细胞工程主题知识讲座

第五章植物细胞工程细胞工程主题知识讲座第1页第一节基本概念1.植物细胞全能性2.植物组织和器官培养3.植物分化4.脱分化5.再分化6.植物无菌培养7.细胞培养8.分生组织培养9.外植体10.无性繁殖系11.突变体12.继代培养13.次级代谢作用和次级代谢产物细胞工程主题知识讲座第2页植物细胞全能性在离体培养下，植物体细胞或性细胞被诱导产生器官分化和再生，成为含有与母体植株相同遗传信息植株能力。植物细胞全能性相对性不是全部基因型全部细胞在任何条件下都含有良好培养反应；动、植物细胞全能性表现程度存在显著差异。细胞全能性并不意味着任何细胞均能够直接产生植物个体。细胞工程主题知识讲座第3页植物细胞分化基因差异性表示，即为细胞分化；详细表现为内部生理改变和外部形态改变。细胞分化使细胞功效趋于专门化，更有利于提升生理功效效率。所以,分化是进化表现,越高级植物类群,分化水平越高,细胞分工越细,机体代谢水平也越高。细胞工程主题知识讲座第4页细胞脱分化（dedifferentiation)是指失去已分化细胞经典特征，或消除了细胞分工，使之回复到分生组织状态，或胚性细胞状态。细胞脱分化阶段 开启阶段，表现为细胞质增生，并开始向细胞中央伸出细胞质丝，液泡蛋白体出现； 演变阶段，此时细胞核开始向中央移动，质体演变成原质体； 脱分化终止期，细胞回复到分生细胞状态，细胞分裂即将开始。一个植物细胞向分生状态回复过程所能进行程度，取决于它在自然部位上所处位置和生理状态。细胞工程主题知识讲座第5页细胞再分化（redifferentiation)：脱分化后分生细胞（愈伤组织）在特定条件下，重新恢复细胞分化能力，并经历器官发生形成单极性芽或根，或经历胚胎发生形成双极性胚状体，深入发育成完整植物体过程。极性：是指植物器官、组织、甚至单个细胞在不一样轴向上存在某种形态结构以及生理生化上梯度差异。

在很多情况下，细胞不均等分裂是细胞极性建立标志。细胞工程主题知识讲座第6页愈伤组织(callus)：脱分化后细胞，往往经过细胞分裂形成一团无特定结构和功效涣散薄壁细胞团。外植体：用于植物组织（细胞）培养器官或组织。细胞工程主题知识讲座第7页第二节植物细胞工程发展简史（了解）细胞工程主题知识讲座第8页第三节植物细胞形态及生理特征一植物细胞形态二植物细胞结构特征三植物细胞主要生理活性物质及其它化学组分四植物培养细胞生理特征细胞工程主题知识讲座第9页一植物细胞形态细胞工程主题知识讲座第10页植物细胞亚显微结构

（质膜）洋葱表皮细胞显微结构细胞壁细胞核液泡细胞质二植物细胞结构特征细胞工程主题知识讲座第11页模式植物细胞结构

细胞壁胞间层初生壁次生壁后含物

原生质体贮藏物质晶体细胞膜细胞质细胞器细胞核模式植物细胞模式植物细胞是由细胞壁、原生质体、后含物三大部分组成质体线粒体液泡内质网核糖体高尔基体细胞工程主题知识讲座第12页动植物细胞区分细胞壁、质体、液泡三部分是植物细胞特有结构，动物细胞没有细胞工程主题知识讲座第13页三植物细胞主要生理活性物质及其它化学组分1生理活性物质A酶B维生素C植物激素D抗生素和植物杀菌素2其它成份A生物碱B糖苷类C挥发油D有机酸细胞工程主题知识讲座第14页四植物培养细胞生理特征延迟期：细胞数量不变，核酸及蛋白合成较快加速期：最大生长久，最大细胞浓度对数期：细胞数呈对数增加稳定时：细胞高液泡化，非常脆弱细胞工程主题知识讲座第15页植物组织培养和动物细胞培养比较比较项目植物组织培养动物细胞培养原理培养基性质培养基特有成份培养结果培养目标细胞全能性细胞增殖固体培养基液体培养基蔗糖植物激素葡萄糖动物血清植物体细胞株、细胞系快速繁殖、培育无病毒植株、制造人工种子取得细胞或细胞分泌蛋白细胞工程主题知识讲座第16页第四节植物细胞培养基本技术一植物材料准备二培养基及其组成三培养方法细胞工程主题知识讲座第17页最主要是无菌。植物组织培养外植体必须是无杂菌材料。植物组织培养时表面处理惯用灭菌剂（表5-5）不一样器官灭菌方式不一样（表5-6）一植物材料准备细胞工程主题知识讲座第18页1无机盐：大量元素：N,S,P,K,Mg,Ca,Cl,Na微量元素：Fe,Mn,Zn,Cu,Co,Ni等2碳源：糖类，肌醇等直接经过光合作用吸收CO2二培养基及其组成细胞工程主题知识讲座第19页3.植物生长调整物质

（1）生长素类:

(例）在离体条件下胡萝卜体细胞胚发育是一个包含两个步骤过程,每个步骤需要一个不一样培养基。愈伤组织建立和增殖所需要是一个含有生长素培养，通常所用生长素是2,4-D,浓度范围0.5～1mg/L。在这么一个培养上,愈伤组织若干部位分化形成份生细胞团,称作“胚性细胞团”。在增殖培养基上重复继代,胚性细胞团数量不停增加,但并不出现成熟胚。然而,假如把胚性细胞团转移到一个生长素含量很低或完全没有生长素培养上,它们就能发育为成熟胚。

另：吲哚乙酸细胞工程主题知识讲座第20页(2)细胞分裂素类:

既或促进也可抑制体细胞胚发生,这主要取决于植物种类及其基因型。普通而言,细胞分裂素对于促进体细胞胚成熟有显著作用,尤其有利于子叶发育。另外有研究表明,不一样外植体对于细胞分裂素需要可能含有不一样专一性,如在胡萝卜研究中发觉,即使激动素对胚胎发生过程表现抑制作用,但浓度为0.1μM玉米素却能促进这个过程,而6-BA对胡萝卜则是促进其愈伤组织增殖,但不形成胚性愈伤组织。植物组织生长主要取决于生长素和分裂素。细胞工程主题知识讲座第21页4.氮源氮源有还原态氮(NH4+)和氧化态氮(NO3-)两种在以KNO3为唯一氮源(如White培养基)培养上建立起来愈伤组织,去掉生长素以后不能形成胚。5.维生素细胞工程主题知识讲座第22页三培养方法按培养基类型分为：固体培养和液体培养1.分批培养法2.半连续培养法3.连续培养法4.固定化培养法细胞工程主题知识讲座第23页植物组织培养技术流程细胞工程主题知识讲座第24页第五节影响植物次级代谢产物积累原因一外植体选择二培养条件影响细胞工程主题知识讲座第25页一外植体选择不一样外植体悬浮细胞培养物，其最大次级代谢产物累积时间各异。细胞工程主题知识讲座第26页二培养条件影响1.内在原因（菌种和营养条件）接种和诱导，培养基2.外在原因（环境条件）温度，搅拌，容器，光3.两步法培养细胞工程主题知识讲座第27页影响因子外因内因遗传性状生理状态营养条