园林植物花卉育种学第10章 生物技术在园林植物育种遗传改良上的应用ppt课件

1、第第10章章 生物技术在园林植物遗生物技术在园林植物遗传改良上的应用传改良上的应用第一节第一节 概述概述一、生物技术一、生物技术Biotechnology)概念概念 也称生物工程也称生物工程Bioengineering） 是指人们以现代生命科学为基础，结合先是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础科学的原理，进的工程技术手段和其他基础科学的原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类产出所需产品。为人类产出所需产品。生物技术是一门综合性学科。现代生物技术生物技术是一门综合性学科。现代生物技术已成功地应用于植物育种中。已成功地

2、应用于植物育种中。二、生物技术的种类二、生物技术的种类l基因工程基因工程Gene Engineering）l细胞工程细胞工程Cell Engineering ）l蛋白质和酶工程（蛋白质和酶工程（ Protein and Enzyme Engineering ）l发酵工程发酵工程Fermentation Engineering ）v（1基因工程基因工程gene engineering）：）： 指以类似工程设计的方法，按照人们指以类似工程设计的方法，按照人们的意愿，将不同生物体的的意愿，将不同生物体的DNA在体外进行分在体外进行分割、拼接、重组割、拼接、重组,然后再将重组后的然后再将重组后的DNA

3、导入导入某种宿主细胞或个体，使外源目的基因在受某种宿主细胞或个体，使外源目的基因在受体中进行复制和表达，从而定向改变植物性体中进行复制和表达，从而定向改变植物性状的技术方法。状的技术方法。v这种创造新生物并施予新生物以特殊功能的这种创造新生物并施予新生物以特殊功能的过程即为基因工程，也称过程即为基因工程，也称DNA重组技术。重组技术。 v（2细胞工程细胞工程cell engineering） 细胞工程是指以细胞为基本单位，在体细胞工程是指以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁衍。或人为地使细胞外条件下进行培养、繁衍。或人为地使细胞的某些生物学特性按照人们的意愿发生改变，的某些生物学特性按照

4、人们的意愿发生改变，从而达到改良生物品种和创造新品种，加速从而达到改良生物品种和创造新品种，加速繁育生物体，或获得某种有用的物质的过程。繁育生物体，或获得某种有用的物质的过程。细胞工程包括动、植物细胞的体外培养技术、细胞工程包括动、植物细胞的体外培养技术、细胞融合技术细胞杂交技术）、细胞器移细胞融合技术细胞杂交技术）、细胞器移植技术等。植技术等。三三 、克隆、克隆(clone)概念概念l克隆可以理解为复制、拷贝，就是克隆可以理解为复制、拷贝，就是从原型中产生出同样的复制品。从原型中产生出同样的复制品。l分离基因的技术；分离基因的技术；l扩增基因的技术；扩增基因的技术；l将单一细胞扩增成细胞群体

5、的技术；将单一细胞扩增成细胞群体的技术；l将一个生命体复制成一个与之完全将一个生命体复制成一个与之完全相同的新个体的过程。相同的新个体的过程。第二节第二节 植物组织培养植物组织培养 （plant tissue culture）一、概念和内容一、概念和内容 指在无菌条件下，指在无菌条件下，将离体的植物材料培将离体的植物材料培养于人工培养基上，养于人工培养基上，并给以适当的培并给以适当的培养条件，使之形成完整植株或生产出具有一定经济养条件，使之形成完整植株或生产出具有一定经济价值的生物产品的一种技术。价值的生物产品的一种技术。 万寿菊万寿菊v植物组织培养技术是现代植物生物技术的植物组织培养技术是现

6、代植物生物技术的基本技术。基本技术。v植物细胞工程与基因工程均离不开组织培植物细胞工程与基因工程均离不开组织培养技术养技术v外植体外植体explant）：用于培养的植物材料。）：用于培养的植物材料。 万寿菊万寿菊v继代培养继代培养subculture）：由最初的外植体）：由最初的外植体上新增殖的组织，继续转入新的培养基上进上新增殖的组织，继续转入新的培养基上进行培养的过程行培养的过程悬铃木悬铃木v无性系无性系cloneclone）：由同一外植体反复进行继代）：由同一外植体反复进行继代培养后，所得的一系列无性繁殖后代培养后，所得的一系列无性繁殖后代v单细胞无性系：在细单细胞无性系：在细胞培养中，

