园林植物花卉育种学课件第10章生物技术在园林植物育种遗传改良上的应用

1、第10章 生物技术在园林植物遗传改良上的应用,第一节 概述,一、生物技术（Biotechnology)概念 也称生物工程（Bioengineering） 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，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。 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。,二、生物技术的种类,基因工程（Gene Engineering） 细胞工程（Cell Engineering ） 蛋白质和酶工程（ Protein and Enzyme Engineering ） 发酵工程（Fermentation Engin

2、eering ）,（1）基因工程（gene engineering）： 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DNA在体外进行分割、拼接、重组,然后再将重组后的DNA导入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状的技术方法。 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DNA重组技术。,（2）细胞工程（cell engineering） 细胞工程是指以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖。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，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。细

3、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）、细胞器移植技术等。,三 、克隆(clone)概念,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。 分离基因的技术； 扩增基因的技术； 将单一细胞扩增成细胞群体的技术； 将一个生命体复制成一个与之完全相同的新个体的过程。,第二节 植物组织培养 （plant tissue culture） 一、概念和内容 指在无菌条件下，将离体的植物材料培养于人工培养基上，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价值的生物产品的一种技术。,万寿菊,植物组织培养技术是现代植物生物技术的基本技术。 植物细胞工程与基因工

4、程均离不开组织培养技术,外植体（explant）：用于培养的植物材料。,万寿菊,继代培养（subculture）：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行培养的过程,悬铃木,无性系（clone）：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,单细胞无性系：在细胞培养中，由单细胞形成的无性系。,愈伤组织（callus） ：在培养过程中，由外植体形成的一团无特定结构和功能的细胞团；,月季,体胚（somatic embryo）：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）。,悬铃木,二、植物组织培养的内容 植株培养（Plant culture） 指

5、对幼苗和较大的完整植株的培养 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。 可分为: 扦插苗培养和种子苗培养等,月季,万寿菊,2. 茎尖培养（shoot-tip culture） 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。,香豌豆,3. 胚培养（embryo culture） 指从胚珠或种子中剥离出胚，置于培养基上生长发育成完整植株的过程。 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，从而缩短育种周期的目的。,香豌豆,4. 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

6、花药或花粉进行培养，使其改变正常的发育方向而形成单倍体植株,草莓花药植株,5. 胚乳培养（endosperm culture） 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,6. 细胞培养（cell culture） 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。 （1）可获得单细胞无性系 （2）有利于细胞突变体的诱发和筛选 （3）是进行某些天然化合物工业生产的重要手段。,建立细胞悬浮体系,7. 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原生质体的离体培养。 （1）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

7、胞杂种,叶肉原生质体分离纯化,8.人工种子 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。 具有种子功能，可直接用于田间播种。,人工种子的构成,人工种皮,胚 状 体,人工胚乳,三、植物组织培养的特点与基本操作 1.特点 培育材料经济； 培养条件可人为控制； 生长周期短，繁殖率高； 管理方便，利于自动化控制。,2. 基本操作 (1) 接种用具的灭菌: 首次使用前,接种室消毒：高锰酸钾:甲醛= (13)熏蒸熏蒸5h以上,紫外光灯照射40-60分钟， 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。,(2)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主

8、要关键 70-75%酒精,10-60秒，初步灭菌 一定浓度的消毒液灭菌 无菌水冲洗2-3次。 接种到培养基,四、植物组织培养所需营养与环境条件 （1）无机营养 大量元素： 一般是指浓度大于0.5mmol/L.氮(N) 、磷(P) 、钾(K) 、钙(Ca) 、镁(Mg) 、硫(S) 。 微量元素： 包括铁(Fe) 、铜(Cu) 、钼(Mo) 、锌(Zn) 、钠(Na) 、锰(Mn) 、钴(Co) 、硼(B) 、碘(I)。 （2）有机营养 维生素、肌醇、氨基酸、有机添加物。 （3）生长调节物 生长素：2，4 - D、奈乙酸(NAA)、吲哚丁酸（IBA）、吲哚乙酸(IAA) 。 细胞分裂素：激动素（KT）、6-苄基氨基嘌呤（6BA） 、玉米素（ZT）。 赤霉素（GA） ：脱落酸（ABA） 、乙烯利（CEDP）。,（4）琼脂 （5）糖：能源和渗透压 （6）其他成分（椰乳、苹果汁） （7）温度 （8）光照（光强、光质）,培养基的配制： 培养基母液的配制 ； 配制培养基的步骤； 培养基的分装及灭菌。,植物组织培养经历的五个阶段： （1）预备阶段 外植体的获得； 接种材料的消毒处理； 配制适宜的培养基； （2）诱导去分化阶段 （3）继代增殖阶段 （4）成芽生根阶段（再分化阶段） （5）移栽成活阶段,五、植物组织培养技术在育种中的应用,利用茎尖等培养进行园林植物