教学植物细胞工程的理论基础ppt课件

1、LOGO细胞工程细胞工程邢朝斌邢朝斌科技楼科技楼0510:3726238:Cell Engineering第二章第二章 植物细胞工程的植物细胞工程的实际根底实际根底细胞工程细胞工程邢朝斌邢朝斌第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第一节第一节 细胞分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性第二节第二节 器官发生器官发生第三节第三节 离体培育下的遗传与变异离体培育下的遗传与变异第一节第一节 细胞分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第一节第一节 细胞分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性一、细胞全能性的

2、普通概念一、细胞全能性的普通概念二、细胞分化二、细胞分化三、离体培育中细胞的三、离体培育中细胞的 脱分化、再分化脱分化、再分化一、细胞全能性的一、细胞全能性的普通概念普通概念 一个细胞所一个细胞所具有的产生完好具有的产生完好生物个体的固有生物个体的固有才干称之为细胞才干称之为细胞的全能性。的全能性。细胞全能性的绝对细胞全能性的绝对性与相对性性与相对性:一、细胞全能性的普通概念一、细胞全能性的普通概念第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第一节第一节 细胞分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性 植物细胞全植物细胞全能性表现根据细能性表现根据细胞类型不同从强胞类型不同从强到弱到弱:

3、 营养生长中心营养生长中心 构成层构成层 薄壁细薄壁细胞胞 厚壁细胞厚壁细胞 特化细胞特化细胞一、细胞全能性的普通概念一、细胞全能性的普通概念第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第一节第一节 细胞分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性 根据细胞所根据细胞所处的组织不同从处的组织不同从强到弱为：强到弱为： 顶端分生组织顶端分生组织 居间分生组织居间分生组织 侧生分生组织侧生分生组织 薄壁组织薄壁组织 厚角厚角组织组织 输导组织输导组织 厚壁组织。厚壁组织。 一、细胞全能性的普通概念一、细胞全能性的普通概念第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第一节第一节 细胞

4、分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性完好植株完好植株体细胞胚体细胞胚愈伤组织愈伤组织外植体外植体二、离体培育中细胞的脱分化二、离体培育中细胞的脱分化第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第一节第一节 细胞分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性不定器官不定器官完好植株完好植株发育发育茎尖茎尖幼胚幼胚原植物原植物二、离体培育中细胞的脱分化二、离体培育中细胞的脱分化第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第一节第一节 细胞分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性外植体外植体explant：植物组织培育植物组织培育中用来进展无中用来进展无菌培育的离体菌培育的离体资料，可以是

5、资料，可以是器官、组织、器官、组织、细胞和原生质细胞和原生质体等。体等。二、离体培育中细胞的脱分化二、离体培育中细胞的脱分化第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第一节第一节 细胞分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性外植体外植体 脱分化后脱分化后的细胞，经过的细胞，经过细胞分裂，产细胞分裂，产生无组织构造、生无组织构造、无明显极性的、无明显极性的、松散的细胞团松散的细胞团称为愈伤组织。称为愈伤组织。二、离体培育中细胞的脱分化二、离体培育中细胞的脱分化第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第一节第一节 细胞分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性愈伤组织愈伤组织

6、愈伤组织愈伤组织的种类：的种类： 1、胚性愈伤、胚性愈伤组织组织 ：外表光：外表光滑、组织构造滑、组织构造紧凑、细胞小、紧凑、细胞小、再生力强。再生力强。二、离体培育中细胞的脱分化二、离体培育中细胞的脱分化第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第一节第一节 细胞分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性胚性愈伤组织胚性愈伤组织 愈伤组织愈伤组织的种类：的种类： 2、非胚性愈、非胚性愈伤组织：外表伤组织：外表粗糙、组织构粗糙、组织构造疏松、细胞造疏松、细胞大。大。 二、离体培育中细胞的脱分化二、离体培育中细胞的脱分化第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第一节第一节