7、由单细胞胞培养中，由单细胞形成的无性系。形成的无性系。v愈伤组织愈伤组织calluscallus） ：在培：在培养过程中，由外植体形成的养过程中，由外植体形成的一团无特定结构和功能的细一团无特定结构和功能的细胞团；胞团；月季月季v体胚体胚somatic embryosomatic embryo）：由外植体或愈伤组织产生的与）：由外植体或愈伤组织产生的与正常受精卵发育方式类似的胚胎结构体胚状体）。正常受精卵发育方式类似的胚胎结构体胚状体）。悬铃木悬铃木二、植物组织培养的内容二、植物组织培养的内容植株培养植株培养Plant culture） 指对幼苗和较大的完整植株的培养指对幼苗和较大的完整植株的

8、培养 主要用于提供适合接种的外植体或是研究植株主要用于提供适合接种的外植体或是研究植株在某些培养基上的反应等。在某些培养基上的反应等。可分为可分为: 扦插苗培养和种子苗培养等扦插苗培养和种子苗培养等月季月季万寿菊万寿菊2. 2. 茎尖培养茎尖培养shoot-tip cultureshoot-tip culture） 是指对植物茎尖分生组织在离体条件下进行是指对植物茎尖分生组织在离体条件下进行培养，进而获得完整植株的过程。培养，进而获得完整植株的过程。 香豌豆香豌豆3. 胚培养胚培养embryo culture） 指从胚珠或种子中剥离出胚，置于培养基上生指从胚珠或种子中剥离出胚，置于培养基上生长

9、发育成完整植株的过程。长发育成完整植株的过程。杂种胚的离体培养杂种胚的离体培养克服远缘杂种胚的早期败育和打破种子休眠，克服远缘杂种胚的早期败育和打破种子休眠，从而缩短育种周期的目的。从而缩短育种周期的目的。 香豌豆香豌豆4. 花药与花粉培养花药与花粉培养anther and microspore culture） 在离体条件下，对处于一定发育时期的花药或在离体条件下，对处于一定发育时期的花药或花粉进行培养，使其改变正常的发育方向而花粉进行培养，使其改变正常的发育方向而形成单倍体植株形成单倍体植株v草莓花药植株5. 胚乳培养胚乳培养endosperm culture） 被子植物的胚乳是一种三倍体

10、组织。被子植物的胚乳是一种三倍体组织。快速获得三倍体的方法快速获得三倍体的方法6. 6. 细胞培养细胞培养cell culturecell culture） 指对能保持较好分散性的单个离体细胞或较小细胞指对能保持较好分散性的单个离体细胞或较小细胞团的培养。团的培养。（1 1可获得单细胞无性系可获得单细胞无性系（2 2有利于细胞突变体的诱发和筛选有利于细胞突变体的诱发和筛选（3 3是进行某些天然化合物工业生产的重要手段。是进行某些天然化合物工业生产的重要手段。 v建立细胞悬浮体系7. 原生质体培养原生质体培养protoplast culture） 指对利用酶或物理方法去掉细胞壁后所获得的指对利用

11、酶或物理方法去掉细胞壁后所获得的原生质体的离体培养。原生质体的离体培养。（1原生质体作为受体，导入外源基因原生质体作为受体，导入外源基因（2通过体细胞融合获得体细胞杂种通过体细胞融合获得体细胞杂种 v叶肉原生质体分离纯化叶肉原生质体分离纯化8.人工种子人工种子 它是一种含有植物胚状体或芽、营养成分、激它是一种含有植物胚状体或芽、营养成分、激素、及其他成分的人工胶囊。素、及其他成分的人工胶囊。 具有种子功能，可直接用于田间播种。具有种子功能，可直接用于田间播种。人工种子的构成人工种子的构成 人工种皮人工种皮胚胚 状状 体体人工胚乳人工胚乳三、植物组织培养的特点与基本操作三、植物组织培养的特点与基

