细胞全能性及其应用

细胞全能性及其应用第一页，共二十五页，编辑于2023年，星期三什么是细胞全能性？什么叫人工种子？人工种子具有哪些特点？内容简介2第二页，共二十五页，编辑于2023年，星期三一、细胞全能性（Totipotency）指细胞能够发展成为一棵完整植株的能力细胞学说：细胞是生物体结构和功能的基本单位遗传学理论：每一个细胞都具有生物体全部的遗传物质基于：3第三页，共二十五页，编辑于2023年，星期三PlantSeedsAplantseedconsistsofanembryoanditsfoodstore(endosperm),surroundedbyaseedcoat(testa).Theseedensuresthatthenextgenerationofplantsexists.TheembryoTheembryoismadeupofoneortwocotyledonsattachedtoacentralaxis.Theupperpartoftheaxiscontainsaplumuleatitstip.Theplumulegrowsintotheshootsystem.Thelowerpartoftheaxisconsistsofthehypocotylandaradicle.Theradiclegrowsintotherootsystem.TheendospermTheendospermisthefoodreservethattheembryousesduringtheearlystagesofgermination.Beforetheembryoisabletoproduceitsownfoodthroughphotosynthesis,theendospermprovidesvitalnutrientstotheembryo.ThetestaThetestaprotectstheembryofrominjuryanddryingout.Italsomakessurethattheembryoremainsviablebeforegermination.Asgerminationoccurs,waterisabsorbedandtheseedcoatbreaksallowingtheradicletofirstemergefromtheseed.二、人工种子(Syntheticseeds)4第四页，共二十五页，编辑于2023年，星期三将组织培养产生的体细胞胚或不定芽包裹在能提供养分的胶囊里，再在胶囊外面包上一层具有保护功能和防止机械损伤的外膜，形成一种类似于自然种子的结构。1、基本概念5第五页，共二十五页，编辑于2023年，星期三Intheproductionofartificialseeds,anartificialendospermcanbecreatedwithintheencapsulationmatrix.Theencapsulationmatrixisahydrogelmadeofnaturalextractsfromseaweed(agar,carageenanoralginate),plants(arabicortragacanth),seedgums(guar,locustbeangumortamarind)ormicrorganisms(dextran,gellanorxanthangum黄原胶.).Thesecompoundswillgelwhenmixedwithordroppedintoanappropriateelectrolyte(coppersulphate,calciumchlorideorammoniumchloride).Ionicbondsareformedtoproducestablecomplexes.Usefuladjuvantssuchasnutrients,plantgrowthregulators,pesticideandfungicidecanbesuppliedtotheplantpropagulewithintheencapsulationmatrix.Inmostcases,asecondcoatcoveringtheartificialendospermisrequiredtosimulatetheseedcoat..AdvantagesofartificialseedsArtificialseedshavethepotentialforprovidinganinexpensiveplantdeliverysystem.Theprocessofplantingcanbeeasilymechanisedandthisallowsthedirectdeliveryoftissueculturedplantpropagulestothefield.Italsoprovidesrapidbulkingupfortheproductionofindividualgeneticallyengineeredplants.6第六页，共二十五页，编辑于2023年，星期三ArtificialSeedsConceptArtificialseedswerefirstintroducedinthe1970sasanovelanaloguetotheplantseeds.Theproductionofartificialseedsisespeciallyusefulforplantswhichdonotproduceviableseeds.Itrepresentsamethodtopropagatetheseplants.Artificialseedsaresmallsizedandthisprovidesfurtheradvantagesinstorage,handling,shippingandplanting.Whatmakesanartificialseed?Artificialseedscanbeproducedbyencapsulatingaplantpropaguleinamatrixwhichwillallowittogrowintoaplant.Plantpropagulesmayconsistofshootbudsorsomaticembryosthathavebeengrownasepticallyintissueculture.Inculture,theseplantpropagulescaneasilygrowintoindividualplantsaswehavethecapacitytocontrolitsgrowthusingchemicalsprovidedintheculturemedia.7第七页，共二十五页，编辑于2023年，星期三体胚胶囊外膜人工种子示意图8第八页，共二十五页，编辑于2023年，星期三2、人工种子的特点（8）可以固定杂种优势；解决部分名贵植物自然繁殖难的问题；可以迅速繁殖生物工程产生的新材料；在包裹材料中，可以加入农药化肥激素等；可以产生无毒苗，用于脱毒；批量生产、成本低、发芽率和生长速率一致；体积小、运输方便；可以直接播种和机械化操作9第九页，共二十五页，编辑于2023年，星期三3、人工种子概况1978年，Murashige提出人工种子的设想1984年Redenbaugh制造出第一批人工种子中、美、日、法等国从事相关研究10第十页，共二十五页，编辑于2023年，星期三中国人工种子研究情况复旦大学：1988年，研制芹菜和水稻人工种子成功北京大学：高营养胡萝卜人工种子中山大学：转基因植物人工种子中科院遗传所：橡胶树人工种子中科院植物所：体胚同步化研究北京农大：体胚发生的生理生化研究11第十一页，共二十五页，编辑于2023年，星期三4、人工种子研究存在的问题如何得到同步化的体胚或不定芽选择合适材料作为体胚的包裹剂胶囊里外，加入合适的物质数量多、质量高、出苗速率整齐一致不损害体胚，有利于体胚的发芽、生长，经得起加工、贮藏和运输使人工种子防腐、防干，使体胚正常生长12第十二页，共二十五页，编辑于2023年，星期三5、人工种子研制的程序选择外植体并消毒诱导愈伤组织诱导产生体细胞胚体胚加到含1/2MS和2%-4%藻酸钠溶液中滴球法制备人工种子13第十三页，共二十五页，编辑于2023年，星期三1。Shootbudscutfromshootculturescanbeusedforartificialseedproduction.Theyarecutto2-3mminsizeandplacedintheencapsulationmatrixSomaticembryosformedfromculturedplantpartsareidealforartificialseedproduction14第十四页，共二十五页，编辑于2023年，星期三3。Theshootbudorsomaticembryoisdroppedintothecomplexationsolutionandacapsuleisformedandallowedtoharden.Capsulehardnesscanbecontrolledbytheconcentrationofthecomplexationsolutionandthecomplexationtime.Sizeofthecapsuleisdeterminedbythesizeoftheshootbudorsomaticembryoandtheinnerdiameterofthepipetteused2。Usingasterile10mlpipette,theshootbud/somaticembryoisdrawnupwithsomeencapsulationmatrix.15第十五页，共二十五页，编辑于2023年，星期三5-1、高质量体胚的诱导影响因素外植体的选择激素调控在产生体胚中的作用氮和氨基酸对体胚形成的影响天然提取物不同部分外植体产生愈伤组织分化能力不一样2，4-D、KT、NAA、BA、ABA对体胚形成有一定作用，但不同作物所要求的浓度不一样铵态氮（硝酸铵、氯化铵）和有机氮有利于体胚诱导椰子乳汁、YE、CH、植物的伤流液有利于体胚形成16第十六页，共二十五页，编辑于2023年，星期三5-2、高质量体胚的选择体胚发生过程与合子胚相似，经过原胚、心形胚、鱼雷形胚、子叶（成熟）胚等阶段球形胚心形胚鱼雷胚子叶胚17第十七页，共二十五页，编辑于2023年，星期三作为人工种子包裹的材料心形胚鱼雷胚子叶胚18第十八页，共二十五页，编辑于2023年，星期三选择同步化体胚的方法手工选择法过滤筛选法渗透压分选法胚性细胞分级仪分离19第十九页，共二十五页，编辑于2023年，星期三5-3、用藻酸钠包裹体胚的方法无菌操作，将体胚悬浮于2%-3%的藻酸钠溶液中；滴球法制作人工种子，0.1MCaCl2作为凝固剂；用无菌水冲洗人工种子2-3次；在无菌条件下，在1/2MS上发芽、转换，或用外膜材料进行进一步的包装20第二十页，共二十五页，编辑于2023年，星期三愈伤组织在诱导培养基上产生体胚体胚悬浮于2%-3%藻酸钠中藻酸钠悬滴加入到0.