專題二 植物細(xì)胞工程知識(shí)點(diǎn)

1、專題2細(xì)胞工程細(xì)胞工程的定義：應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過(guò)在細(xì)胞球水平或細(xì)胞球器官水平的操作，按照人的意志改變細(xì)胞球內(nèi)的遺傳物質(zhì)，并獲得細(xì)胞制品的綜合科學(xué)技術(shù)。 根據(jù)操作對(duì)象，可分為植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程兩個(gè)領(lǐng)域?！局参锛?xì)胞工程】原理：細(xì)胞球的萬(wàn)能性1萬(wàn)能概念：具有某一生物所有遺傳信息的任何細(xì)胞球都有可能發(fā)育成完整的個(gè)體。2 .萬(wàn)能的原因：機(jī)體的任何細(xì)胞球都包含了包括本物種在內(nèi)的所有遺傳信息。3 .理論上，生物的所有細(xì)胞球都具有發(fā)育為完整個(gè)體的潛在能力，但在生物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，細(xì)胞球并不顯示萬(wàn)能性，可分化為各種組織和器官。 這是因?yàn)樵谔囟ǖ臅r(shí)間和空間條件下，細(xì)胞球中的基因

2、選擇性表達(dá)，使細(xì)胞球分化為不同的組織和器官4 .顯示萬(wàn)能性的條件：脫離母體、適當(dāng)?shù)臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等條件5 .萬(wàn)能表達(dá)的難度：受精卵生精細(xì)胞干細(xì)胞體細(xì)胞球植物細(xì)胞球動(dòng)物細(xì)胞球一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1、概念：在無(wú)菌和人工特羅爾條件下，將體外的植物器官、組織、細(xì)胞球培養(yǎng)到人造的制備的培養(yǎng)基中，給予適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件，誘導(dǎo)愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。2、過(guò)程：離體植物器官、組織或細(xì)胞球愈傷組織胚狀體或叢芽試管苗脫分化：分化的細(xì)胞球在被誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能，變?yōu)槲捶只?xì)胞球的過(guò)程。植物中有分化的細(xì)胞球，經(jīng)過(guò)荷爾蒙激素的誘導(dǎo)，脫分化到有分生能力的薄壁組織，可以形成植物的愈傷組織。 愈傷組織在一定的培

3、養(yǎng)條件下，可將幼根和芽再分化，形成完整的小植株。3、用途：微繁殖、作物脫毒、人工種子生產(chǎn)、作物新品種培養(yǎng)、細(xì)胞球產(chǎn)物工廠化生產(chǎn)?？焖俜敝硟?yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)也被稱為植物的微繁殖技術(shù)。由于植物分生區(qū)附近的細(xì)小病毒極少，也沒(méi)有細(xì)小病毒，因此目前采用莖尖組織培養(yǎng)技術(shù)去除細(xì)小病毒，提高植物的產(chǎn)量和質(zhì)量。人工種子是以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等為材料，人工薄膜包裝得到的種子。 特征：子孫無(wú)性狀分離不受氣候、季節(jié)和地區(qū)的限制。突然地突變體的發(fā)生原因：在植物組織培養(yǎng)中，培養(yǎng)細(xì)胞球常處于分生狀態(tài)，易受培養(yǎng)條件和外部脅迫的影響，產(chǎn)生突然變異。含有蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等的

4、細(xì)胞球產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。 如人參皂甙、紫草、銀杏的細(xì)胞球產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)。4、地位：是培育轉(zhuǎn)基因植物、植株細(xì)胞球雜交培育植物新品種的最后一道工序。胡蘿卜的組織培養(yǎng)1、原理：植物根莖葉細(xì)胞球一般具有萬(wàn)能性，能夠在一定的營(yíng)養(yǎng)和荷爾蒙激素條件下進(jìn)行脫分化形成愈傷組織。 將愈傷組織轉(zhuǎn)移到含有不同荷爾蒙激素成分的培養(yǎng)基中，可誘導(dǎo)其再分化生成胚狀體或叢芽，發(fā)育成完全的小植物。 植物組織培養(yǎng)的全過(guò)程證明，分化的植物細(xì)胞球具有形成完整植株所需的全部基因。固體培養(yǎng)基多由無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分、有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分、荷爾蒙激素、瓊脂四部分組成一般來(lái)說(shuō)，分裂素生長(zhǎng)素有利于芽的分裂素生長(zhǎng)素，根的分裂素與生長(zhǎng)素的比例適中，有利于形成

