第8讲植物组织器官培养生产代谢产物 2
初中：第8讲 人体的新陈代谢二
第8讲人体的新陈代谢(二)知识点1人体血液的主要成分及功能1.人体血液循环系统的组成：血液、血管和心脏。
2.血液的主要成分及功能⑴红细胞是数量最—多—的血细胞，呈一两面凹的圆饼—状(2)白细胞体积―大数量―少_,一直―细胞核，能抵抗病菌的侵入。
(3)血小板是最―小―的血细胞，.没有_细胞核,有加速血液凝固和防止伤口大量出血及阻止细菌入侵的作用。
3.血液的种类⑴含氧一汽，颜色.鲜红_的血叫动脉血;含氧—少_,颜色一暗红_的血叫静脉血。
(2)红细胞里有一种红色含铁的蛋白质，叫一血红蛋白，，在氧浓度高的地方容易与氧—结合—，形成一氧合血红蛋白_,在氧浓度低的地方容易与氧—分工。
知识点2心脏、血管的结构和体循环与肺循环过程中血液成分的主要变化1.心脏(1)心脏主要由心肌构成，被隔成了左右不相通的两部分，左右两部分又被能够控制血液定向流动的、只能向一个方向开的—瓣膜—分别隔成上下两个腔。
心房壁的厚度比心室壁—薄—。
(2)整个心脏可以分为四个腔，每个腔都分别与相应的血管相连：左心室与—主动脉—相连；右心室与―肺动脉―相连;左心房与―肺静脉―相连;右心房与―上下腔静脉―相连。
2 .血管 种类 管壁特点 管腔特点 血流速度主要功能 —动脉― 较厚，弹性大 较小 快 从心脏运送血液到全身各器官 _静脉.较薄，弹性小较大慢从全身各器官运送血液回到心脏 毛细血管 极薄，仅由一层 —上皮细胞—构成最小，只允许红细胞—单行―通过最慢与―组织细胞―进行物质交换3.血液循环⑴定义：血液在由_心脏和全部血管—组成的封闭管道中,按一定方向周而复始地流动。
(2)血液循环途径各级静脉!二氧化碳全套毛等废田组织 细血管氧气和善细胞t 养物质1---肺动脉主动脉f各级动脉 注：“f”表示动脉血“一*”表示静脉血①血液循环包括一体循环—和―肺循环―两个部分,两个部分同时进行，互相连通。
②体循环从―左心室一开始,―右心房―结束,其中的血液由―动脉—血变成―静脉―血。
植物的组织与器官
高等植物： 出现根、茎、 叶、花、果 实和种子， 可以进行光 合作用、吸 收水分、运 输营养和有 性生殖
感谢您的观看
汇报人：XXX
植物组织：包 括表皮、皮层、 维管束、形成
层等
植物器官：包 括根、茎、叶、 花、果实、种
子等
发育过程：从 种子萌发开始， 经过细胞分裂、 分化、生长、 成熟等阶段， 最终形成各种
植物器官
相互关系：植 物组织是植物 器官的基础， 植物器官是植 物组织的集合， 两者相互依存， 共同构成植物
体
植物组织与器官的遗传基础
植物的组织与器官
汇报人：XXX
目录
01 单击此处添加目录标题内容 03 植物器官
02 植物组织 04 植物组织与器官的关系
添加章节标题
植物组织
植物组织的概念
添加标题 添加标题 添加标题 添加标题
植物组织是构成植物体 保护组织位于植物体 输导组织负责运输水
的基本单位，包括表皮、 表面，具有保护作用， 分和养分，如木质部、
植物器官的分类
根：吸收水分和矿物质，固定植物
花：产生种子，繁殖后代
茎：支持植物，运输水分和矿物质
果实：保护种子，帮助种子传播
叶：进行光合作用，制造有机物
种子：繁殖后代，储存营养物质
植物器官的功能
根：吸收水分 和矿物质，固
定植物
茎：支持植物， 运输水分和矿
物质
叶：进行光合 作用，制造有
机物
花：繁殖器官， 产生种子和果
植物器官的概念
植物器官是植物体 的基本组成部分， 包括根、茎、叶、 花、果实和种子等。
植物器官的功能各 不相同，如根负责 吸收水分和养分， 茎支撑植物体，叶 进行光合作用，花 和果实负责繁殖等。
第八讲植物细胞悬浮培养技术
