教学植物细胞工程的理论基础

4.温度 ▪ 愈伤组织诱导培养时，温度可以适当提高，
而分化温度比诱导温度要低。
▪ 与光周期相似，某些需要通过低温春化的
植物，在离体培养中器官形成有时也需要 低温处理
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第三节 离体培养下的遗传与变异 第二章植物细胞工程的理论基础 第三节 离体培养下的遗传与变异
一、培养细胞变异的类型 二、变异原因 三、影响培养细胞遗传变异的因子 四、体细胞无性系变异的诱导 五、优良变异的筛选方法 六、体细胞无性系变异的利用 七、变异的抑制
2％
第二章植物细胞工程的理论基础
第一节 细胞分化与细胞全能性
2.5～3.5% 4％
数量很 少的木 质部
木质部 形成， 韧皮部 不能形 成
木质部 和韧皮 部都能 形成
韧皮部 形成， 木质部 不能形 成
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三、细胞分化
2.影响细胞分化 的因素：
c.光照 光照对于维
管组织的分化具 有促进作用 d.温度
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二、器官分化的过程
第二章植物细胞工程的理论基础 第二节 器官发生
一般认为，芽和茎原基通常起源 于培养组织中比较表层的细胞，即外 起源，而根原基则发生在组织较深处， 是内起源。
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三、影响器官分化的因素
第二章植物细胞工程的理论基础 第二节 器官发生
1.外植体—— 位置、状态及组织类型
接种外植体数量 产生不定芽数
9
0
9
0
9
26
9
52
9
18
9
0
9
0
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茎盘平均产芽数 0 0
2.89 5.78 2.00
0 0
三、影响器官分化的因素
▪ 具有变态器官
（如鳞茎、球茎、 块茎等）的植物， 在培养中往往也 容易形成相应的 变态器官。
第二章植物细胞工程的理论基础
第二节 器官发生
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第三节 离体培养下的遗传与变异
一、培养细胞变异的类型
1
2
自发产生的变异 诱发产生的变异
变异率： 10-7~10-6
变异率： 10-5~10-4
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一、培养细胞变异的类型
1.自发产生的变异
A.染色体多倍性和非整倍性
第二章植物细胞工程的理论基础
第三节 离体培养下的遗传与变异
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一、培养细胞变异的类型
第二章植物细胞工程的理论基础
第三节 离体培养下的遗传与变异
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一、培养细胞变异的类型
第二章植物细胞工程的理论基础
第三节 离体培养下的遗传与变异
2、诱发产生的变异 （抗镰刀菌毒素细胞变异系的分离）
筛选
转移到致死剂量
静置
转移至无毒素培养基
抗毒诱导
逐代增加毒素浓度
确定浓度
确定半致死剂量浓度
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三、影响离体培养细胞遗传变异 的因子
第二章植物细胞工程的理论基础
第三节 离体培养下的遗传与变异
1、供体植株
倍性水平、基因型、细胞的分化程度
2、培养基及培养方式
培养基的成分、物理状态及培养类型
3、继代培养的次数
越多，细胞变异的几率就越大
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四、体细胞无性系变异的诱导
第二章植物细胞工程的理论基础
第二章植物细胞工程的理论基础
第一节 细胞分化与细胞全能性
暗培养下的烟草愈伤组织
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第二节 器官发生
第二章植物细胞工程的理论基础
第二节 器官发生
一、离体培养中器官发生的方式
二、器官分化的过程 三. 影响器官分化的因素
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第二节 器官发生
▪ 植物的离体器官
的发生：培养条 件下的组织或细 胞团（愈伤组织） 分化形成不定根、 不定芽等器官的 过程。
第一节 细胞分化与细胞全能性
根据细胞所 处的组织不同从 强到弱为： 顶端分生组织 > 居间分生组织 > 侧生分生组织 > 薄壁组织> 厚角 组织 > 输导组织 > 厚壁组织。
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二、离体培养中细胞的脱分化
第二章植物细胞工程的理论基础
第一节 细胞分化与细胞全能性
外植体
愈伤组织
不定器官
体细胞胚
完整植株
一、离体培养中器官发生的方式
第二章植物细胞工程的理论基础
第二节 器官发生
▪ 第三种方式是在
愈伤组织的不同 部位形成芽和根， 再通过维管组织 的联系形成完整 植株。
如胡萝卜、石刁柏
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二、器官分化的过程
▪ 离体条件下，经
过愈伤组织再分 化器官一般要经 过三个生长阶段： 1、外植体经过诱导 形成愈伤组织。
脱分化途径
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二、离体培养中细胞的脱分化