7、 细胞分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性非胚愈伤组织非胚愈伤组织留意：留意：1、并不是一切的细胞脱分化的结果都、并不是一切的细胞脱分化的结果都必然构成愈伤组织。有些植物体的细必然构成愈伤组织。有些植物体的细胞脱分化以后直接构成胚性细胞，进胞脱分化以后直接构成胚性细胞，进而构成体细胞胚。而构成体细胞胚。2、多数愈伤组织内的细胞并不都是未、多数愈伤组织内的细胞并不都是未分化的细胞，即同一愈伤组织内的细分化的细胞，即同一愈伤组织内的细胞之间其形状存在一定的差别。胞之间其形状存在一定的差别。二、离体培育中细胞的脱分化二、离体培育中细胞的脱分化第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第

8、一节第一节 细胞分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性 细胞分化：细胞分化：是指点致细胞是指点致细胞构成不同构造，构成不同构造，引起功能改动引起功能改动或潜在发育方或潜在发育方式改动的过程。式改动的过程。时间上的分化：时间上的分化：空间上的分化：空间上的分化：三、细胞分化三、细胞分化第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第一节第一节 细胞分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性 1.细胞分化与极细胞分化与极性建立：性建立：极性建立的标志极性建立的标志细胞的不均细胞的不均等分裂。等分裂。极性的建立和维极性的建立和维管成分的产生，管成分的产生，是植物细胞分是植物细胞分化的根本特征。化的

9、根本特征。 三、细胞分化三、细胞分化第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第一节第一节 细胞分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性 2.影响细胞分化影响细胞分化的要素：的要素：a.激素激素生长素能促进维生长素能促进维管组织构成管组织构成细胞分裂素与木细胞分裂素与木质部的发生有质部的发生有关关三、细胞分化三、细胞分化第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第一节第一节 细胞分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性三、细胞分化三、细胞分化122.53.5%4数量很数量很少的木少的木质部质部木质部木质部构成，构成，韧皮部韧皮部不能构不能构成成木质部木质部和韧皮和韧皮部都能

10、部都能构成构成韧皮部韧皮部构成，构成，木质部木质部不能构不能构成成第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第一节第一节 细胞分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性b、蔗糖浓度、蔗糖浓度 2.影响细胞分化影响细胞分化的要素：的要素：c.光照光照 光照对于光照对于维管组织的分维管组织的分化具有促进作化具有促进作用用d.温度温度三、细胞分化三、细胞分化第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第一节第一节 细胞分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性暗培育下的烟草愈伤组织暗培育下的烟草愈伤组织第二节第二节 器官发生器官发生第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根

11、底第二节第二节 器官发生器官发生一、离体培育中器官发生的方式一、离体培育中器官发生的方式二、器官分化的过程二、器官分化的过程三三. 影响器官分化的要素影响器官分化的要素第二节第二节 器官发生器官发生植物的离体器官植物的离体器官的发生：培育条的发生：培育条件下的组织或细件下的组织或细胞团愈伤组织胞团愈伤组织分化构成不定根、分化构成不定根、不定芽等器官的不定芽等器官的过程。过程。第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第二节第二节 器官发生器官发生一、离体培育中器官发生的方式一、离体培育中器官发生的方式第一种方式是先第一种方式是先芽后根芽后根 如小麦，芦荟、如小麦，芦荟、苹果苹果第

12、二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第二节第二节 器官发生器官发生一、离体培育中器官发生的方式一、离体培育中器官发生的方式第二种方式为先第二种方式为先根后芽根后芽 如枸杞、苜蓿等如枸杞、苜蓿等第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第二节第二节 器官发生器官发生一、离体培育中器官发生的方式一、离体培育中器官发生的方式第三种方式是在第三种方式是在愈伤组织的不同愈伤组织的不同部位构成芽和根，部位构成芽和根，再经过维管组织再经过维管组织的联络构成完好的联络构成完好植株。植株。如胡萝卜、石刁如胡萝卜、石刁柏柏第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第二

