细胞的全能性与器官发生课件

1、3.1 茎尖分生组织培养的应用3.1.1 形态建成研究茎尖分生组织培养取材便利,培养条件能严格控制, 十分有利于形态建成的研究.3.1.2 无病株的生产 迄今为止, 人们发现的植物病毒已超过500种, 无病毒苗的培养在农业生产中作用越来越大, 取得了良好的经济效益和社会效益.3.1.3 营养繁殖 茎尖组织培养可以严格控制和调节适宜的营养、激素浓度、温度、光照等外部条件，使许多在常规条件下无法生长和繁殖的植物材料成功快速繁殖。3.1.4 应用于育种 因茎尖遗传性稳定, 茎尖组织培养技术已经成熟, 因此该技术多用于常规方法繁殖困难的物种, 有性不亲和基因与不育基因型的繁殖, 新杂交种的快速繁殖,

2、繁殖大批遗传形状一致的亲本供大规模杂交制种。3.2 茎尖分生组织培养的方法3.2.1 材料的准备3.2.2 材料的消毒3.2.3 组织片的分离3.2.4 培养基3.2.5 培养条件3.3 脱毒苗培养和病毒检测3.3.1 脱毒苗培养的意义 可以脱除严重患病毒病植物的病毒，恢复种性，提高产量和品质。3.3.2 热处理脱毒方法（1）脱毒原理：因为病毒和植物细胞对高温的耐受性不同，高温可阻止病毒扩散并抑制其增殖，使病毒浓度不断降低，持续一段时间后，病毒将自行消失。（2）热处理脱毒方法有二种：一中是温汤浸渍处理；另一种是高温空气处理。3.3.3 茎尖培养脱毒(1)茎尖培养脱毒理论依据：植物细胞的全能性学

3、说，任何细胞都含有全套的遗传信息，具有形成完整植株的能力；植物病毒在寄主体内分布不均匀，茎尖部位病毒含量极低或不含病毒。 茎尖培养脱毒效果的好坏与茎尖大小呈负相关，切取的茎尖越小，脱毒效果越好；而培养茎尖成活率的高低则与茎尖大小呈正相关，切取茎尖越小，成活率越低。(2) 茎尖培养脱毒方法1)培养脱毒母株,获得外植体2)选择培养基MS适合大多数双子叶植物培养；B5和N6培养基适合于大多数单子叶植物；White培养基适合于根的培养。3) 剥离和接种将消毒好的茎段或芽置超净工作台的双目解剖镜下，用解剖针剥离幼叶和叶原基，切取适当大小，接种到芽分化培养基上。4) 继代培养生根和快速繁殖将接种外植体置于

4、25度左右、光照度3000lx的实验室中，光周期13-16h/d，培养2-3周成苗。苗高1-2cm高时，转入生根培养基，7-10天后生根，再继代成壮苗后移栽。(3)茎尖培养的关键技术环节1）剥离适当大小的茎尖一般剥离带1-2个叶原基的茎尖即可获得较好的脱毒效果。2）选择合适培养基生长素/细胞分裂素的比值大于1时有利于根的形成，否则有利于芽的分化。3）给予适宜的环境条件茎尖培养脱毒的其他几种方法：1）热处理结合茎尖培养脱毒2）微体嫁接脱毒3）抗病毒药剂脱毒4）脱毒苗保存3.3.4 病毒的概念与形态(1) 概念 病毒是一种非细胞形态的必须在活细胞中才能增殖的专性寄生物, 是最小的生命实体, 是由一

5、种核酸和蛋白质衣壳组成的非细胞形态的分子生物。（2） 病毒的形态植物病毒的基本形态为粒体(virion, virus particle)。大部分病毒的粒体为球状（等轴粒体）、杆状和线状，少数为弹状、杆菌状和双联体状等。线状病毒一般长4801250nm，宽1013nm；杆状病毒一般长130300nm，宽1520nm；杆菌状病毒一般长58240nm，宽1819nm。球状病毒为多面体，直径1680nm。球形病毒的结构球形病毒的结构模式结构图植物病毒的各种形态常见形态有 杆形 线形 球形 弹形等(3) 植物病毒对生产的影响引起多种植物病害，大多数植物都不同程度地受到病毒的危害:茄科和十字花科植物上，有

6、50%的病害为病毒病；在烟草,马铃薯上病毒危害重要；在花卉上，病毒病使品质和产量降低，甚至影响进出口；大麦黄矮病毒，曾使美国小麦损失6000万美元，加拿大损失1700万美元。(4) 植物病毒的组成成分植物病毒主要成分是核酸和蛋白质，核酸在内部，外部由蛋白质包被，称为外壳。合称为核蛋白或核衣壳。有的病毒粒体中还含有少量的糖蛋白或脂类、水分等。类病毒则没有蛋白质外壳，仅为RNA的分子。核酸是病毒的核心，组成了病毒的遗传信息组基因组(genome)，决定病毒的增殖、遗传、变异和致病性。(5) 病毒核酸的比例 不同形态粒体的病毒中核酸的比例不同，一般说，球形粒体病毒的核酸含量高，占粒体重量的15 45

7、，长条形粒体病毒中核酸含量占5% 6；而在弹状病毒中只占1左右。卫星RNA 在某些多分体病毒中发现了小分子量的RNA，其与病毒RNA没有同源性，单独不能侵染，要依赖病毒的核酸才能侵染和增殖，这种核酸称为卫星RNA(satellite RNA，sRNA)，其依赖的病毒称为辅助病毒。卫星RNA与辅助病毒包被在同一衣壳内，并能抑制辅助病毒的复制，降低其浓度并改变其致病力，利用sRNA与病毒的关系，可进行生物防治及基因工程抗病毒育种研究。病毒的其它组成成分除蛋白和核酸外，植物病毒含有的最大量的其它组分是水分，例如在西红柿束矮病毒和芜菁黄花叶病毒的结晶体中，水分的含量分别为47和58。 碳水化合物主要发