第二章植物细胞工程的理论基础
第一节 细胞分化与细胞全能性
茎尖 幼胚
原植物
发育
直接伸长途径
完整植株
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二、离体培养中细胞的脱分化
▪ 外植体
（explant）： 植物组织培养 中用来进行无 菌培养的离体 材料，可以是 器官、组织、 细胞和原生质 体等。
1.自发产生的变异
B.畸形变异
第二章植物细胞工程的理论基础
第三节 离体培养下的遗传与变异
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一、培养细胞变异的类型
1.自发产生的变异
C.非遗传变异 （a）外遗传变异
第二章植物细胞工程的理论基础
第三节 离体培养下的遗传与变异
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一、培养细胞变异的类型
1.自发产生的变异
C.非遗传变异 （ b ）生理适应
三、影响器官分化的因素
第二章植物细胞工程的理论基础 第二节 器官发生
2.生长调节剂
生长调节剂在细胞生长与个体发育中 具有重要的调控作用。离体培养下的器官 分化在大多数情况下是通过外源提供适宜 的植物生长调节剂来实现的。种类、浓度 和不同类型生长调节剂的比例是影响根芽 等分化的关键。
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三、影响器官分化的因素
第二章植物细胞工程的理论基础
第二节 器官发生
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二、器官分化的过程
▪ 离体条件下，经
过愈伤组织再分 化器官一般要经 过三个生长阶段： 2、形成生长中心。
第二章植物细胞工程的理论基础
第二节 器官 离体条件下，经
过愈伤组织再分 化器官一般要经 过三个生长阶段： 3、器官原基及器官 形成。
外植体不同取材组织类型对芦荟增殖的影响
取材部 接种数 产芽数 增殖倍
位
量
量
数
茎尖
10
15
1.50
茎盘
27
96
3.56
叶盘
20
0
0
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三、影响器官分化的因素
第二章植物细胞工程的理论基础 第二节 器官发生
1.外植体—— 位置、状态及组织类型
外植体不同取材位置类型对芦荟茎盘增殖的影响
茎盘位置 1 2 3 4 5 6 7
——细胞的不均等 分裂。
▪ 极性的建立和维
管成分的产生， 是植物细胞分化 的基本特征。
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三、细胞分化
2.影响细胞分化 的因素：
a.激素
▪ 生长素能促进维
管组织形成
▪ 细胞分裂素与木
质部的发生有关
第二章植物细胞工程的理论基础
第一节 细胞分化与细胞全能性
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三、细胞分化
b、蔗糖浓度
1％
第三节 离体培养下的遗传与变异
自发变异往往频率较低，为了增 加变异频率，在培养基中添加化学诱 变剂或使用物理方法处理，这样，细 胞群体中就会产生各种各样的变异。
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四、体细胞无性系变异的诱导
第二章植物细胞工程的理论基础
第三节 离体培养下的遗传与变异
诱变剂类型：
物理诱变剂：X射线、 γ射线、中子、 β粒子、α粒子和紫外线等。 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。
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细胞工程
Cell Engineering
邢朝斌 科技楼0510 Tel:3726238 E-mail:xingzhb@
第二章 植物细胞工程的 理论基础
细胞工程——邢朝斌
第二章植物细胞工程的理论基础
第一节 细胞分化与细胞全能性
第二节 器官发生 第三节 离体培养下的遗传与变异
第二章植物细胞工程的理论基础
第二节 器官发生
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一、离体培养中器官发生的方式
第二章植物细胞工程的理论基础
第二节 器官发生
▪ 第一种方式是先
芽后根
如小麦，芦荟、 苹果
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一、离体培养中器官发生的方式
第二章植物细胞工程的理论基础
第二节 器官发生
▪ 第二种方式为先
根后芽
如枸杞、苜蓿等
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二、变异原因
第二章植物细胞工程的理论基础
第三节 离体培养下的遗传与变异
1、 植物本身的 异质性
（嵌合性）
不是真正意义上的突变
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二、变异原因
第二章植物细胞工程的理论基础
第三节 离体培养下的遗传与变异
2、培养条件引起的变异
1）培养基中添加的激素 2）形成愈伤组织时，细胞分裂异常 3）环境条件的改变
愈伤组织 的种类： 1、胚性愈伤 组织 ：表面光 滑、组织结构 紧凑、细胞小、 再生力强。
第二章植物细胞工程的理论基础
第一节 细胞分化与细胞全能性
胚性愈伤组织
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二、离体培养中细胞的脱分化
愈伤组织 的种类： 2、非胚性愈 伤组织：表面 粗糙、组织结 构疏松、细胞 大。