第八讲：植物细胞悬浮培养技术摘要悬浮培养技术是一种在液态培养基中培育植物细胞的方法。
这种技术可以用于研究植物细胞的生理、生化、遗传和分子生物学。
本文将介绍悬浮培养技术的原理、方法和应用，并讨论其优缺点。
原理悬浮培养技术是将植物细胞悬浮在液态培养基中，并提供足够的营养和适宜的环境条件，促进细胞生长和分裂。
悬浮培养技术可以通过两种方法进行：自然悬浮和机械悬浮。
自然悬浮是指通过培养基中的液体流动和植物细胞的重力作用来保持细胞悬浮状态。
机械悬浮是指通过磁力搅拌或气泡强制产生的涡流来保持悬浮状态。
方法悬浮培养技术的方法主要包括以下步骤：1.选取适当的植物细胞：悬浮培养技术可以应用于多种植物细胞，例如培养基的类型和成分、植物物种、生长条件等，都会影响细胞的生长和分裂。
2.培养基制备：准备含有足够营养物质和适合生长的植物细胞的培养基。
3.细胞分离：使用细胞壁水解酶、酸碱处理或机械方法去除细胞壁，分离单个细胞。
4.细胞培养：将分离的细胞置于液态培养基中，将培养瓶放置拟南芥上，以恒定光照、温度、湿度和通风条件下日夜持续观察培养。
5.细胞传代：留置旺孔1cm左右的细胞，废弃周边细胞，再次培养。
应用悬浮培养技术可以应用于以下方面：1.生物医学研究：通过悬浮培养技术培养人类细胞，可用于药物筛选、治疗性细胞移植和组织工程学等研究。
2.分子生物学研究：由于悬浮培养技术能够大量培养植物细胞，因此可以用于高通量分析、基因克隆和表达、蛋白质组学和代谢组学研究等。
3.植物细胞与组织培养：悬浮培养技术可以用于植物组织和细胞的体外培养，利用悬浮培养技术可以大量制备植物生长激素和次生代谢产物。
优缺点悬浮培养技术有以下优点：1.可以大规模培养细胞。
2.可以简化分离和培养过程，使得实验成本低廉。
3.可以控制培养环境，减少外界干扰。
悬浮培养技术也存在以下缺点：1.悬浮培养技术对培养条件和营养要求非常苛刻，因此需要经验丰富的实验人员进行操作。
2.悬浮培养技术可能会产生细胞堆积的问题，从而影响细胞生长和分裂。
植物组织培养的六大步骤
植物组织培养的六大步骤植物组织培养是指通过体外不断培养植物细胞、组织和器官，以研究其发育过程和生物学特性，也包括人工繁殖植物和生产植物次生代谢产物。
在植物组织培养的过程中，需要进行一系列的步骤，下面将详细介绍植物组织培养的六大步骤。
第一步：选择适宜的材料植物组织培养需要选取适宜的材料作为起始材料，这通常是从植物体中选择健康、无病虫害并具有较高再生能力的组织部分，如茎、叶片、种子等。
同时，还应注意选择具有较高再生能力的植物品种或种质资源，以提高培养成功率。
第二步：消毒处理为了减少外界微生物的污染，必须对选取的材料进行消毒处理。
常用的消毒方法有酒精消毒、双氧水消毒、高温高压消毒等。
消毒后的材料在无菌操作下移到无菌培养室，准备进行下一步的操作。
第三步：组织分离和培养经过消毒处理的材料，可以通过组织分离的方法来获得组织的单个细胞或小块组织。
常用的组织分离方法有切割法、振荡法、酶解法等。
分离得到的组织或细胞可以直接进行培养，也可以在培养基中添加适当的生长调节剂，以促进组织的增殖和分化。
第四步：培养基的选择和配置培养基是植物组织培养中重要的因素之一，它为植物细胞提供养分和生长因子，同时调控其生长和分化。
培养基通常由无机盐、有机物质、糖类、维生素、生长调节剂等组成。
根据需要，培养基可以分为基础培养基和不同类型的专用培养基。
基础培养基通常为MS培养基或白培养基，而专用培养基则针对不同的组织和目的进行调配。
第五步：培养条件的调控和优化在植物组织培养的过程中，培养条件的调控和优化对细胞和组织的生长和分化起着至关重要的作用。
光照、温度、湿度、pH值以及培养物的搅拌等因素都需要合理控制和调节。