13、节第二节 器官发生器官发生二、器官分化的过程二、器官分化的过程离体条件下，经离体条件下，经过愈伤组织再分过愈伤组织再分化器官普通要经化器官普通要经过三个生长阶段：过三个生长阶段：1、外植体经过诱、外植体经过诱导构成愈伤组织。导构成愈伤组织。第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第二节第二节 器官发生器官发生二、器官分化的过程二、器官分化的过程离体条件下，经离体条件下，经过愈伤组织再分过愈伤组织再分化器官普通要经化器官普通要经过三个生长阶段：过三个生长阶段：2、构成生长中心。、构成生长中心。第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第二节第二节 器官发生器官发生二

14、、器官分化的过程二、器官分化的过程离体条件下，经离体条件下，经过愈伤组织再分过愈伤组织再分化器官普通要经化器官普通要经过三个生长阶段：过三个生长阶段：3、器官原基及器、器官原基及器官构成。官构成。第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第二节第二节 器官发生器官发生留意：留意： 在有些情况下，外植体不经过典在有些情况下，外植体不经过典型的愈伤组织即可构成器官原基，这型的愈伤组织即可构成器官原基，这一途径有两种情况，一是外植体中已一途径有两种情况，一是外植体中已存在器官原基，进一步培育即构成相存在器官原基，进一步培育即构成相应组织器官进而再生植株，另一种情应组织器官进而再生植株，

15、另一种情况是外植体构成分生细胞团后在分生况是外植体构成分生细胞团后在分生细胞团上直接构成器官原基。细胞团上直接构成器官原基。 二、器官分化的过程二、器官分化的过程第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第二节第二节 器官发生器官发生 普通以为，芽和茎原基通常来源普通以为，芽和茎原基通常来源于培育组织中比较表层的细胞，即外于培育组织中比较表层的细胞，即外来源，而根原基那么发生在组织较深来源，而根原基那么发生在组织较深处，是内来源。处，是内来源。 二、器官分化的过程二、器官分化的过程第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第二节第二节 器官发生器官发生三、影响器官分

16、化的要素三、影响器官分化的要素1.外植体外植体 位置、形状及组织类型位置、形状及组织类型外植体不同取材组织类型对芦荟增殖的影外植体不同取材组织类型对芦荟增殖的影响响第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第二节第二节 器官发生器官发生取材部位接种数量产芽数量增殖倍数茎尖10151.50茎盘27963.56叶盘2000三、影响器官分化的要素三、影响器官分化的要素1.外植体外植体 位置、形状及组织类型位置、形状及组织类型外植体不同取材位置类型对芦荟茎盘增殖外植体不同取材位置类型对芦荟茎盘增殖的影响的影响第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第二节第二节 器官发生器

17、官发生茎盘位置接种外植体数量产生不定芽数茎盘平均产芽数1900290039262.8949525.7859182.0069007900三、影响器官分化的要素三、影响器官分化的要素具有变态器官具有变态器官如鳞茎、球茎、如鳞茎、球茎、块茎等的植物，块茎等的植物，在培育中往往也在培育中往往也容易构成相应的容易构成相应的变态器官。变态器官。第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第二节第二节 器官发生器官发生三、影响器官分化的要素三、影响器官分化的要素2.生长调理剂生长调理剂 生长调理剂在细胞生长与个体发生长调理剂在细胞生长与个体发育中具有重要的调控作用。离体培育育中具有重要的调控作用

18、。离体培育下的器官分化在大多数情况下是经过下的器官分化在大多数情况下是经过外源提供适宜的植物生长调理剂来实外源提供适宜的植物生长调理剂来实现的。种类、浓度和不同类型生长调现的。种类、浓度和不同类型生长调理剂的比例是影响根芽等分化的关键。理剂的比例是影响根芽等分化的关键。第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第二节第二节 器官发生器官发生三、影响器官分化的要素三、影响器官分化的要素3.光照光照光照有利于维管组织和叶绿体构成进而分光照有利于维管组织和叶绿体构成进而分化芽。化芽。愈伤组织的诱导培育普通在黑暗或弱光照愈伤组织的诱导培育普通在黑暗或弱光照条件下进展条件下进展分化培育的初