第二章植物细胞工程的理论基础
第二章植物细胞工程的理论基础
第二节 器官发生
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二、器官分化的过程
第二章植物细胞工程的理论基础 第二节 器官发生
注意： 在有些情况下，外植体不经过典
型的愈伤组织即可形成器官原基，这 一途径有两种情况，一是外植体中已 存在器官原基，进一步培养即形成相 应组织器官进而再生植株，另一种情 况是外植体形成分生细胞团后在分生 细胞团上直接形成器官原基。
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第二章植物细胞工程的理论基础
第一节 细胞分化与细胞全能性
外植体
二、离体培养中细胞的脱分化
脱分化后 的细胞，经过 细胞分裂，产 生无组织结构、 无明显极性的、 松散的细胞团 称为愈伤组织。
第二章植物细胞工程的理论基础
第一节 细胞分化与细胞全能性
愈伤组织
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二、离体培养中细胞的脱分化
第二章植物细胞工程的理论基础 第二节 器官发生
3.光照
▪ 光照有利于维管组织和叶绿体形成进而分化芽。
▪ 愈伤组织的诱导培养一般在黑暗或弱光照条件
下进行
▪ 分化培养的初期连续光照能促进愈伤组织变绿，
随后的昼夜交替则有利于细胞极性的建立，从 而促进器官分化。
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三、影响器官分化的因素
第二章植物细胞工程的理论基础 第二节 器官发生
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第三节 离体培养下的遗传与变异 第二章植物细胞工程的理论基础 第三节 离体培养下的遗传与变异
一、培养细胞变异的类型
▪ 离体培养中，组织、细胞、原生质体
培养再生植株中，会有各种各样的变 异。
▪ 组织培养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。
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一、培养细胞变异的类型
第二章植物细胞工程的理论基础
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第一节 细胞分化与细胞全能性 第二章植物细胞工程的理论基础 第一节 细胞分化与细胞全能性
一、细胞全能性的一般概念 二、细胞分化 三、离体培养中细胞的
脱分化、再分化
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一、细胞全能性的一般概念
第二章植物细胞工程的理论基础
第一节 细胞分化与细胞全能性
一、细胞全能性的 一般概念
一个细胞所 具有的产生完整 生物个体的固有 能力称之为细胞 的全能性。
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五、优良变异的筛选方法
第二章植物细胞工程的理论基础
第三节 离体培养下的遗传与变异
1、离体条件下体细胞无性系变异的筛 选的优点： （1）所需空间小。 （2）不受季节限制，筛选效率高。 （3）诱变和筛选条件可控。 （4）接触面大、突变率高。 （5）避免了嵌合体。
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五、优良变异的筛选方法
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三、细胞分化
第二章植物细胞工程的理论基础
第一节 细胞分化与细胞全能性
细胞分化： 是指导致细胞 形成不同结构， 引起功能改变 或潜在发育方 式改变的过程。 时间上的分化： 空间上的分化：
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三、细胞分化
第二章植物细胞工程的理论基础
第一节 细胞分化与细胞全能性
1.细胞分化与极 性建立： ▪ 极性建立的标志
第一节 细胞分化与细胞全能性
非胚愈伤组织
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二、离体培养中细胞的脱分化
第二章植物细胞工程的理论基础
第一节 细胞分化与细胞全能性
注意： 1、并不是所有的细胞脱分化的结果都 必然形成愈伤组织。有些植物体的细 胞脱分化以后直接形成胚性细胞，进 而形成体细胞胚。 2、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 胞之间其状态存在一定的差异。
第二章植物细胞工程的理论基础
第三节 离体培养下的遗传与变异
2、体细胞变异材料的选择 （1）目标性状的可行性。
选择综合性状良好的植物品种材料
（2）试验植物的细胞培养技术水平。
起始材料要有良好的培养技术
（3）选择合适的细胞类型。
优先考虑原生质体和悬浮细胞系
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五、优良变异的筛选方法
第二章植物细胞工程的理论基础
细胞全能性的绝 对性与相对性:
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一、细胞全能性的一般概念
第二章植物细胞工程的理论基础
第一节 细胞分化与细胞全能性
植物细胞全 能性表现根据细 胞类型不同从强 到弱:
营养生长中心 > 形成层 > 薄壁细 胞 > 厚壁细胞> 特化细胞
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一、细胞全能性的一般概念
第二章植物细胞工程的理论基础