(jī)成分天然復(fù)合物：常用的有椰乳、酵母提取物、水解酪蛋白等，還有番茄汁、黃瓜汁、橙汁、馬鈴薯汁等。植物生長調(diào)節(jié)劑生長素：常用的有2,4-D、NAA、IAA、IBA等細(xì)胞分裂素：常用的有6-BA、KT、ZT等赤霉素：GA3Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院有機(jī)成分能量物質(zhì)：常用2%~3%蔗糖氨基酸：常用甘氨酸、半胱氨酸、絲氨酸、精氨酸、酪氨酸、谷氨酸、天冬酰胺等維生素：常用Vc、VB1、VB6、生物素、煙酸、葉酸、肌醇等。Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院無菌操作污染來源培養(yǎng)基及玻璃器皿無菌操作室、所用器械外植體材料的消毒消毒劑的種類：Ca(Cl0)2、NaClO、H2O2、AgNO3、HgCl2、酒精等消毒方法：材料修整——流水沖洗——藥劑消毒（常用75%乙醇浸漬30s——0.1%升汞浸泡2~10min或2%~10%NaClO浸泡10~30min——無菌蒸餾水沖洗3~5次）Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院培養(yǎng)的環(huán)境條件光照：白色熒光燈，光強(qiáng)1000~5000Lx，12~16hr，用自動定時(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%Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院組織培養(yǎng)的步驟與方法無菌培養(yǎng)的建立營養(yǎng)繁殖體的增殖誘導(dǎo)腋芽的發(fā)生誘導(dǎo)產(chǎn)生不定芽體細(xì)胞胚胎發(fā)生生根試管苗移栽大田Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院花藥和花粉培養(yǎng)與單倍體育種單倍體在植物育種上的重要性花藥和花粉培養(yǎng)技術(shù)單倍體植株的染色體加倍自然加倍人工誘導(dǎo)加倍從愈傷組織再生二倍體植株Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院單倍體在植物育種上的重要性單倍體染色體加倍可獲得純合二倍體有利于遠(yuǎn)緣雜交新類型的培育和穩(wěn)定與誘變育種相結(jié)合可加速育種進(jìn)程可作為外源基因轉(zhuǎn)化的受體系統(tǒng)Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院花藥和花粉培養(yǎng)技術(shù)花藥培養(yǎng)材料的選取材料滅菌接種培養(yǎng)再生單倍體植株花粉培養(yǎng):影響花藥及花粉培養(yǎng)的因素Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院花粉培養(yǎng)花粉的分離機(jī)械分離法自然散落法花粉的培養(yǎng)淺層液體培養(yǎng)法看護(hù)培養(yǎng)法Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院影響花藥及花粉培養(yǎng)的因素供體植株的基因型培養(yǎng)基小孢子發(fā)育階段供體植株的生理狀態(tài)及培養(yǎng)前的預(yù)處理培養(yǎng)方式Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院植物細(xì)胞培養(yǎng)及其突變體篩選單細(xì)胞培養(yǎng)單離細(xì)胞的方法：單細(xì)胞培養(yǎng)方法：培養(yǎng)細(xì)胞的密度及活力測定：細(xì)胞突變體的篩選：Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院單離細(xì)胞的方法物理方法化學(xué)方法酶法Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院單細(xì)胞培養(yǎng)方法液體淺層培養(yǎng)微滴培養(yǎng)平板培養(yǎng)看護(hù)培養(yǎng)飼喂層培養(yǎng)條件培養(yǎng)Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院培養(yǎng)細(xì)胞的密度及活力測定起始培養(yǎng)的細(xì)胞密度：每毫升培養(yǎng)液104~108個細(xì)胞細(xì)胞活力測定：染色法熒光素雙醋酸鹽（FDA）酚藏花紅Evansblue(Evans藍(lán)）植板率的測定：Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院植板率：每個平板接種細(xì)胞總數(shù)中形成細(xì)胞團(tuán)的百分率植板率=每平板形成的細(xì)胞團(tuán)數(shù)/每平板接種的細(xì)胞總數(shù)×100%每平板接種的細(xì)胞總數(shù)=每毫升培養(yǎng)液中的細(xì)胞數(shù)目X該平板細(xì)胞培養(yǎng)液的毫升數(shù)每平板形成的細(xì)胞團(tuán)數(shù)計(jì)數(shù)方法低倍顯微鏡下直接計(jì)算細(xì)胞團(tuán)顯影法Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院細(xì)胞突變體的篩選細(xì)胞突變體篩選的一般技術(shù)細(xì)胞材料的選擇誘發(fā)突變的方法突變細(xì)胞的選擇方法突變性狀的遺傳基礎(chǔ)及其穩(wěn)定性鑒定農(nóng)業(yè)上有用性狀的突變體離體篩選對病害的抗性對土壤障礙的抗耐性對除草劑的抗性對溫度的抗耐性Back山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院植物原生質(zhì)體：是指除去細(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，指使不同的原生質(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。山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院原生質(zhì)體培養(yǎng)與體細(xì)胞雜交原生質(zhì)體的分離原生質(zhì)體的培養(yǎng)原生質(zhì)體的融合原生質(zhì)體融合體的發(fā)育及雜種細(xì)胞的篩選體細(xì)胞雜種植株的再生及其鑒定山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院原生質(zhì)體的分離分離原生質(zhì)體的材料來源葉肉組織，無菌苗的子葉，愈傷組織及懸浮細(xì)胞最常用。分離植物原生質(zhì)體的酶原生質(zhì)體分離的操作程序山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院原生質(zhì)體的培養(yǎng)原生質(zhì)體的培養(yǎng)