5、愈傷組織2 .方法步驟：胡蘿卜根用自來(lái)水好好洗凈，削去外皮，切成段。 用酒精棉球擦手消毒。.用潔凈臺(tái)(或接種箱)將胡蘿卜段用酒精溶液消毒30s后，立即用無(wú)菌水清洗23次，再利用將次氯酸鈉溶液處理30分鐘后，立即用無(wú)菌水洗滌23次。用無(wú)菌濾紙吸收胡蘿卜段表面的水分。 然后，在消毒的瓷磚上，用無(wú)菌的解剖刀將胡蘿卜的段切成1 cm厚的橫片，再選擇有形成層的部位，切取1cm3左右的小塊。.將胡蘿卜組織塊接種培養(yǎng)基中，用錫箔材料蓋住瓶口，用猴皮筋兒擰緊。 然后在培養(yǎng)瓶上貼上標(biāo)簽條，注明材料名稱、接種日期、組號(hào)。將接種后的胡蘿卜組織塊在2326恒溫遮光條件下培養(yǎng)。 4d后，檢測(cè)培養(yǎng)材料的污染情況14d后，

6、觀察愈傷組織的生長(zhǎng)情況。 然后，在恒溫箱中繼續(xù)遮光培養(yǎng)。 留心在培養(yǎng)過(guò)程中定期觀察和記錄愈傷組織的生長(zhǎng)情況。經(jīng)有會(huì)兒培養(yǎng)后，將生長(zhǎng)良好的愈傷組織轉(zhuǎn)移到分化培養(yǎng)基中，經(jīng)有會(huì)兒培養(yǎng)，胡蘿卜愈傷組織可誘導(dǎo)試管苗。 然后將試管苗移植到大田，培養(yǎng)成正常株。3、注意事項(xiàng)外植體的選擇和制備選擇外植體時(shí)，外植體的脫分化便利性因植物的種類、器官的由來(lái)及大姨媽狀況而有很大差異，因此選擇哪一種作為外植體是需要注意的。 一般來(lái)說(shuō)，煙草、胡蘿卜、植物的花和年輕組織的脫分化比較容易，而植物的莖、葉和成熟的舊組織則比較難。制備外植體時(shí)，首先消毒，然后選擇具有形成層的部分，形成層細(xì)胞球容易脫分化。注意植物組織培養(yǎng)的要點(diǎn)培養(yǎng)基

7、應(yīng)包括所有的操作工具進(jìn)行消毒和滅菌，注意雜菌污染。 必須在無(wú)菌條件下進(jìn)行操作。 接種、繼代培養(yǎng)的轉(zhuǎn)移均在接種箱內(nèi)進(jìn)行。對(duì)植物組織培養(yǎng)來(lái)說(shuō)，照明條件非常重要，包括照明強(qiáng)度、時(shí)間和波長(zhǎng)。 但是，在由高度分化的組織形成愈傷組織的誘導(dǎo)階段，大多進(jìn)行暗培養(yǎng)，在分化形成試管苗的再生過(guò)程中必定會(huì)有光照。 誘導(dǎo)愈傷組織形成階段的暗培養(yǎng)有利于細(xì)胞球脫分化生成愈傷組織，光照條件下維管等組織容易分化，不利于大量愈傷組織的生成。 從愈傷組織經(jīng)過(guò)細(xì)胞球有絲分裂和分化形成試管苗的過(guò)程中需要光照射，但葉中的綠色素的合成需要光照射條件。3 .植物細(xì)胞球雜交技術(shù)概念：不同植物的體細(xì)胞球在一定條件下與雜種細(xì)胞球融合，將雜種細(xì)胞球

8、培育成新植株的技術(shù)。過(guò)程：離體細(xì)胞球不同細(xì)胞球原生質(zhì)體原生質(zhì)體融合雜種細(xì)胞球雜種株。3、植株細(xì)胞球雜交工程：(1)去除細(xì)胞貼壁，分離活力原生質(zhì)體質(zhì)，去除目前最常用的細(xì)胞貼壁的方法是酶催化劑解法，即溫和條件下用纖維素酶、果膠酶去除植物細(xì)胞球的細(xì)胞貼壁。 保證了原生質(zhì)體的活性。(2)不同植物細(xì)胞球的原生質(zhì)體融合必須通過(guò)物理法和化學(xué)法來(lái)誘導(dǎo)融合。 物理方法的離心、振動(dòng)、電擊等促進(jìn)了原生質(zhì)體的融合。 化學(xué)法采用聚乙烯管二醇(peg )作為誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)融合。 融合再生細(xì)胞貼壁。(3)用植物組織培養(yǎng)法進(jìn)行培育，可以得到雜種株。在這一過(guò)程中需要注意的問(wèn)題是：在植株細(xì)胞球的雜交過(guò)程中，作為植物細(xì)胞球融合依據(jù)的生物科學(xué)原理是胞質(zhì)膜的流變性植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)是細(xì)胞球的萬(wàn)能性。 體細(xì)胞球融合成功后，可形成ab型雜種細(xì)胞球、aa型和bb型兩種融合細(xì)胞球，但由于只有ab型細(xì)胞球是植物細(xì)胞球雜交形成的雜種細(xì)胞球，雜種細(xì)胞球形成后需要篩選過(guò)程。植物細(xì)胞球雜交技術(shù)的兩個(gè)要點(diǎn)：消除