12、本操作1.特点特点培育材料经济；培育材料经济；培养条件可人为控制；培养条件可人为控制；生长周期短，繁殖率高；生长周期短，繁殖率高；管理方便，利于自动化控制。管理方便，利于自动化控制。2. 基本操作基本操作(1) 接种用具的灭菌接种用具的灭菌:首次使用前首次使用前,接种室消毒：高锰酸钾接种室消毒：高锰酸钾:甲甲醛醛= (1 3)熏蒸熏蒸熏蒸熏蒸5h以上以上,紫外光灯紫外光灯照射照射40-60分钟，分钟，以后在每次接种前：再打开紫外光灯以后在每次接种前：再打开紫外光灯10-20min，吹风后再进行接种。，吹风后再进行接种。 (2)接种材料的表面灭菌接种材料的表面灭菌接种前材料的彻底灭菌是杜绝污染的

13、主要接种前材料的彻底灭菌是杜绝污染的主要关键关键70-75%酒精酒精,10-60秒，初步灭菌秒，初步灭菌一定浓度的消毒液灭菌一定浓度的消毒液灭菌无菌水冲洗无菌水冲洗2-3次。次。接种到培养基接种到培养基四、植物组织培养所需营养与环境条件四、植物组织培养所需营养与环境条件（1无机营养无机营养大量元素：大量元素： 一般是指浓度大于一般是指浓度大于0.5mmol/L.氮氮(N) 、磷磷(P) 、钾、钾(K) 、钙、钙(Ca) 、镁、镁(Mg) 、硫、硫(S) 。微量元素：微量元素： 包括铁包括铁(Fe) 、铜、铜(Cu) 、钼、钼(Mo) 、锌、锌(Zn) 、钠、钠(Na) 、锰、锰(Mn) 、钴、

14、钴(Co) 、硼、硼(B) 、碘、碘(I)。（2有机营养有机营养维生素、肌醇、氨基酸、有机添加物。维生素、肌醇、氨基酸、有机添加物。（3生长调节物生长调节物生长素：生长素：2，4 - D、奈乙酸、奈乙酸(NAA)、吲哚丁酸、吲哚丁酸IBA）、吲哚乙酸）、吲哚乙酸(IAA) 。细胞分裂素：激动素细胞分裂素：激动素KT）、）、6-苄基氨基嘌呤苄基氨基嘌呤6BA） 、玉米素、玉米素ZT）。）。赤霉素赤霉素GA） ：脱落酸：脱落酸ABA） 、乙烯利、乙烯利CEDP）。）。（4琼脂琼脂（5糖：能源和渗透压糖：能源和渗透压（6其他成分椰乳、苹果汁）其他成分椰乳、苹果汁）（7温度温度（8光照光强、光质）光照

15、光强、光质）培养基的配制：培养基的配制： 培养基母液的配制培养基母液的配制 ；配制培养基的步骤；配制培养基的步骤；培养基的分装及灭菌。培养基的分装及灭菌。植物组织培养经历的五个阶段：植物组织培养经历的五个阶段：（1预备阶段预备阶段外植体的获得；外植体的获得；接种材料的消毒处理；接种材料的消毒处理；配制适宜的培养基；配制适宜的培养基；（2诱导去分化阶段诱导去分化阶段（3继代增殖阶段继代增殖阶段（4成芽生根阶段再分化阶段）成芽生根阶段再分化阶段）（5移栽成活阶段移栽成活阶段五、植物组织培养技术在育种中的应用五、植物组织培养技术在育种中的应用v利用茎尖等培养进行园林植物的快速繁殖和工厂利用茎尖等培养进行园林植物的快速繁殖和工厂化育苗化育苗 v利用微茎尖培养获得无病毒植株利用微