19、期延续光照能促进愈伤组织分化培育的初期延续光照能促进愈伤组织变绿，随后的昼夜交替那么有利于细胞极变绿，随后的昼夜交替那么有利于细胞极性的建立，从而促进器官分化。性的建立，从而促进器官分化。第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第二节第二节 器官发生器官发生三、影响器官分化的要素三、影响器官分化的要素4.温度温度愈伤组织诱导培育时，温度可以适当愈伤组织诱导培育时，温度可以适当提高，而分化温度比诱导温度要低。提高，而分化温度比诱导温度要低。与光周期类似，某些需求经过低温春与光周期类似，某些需求经过低温春化的植物，在离体培育中器官构成有化的植物，在离体培育中器官构成有时也需求低温处

20、置时也需求低温处置第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第二节第二节 器官发生器官发生第三节第三节 离体培育下的遗传与变异离体培育下的遗传与变异第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第三节第三节 离体培育下的遗传与变异离体培育下的遗传与变异一、培育细胞变异的类型一、培育细胞变异的类型二、变异缘由二、变异缘由三、影响培育细胞遗传变异的因子三、影响培育细胞遗传变异的因子四、体细胞无性系变异的诱导四、体细胞无性系变异的诱导五、优良变异的挑选方法五、优良变异的挑选方法六、体细胞无性系变异的利用六、体细胞无性系变异的利用七、变异的抑制七、变异的抑制一、培育细胞变异的类

21、型一、培育细胞变异的类型 离体培育中，组织、细胞、原生质体离体培育中，组织、细胞、原生质体培育再生植株中，会有各种各样的变培育再生植株中，会有各种各样的变异。异。组织培育条件下所表现的遗传与变异组织培育条件下所表现的遗传与变异特征称之为体细胞遗传与变异。特征称之为体细胞遗传与变异。第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第三节第三节 离体培育下的遗传与变异离体培育下的遗传与变异第三节第三节 离体培育下的遗传与变异离体培育下的遗传与变异自发产生的变异自发产生的变异变异率：变异率：10-710-6诱发产生的变异诱发产生的变异变异率：变异率：10-510-4第二章植物细胞工程的实际根

22、底第二章植物细胞工程的实际根底一、培育细胞变异的类型一、培育细胞变异的类型第三节第三节 离体培育下的遗传与变异离体培育下的遗传与变异一、培育细胞变异的类型一、培育细胞变异的类型12一、培育细胞变异的类型一、培育细胞变异的类型1.自发产生的变异自发产生的变异第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第三节第三节 离体培育下的遗传与变异离体培育下的遗传与变异A.染色体多倍性和非整倍性染色体多倍性和非整倍性一、培育细胞变异的类型一、培育细胞变异的类型1.自发产生的变异自发产生的变异第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第三节第三节 离体培育下的遗传与变异离体培育下的遗

23、传与变异B.畸形变异畸形变异一、培育细胞变异的类型一、培育细胞变异的类型1.自发产生的变异自发产生的变异第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第三节第三节 离体培育下的遗传与变异离体培育下的遗传与变异C.非遗传变异非遗传变异 a外遗传变异外遗传变异一、培育细胞变异的类型一、培育细胞变异的类型1.自发产生的变异自发产生的变异第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第三节第三节 离体培育下的遗传与变异离体培育下的遗传与变异C.非遗传变异非遗传变异 b 生理顺应生理顺应挑选挑选静置静置抗毒诱导抗毒诱导确定浓度确定浓度转移到致死剂量转移到致死剂量转移至无毒素培育基转移