8、现在植物弹状病毒科病毒中，以糖蛋白或脂类的形式存在于病毒的囊膜中。如西红柿斑萎病毒合有7的碳水化合物。某些病毒粒体含多胺，主要是精胺和亚精胺，它们与核酸上的磷酸基团相互作用，为稳定折迭的核酸分子。金属离子也是许多病毒必须的，主要有钙离子、钠离子和镁离子。这些金属离子与衣壳蛋白亚基上的离子结合位点作用，稳定衣壳蛋白与核酸的结合利用离子整合剂去掉这些金属离子，往往导致病毒粒体膨胀，易受核酸酶的分解。3.3.5 植物病毒的侵染与传播(1)植物病毒的侵染因病毒是极小的生命体,不能靠自身力量主动侵入植物细胞, 只能借助外力, 通过植物细胞的微伤或昆虫刺吸式口器, 把病毒送入植物细胞内。(2)植物病毒的传

9、播 1) 介体传播 蚜虫传播: 在蚜虫介体中，大约有200种蚜虫可传播160多种植物病毒，有的蚜虫只传播2-3种病毒，有的可以传播40-50种病毒(如蚕豆蚜和马铃薯蚜)，桃蚜甚至可以传播100种以上的病毒。在这160多种植物病毒中，有的只由一种蚜虫传播，有的可由多种蚜虫传播，黄瓜花叶病毒甚至可以由75种蚜虫传播。 线虫传播：现存发现的介体线虫均为外寄生类型线虫,属矛线目(Dorilaimida)，游离生活于土壤中。线虫传病毒集中在蠕传病毒属(Nepovirus)和烟草脆裂病毒属(Tobravirus)中。 叶蝉和飞虱：在叶蝉亚目大约2000个属15000种叶蝉中，只有21个属中的49种是病毒的

10、传播介体。介体的寄主主要是禾本科植物，重要的作物病害如水稻矮缩病、小麦丛矮病和玉米粗缩病等。土壤中的介体：现已明确除了TMV可在土壤中存活较久外，土壤本身并不传毒，主要是土壤中的线虫或真菌传播病毒。病毒侵染植物以后，在活细胞内增殖后代病毒需要两个步骤： (1)病毒核酸的复制(replication) 从亲代向子代病毒传送核酸性状的过程，即病毒的基因传递 (2)病毒核酸信息的表达植物病毒增殖复制的主要步骤侵入活细胞并脱壳核酸复制和基因表达病毒粒体的装配扩散转移植物病毒的复制概况示意图2)接触传播无性繁殖材料和嫁接传播:由于病毒系统侵染的特点，在植物体内除生长点外各部位均可带毒，在以球茎、块根、接

11、穗芽为繁殖的作物中特别重要，如马铃薯、大蒜、郁金香、苹果树等，如母株受侵染则无一幸免。这些无性繁殖材料都可以带毒，故成为重要的检疫对象。嫁接是园艺上非常普通的农事措施之一，也是证明疑难病原物侵染性的重要方法之一。嫁接可以传播任何种类的病毒、植物菌原体和类病毒病害。种子和花粉传播:随着研究发展及检测技术水平的提高，已报道种传的病毒及其寄主植物种类大为增加，现在估计约15的已知病毒可以种传。种子带毒的危害主要表现在早期侵染和远距离传播，早期侵染提供初侵染来源，在田间形成发病中心；尤其是和蚜虫非持久性传毒方式结合极有可能造成严重危害。种传病毒的寄主以豆科、葫芦科、菊科植物为多，而茄科植物却很少。 由

12、花粉直接传播的病毒数量并不多，现在知道的有十几种，但多数是木本寄主，如危害樱桃的桃环斑病毒、樱桃卷叶病毒；危害悬钩子的悬钩子环斑病毒、黑悬钩子潜隐病毒、悬钩子丛矮病毒以及酸樱桃黄化病毒等。这些花粉也可以由蜜蜂携带传播。植物病毒在植株体内的转移3.3.6 病毒的检测植物病毒的鉴定与检测方法:(1)指示植物法 利用病毒在其他植物上产生的枯斑作为鉴别病毒种类的标准，也叫枯斑和空斑测定法。 有的植物对污染物非常敏感。如牵牛花中含有花青素，该色素在碱性溶液中为蓝色，在酸性溶液中为红色，故从早晨至晚上，随着二氧化碳含量增加，牵牛花花色从蓝变红。牵牛花即是对空气中二氧化碳浓度的指示植物。雪松对二氧化硫和氟化氢很敏感，当空气中存在这两种气体时，其叶片就会出现枯黄现象。紫鸭跖草在低强度的辐射后，花色即由蓝色变成粉红，这种植物可以作为测量辐射强度的“指示剂”。 (2)抗血清鉴定法 抗体是动物在外来抗原的刺激下产生的一种免疫球蛋白。抗体主要存在于血清中，含有抗体的血清称为抗血清。因不同病毒的血清具有特异性，因此用已知病毒的抗血清即可鉴定未知病毒的种类。 抗血清也是植物病毒鉴定中最有用的方法之一。(3)电子显微镜鉴定法 电子显微镜分辨力可达0.5nm。比生物学鉴定更直观，鉴定速度快。(4)酶联免疫测定法具有极高的灵敏度、特异性强、安全快速和容易观察结果的优点。3.3.7