24、至无毒素培育基逐代添加毒素浓度逐代添加毒素浓度确定半致死剂量浓度确定半致死剂量浓度一、培育细胞变异的类型一、培育细胞变异的类型第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第三节第三节 离体培育下的遗传与变异离体培育下的遗传与变异2、诱发产生的变异、诱发产生的变异 抗镰刀菌毒素细胞变异系的分别抗镰刀菌毒素细胞变异系的分别二、变异缘由二、变异缘由1、 植物本身的植物本身的 异质性异质性 嵌合性嵌合性第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第三节第三节 离体培育下的遗传与变异离体培育下的遗传与变异不是真正意义上的突变不是真正意义上的突变二、变异缘由二、变异缘由2、培育条件

25、引起的变异、培育条件引起的变异 1培育基中添加的激素培育基中添加的激素 2构成愈伤组织时，细胞分裂异常构成愈伤组织时，细胞分裂异常 3环境条件的改动环境条件的改动第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第三节第三节 离体培育下的遗传与变异离体培育下的遗传与变异三、影响离体培育细胞遗传变异三、影响离体培育细胞遗传变异的因子的因子1、供体植株、供体植株 倍性程度、基因型、细胞的分化程倍性程度、基因型、细胞的分化程度度2、培育基及培育方式、培育基及培育方式 培育基的成分、物理形状及培育类培育基的成分、物理形状及培育类型型3、继代培育的次数、继代培育的次数 越多，细胞变异的几率就越大越

26、多，细胞变异的几率就越大第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第三节第三节 离体培育下的遗传与变异离体培育下的遗传与变异四、体细胞无性系变异的诱导四、体细胞无性系变异的诱导 自发变异往往频率较低，为了添自发变异往往频率较低，为了添加变异频率，在培育基中添加化学诱加变异频率，在培育基中添加化学诱变剂或运用物理方法处置，这样，细变剂或运用物理方法处置，这样，细胞群体中就会产生各种各样的变异。胞群体中就会产生各种各样的变异。第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第三节第三节 离体培育下的遗传与变异离体培育下的遗传与变异四、体细胞无性系变异的诱导四、体细胞无性系变异

27、的诱导诱变剂类型：诱变剂类型：物理诱变剂：物理诱变剂：X射线、射线、 射线、中子、射线、中子、粒子、粒子、粒子和紫外线等。粒子和紫外线等。化学诱变剂：烷化剂、碱基类似物、化学诱变剂：烷化剂、碱基类似物、移码诱变剂和某些抗生素类等。移码诱变剂和某些抗生素类等。第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第三节第三节 离体培育下的遗传与变异离体培育下的遗传与变异五、优良变异的挑选方法五、优良变异的挑选方法1、离体条件下体细胞无性系变异的挑、离体条件下体细胞无性系变异的挑选的优点：选的优点：1所需空间小。所需空间小。2不受季节限制，挑选效率高。不受季节限制，挑选效率高。3诱变和挑选条件可

28、控。诱变和挑选条件可控。4接触面大、突变率高。接触面大、突变率高。 5防止了嵌合体。防止了嵌合体。第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第三节第三节 离体培育下的遗传与变异离体培育下的遗传与变异五、优良变异的挑选方法五、优良变异的挑选方法2、体细胞变异资料的选择、体细胞变异资料的选择1目的性状的可行性。目的性状的可行性。 选择综合性状良好的植物种类资选择综合性状良好的植物种类资料料2实验植物的细胞培育技术程度。实验植物的细胞培育技术程度。 起始资料要有良好的培育技术起始资料要有良好的培育技术3选择适宜的细胞类型。选择适宜的细胞类型。 优先思索原生质体和悬浮细胞系优先思索原生质体和悬浮细胞系第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根底第三节第三节 离体培育下的遗传与变异离体培育下的遗传与变异五、优良变异的挑选方法五、优良变异的挑选方法3、挑选方法、挑选方法1直接挑选法直接挑选法 在设计的选择条件下，能使培育在设计的选择条件下，能使培育细胞或再生个体获得直接感官上的差细胞或再生个体获得直接感官上的差别。别。 如：抗除草剂、抗盐碱的突变个体如：抗除草剂、抗盐碱的突变个体第二章植物细胞工程的实际根底第二章植物细胞工程的实际根