此外，根据不同类型的组织和目的，还需要添加适量的生长调节剂、抗生素和其他辅助因子。
第六步：再生植株的分离和繁殖最后一步是将培养的组织或细胞分离出来，得到再生植株。
这需要将培养物转移到含有较稀释生长因子的培养基上，以便干扰物的去除和适度延长培养时间。
植物的组织与器官
植物的组织与器官植物是一类多细胞的生物体，它们在进化过程中形成了具有高度分工和复杂结构的组织和器官系统。
这些组织和器官的存在和协调运作使植物能够完成各种生命活动，并适应不同的环境条件。
本文将探讨植物的组织与器官的结构和功能。
一、植物的组织植物的组织指的是由相同或相似细胞组成、在形态和功能上相互协同、共同完成某种生物学功能的一群细胞。
根据细胞的形态和功能，植物组织可以分为基本组织和继续分化出来的特化组织。
1. 基本组织基本组织是由一类或几类细胞构成的组织。
根据细胞的形态和功能，基本组织可以分为表皮组织、维管组织、基础组织和分泌组织。
- 表皮组织：位于植物体表面的细胞层，主要起到保护、气体交换和光合作用的作用。
- 维管组织：由导管细胞和基质细胞组成，主要负责植物体内的物质运输和支持植物体结构。
- 基础组织：负责储存物质和提供机械支持，包括顶端分生组织和基本组织。
- 分泌组织：分泌特定物质，如根的分泌组织分泌根毛，起到吸收水分和养分的作用。
2. 特化组织特化组织是在基本组织基础上进一步分化和特化而来的组织。
根据其功能的不同，特化组织可以分为绒毡组织、韧皮组织和木质部。
- 绒毡组织：叶片的表皮下方形成的绒毡状组织，具有保护和调节水分蒸腾的功能。
- 韧皮组织：由细长而有韧性的细胞组成，主要负责支持和保护植物体。
- 木质部：主要由导管元和木质纤维组成，负责水分和养分的导管，同时也起到支持植物体的作用。
二、植物的器官植物的器官是由不同组织构成、具有一定形态和功能的结构。
根据其功能的不同，植物的器官可以分为根、茎、叶、花和果实。
1. 根根是植物的一个重要器官，主要功能是负责植物的吸收和固定。
根的结构由根尖、根毛和根冠组成。
根尖是根的生长点，根毛则负责吸收水分和养分，而根冠起到保护和支持根的作用。
2. 茎茎是植物的主体部分，起到连接和支持各种器官的作用。
茎的结构由节和节间组成。
节是茎上由一对叶子和花序等组成的部位，节间则是节之间的部分。
第八章——植物细胞培养
4、PH和二氧化碳浓度
在悬浮培养时，PH变动相当大。加入EDTA使铁和其他金属离 子长期处于可利用状态。硝态氮和铵态氮之间进行调整可作 为稳定PH的一种方法。
二氧化碳对细胞培养没有太大影响，但在低密度细胞培养中， 二氧化碳对于诱导细胞分裂可能有重要作用。
植物细胞生长和活力的测定
一、悬浮培养中细胞生长的测定 1、细胞计数：把1份培养液加入到2份8%三氯化铬溶液中，在 70℃下加热2-15分钟，然后将混合物冷却，用力震荡10分钟，用 血球计数板进行细胞计数。 2、细胞总体积：将已知体积的均匀分散的悬浮液放入1个15ml刻 度离心管中，在2000g下离心5min，得到细胞沉积的体积。 细胞密实体积（PCV）：以每ml培养液中细胞总体积的ml数表示。
第八章-植物细胞培养
植物细胞培养简介
• 概念： 在培养基中培养彼此分离的细胞、使之生长、 增殖或分化。 包括固体培养和液体培养2种形式。
固体培养(solid culture)
• 在固体培养基中培养细胞=静止培养。细胞被固定、 不能移动；单细胞分裂后形成细胞团。
优缺点: 1）所得到的各个细胞团均为单细胞形成，遗传成分和 生理特性具有一致性； 2）细胞生长速度较慢； 3）不能长期、连续、大规模培养细胞。
烟草细胞接种密度和植板率
影响植板率的因素
(4) 培养基成分：用营养成分丰富的培养基或条 件化培养基，植板率高。 (5) 培养方式：采用看护培养（nurse culture） 是可以提高植板率。 平板培养是分离、筛选单细胞无性系的有效方法
看护培养（nurse culture）
植物细胞大规模培养生产次生代谢物质
如某个或某种类型的植物细胞是怎样生长、分裂和分化 的？化学物质（激素等）或者物理因素（重力、压力）等是 怎样影响这些过程的？
植物细胞培养技术和次级代谢产物的生产
植物细胞培养技术和次级代谢产物的生产一、实验目的与要求1、掌握植物组织培养基的配置、快速繁殖技术、植物脱毒技术；2、掌握悬浮培养技术的原理、培养方法及应用；3、了解利用细胞培养生产有用物质的一般程序及技术因素；4、设计以植物细胞次级代谢产物作为目标代谢产物的分离纯化。
二、实验原理植物细胞培养是将离体的植物器官、组织或细胞，置于液体培养基中进行震荡培养，在培养了一段时间后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织。
根据培养对象，植物细胞培养主要有单细胞培养，单倍体培养，原生质体培养等。
按照培养系统可分为悬浮培养、液体培养、固体培养、固定化培养等。
由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化，或者叫做去分化。
脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。
再分化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的植物体。
依据的原理是植物细胞的全能性。
植物组织在培养生长的过程中，随着新城代谢的进行，长生很多种初级代谢产物和次级代谢产物。
三、实验材料、主要仪器和试剂1．实验材料从菜市场购买的新鲜的大白菜。
2．仪器（1）锥形瓶（2）量筒（3）移液管（4）小刀（5）烧杯（6）高压灭菌锅（7）摇床等。
3．试剂（1）70%-75%酒精（2）无菌水（3）2-5%次氯酸钠4.MS培养基四、实验步骤1. 外植体的选择和准备我们这次试验所用的植物是大白菜，我组选用了大白菜的劲。
将新鲜的白菜劲用小刀切成长1厘米、宽0.5厘米左右的小块，叶片切割成0.5×1.0cm。
2. 外植体的灭菌消毒原则是既彻底消灭外植体表面的微生物，又要保持外植体的正常活力。
消毒方法：首先70-75%酒精，30秒，表面杀菌→无菌水洗2-3次→2-5%次氯酸钠10-15分→无菌水洗3-5次，待用。
2. 培养基的配制和灭菌将配置好的各种溶液，按比例混合，取150毫升装入500毫升的锥形瓶里，用八成纱布将瓶口封好。
《植物的组织与器官》课件
细胞质
细胞质是细胞膜和细胞核 之间的半透明粘稠物质。 它包含各种细胞器，例如 线粒体、叶绿体、内质网 等。细胞质是细胞进行生 命活动的主要场所。
细胞核
细胞核是细胞的控制中心 。它包含遗传物质DNA， 并控制着细胞的生长、发 育和繁殖。细胞核通常位 于细胞的中央，被核膜包 裹。
植物细胞的特点
1 1. 细胞壁
子房壁发育成果皮
受精卵发育 2
胚珠发育成种子
传粉受精 3
花粉落到柱头上
果实是植物的生殖器官，由子房发育而来。传粉受精后，胚珠发育成种子，子房壁发育成果皮，整个子房便形成了果实。 种子是果实中最重要的部分，它包含着植物的胚胎。
果实的传播
1
风力传播
果实轻巧，带有翅或绒毛，可借助风力远距离传播。
例如，蒲公英的种子。
分生组织是植物体内具有旺盛 分裂能力的组织。它负责植物 的生长和发育。分生组织可以 分为顶端分生组织、侧生分生 组织和居间分生组织。
保护组织
保护组织位于植物体的表面， 起保护作用。主要有表皮组织 和周皮组织。表皮组织覆盖在 幼嫩的植物器官表面，周皮组 织覆盖在老的植物器官表面。
输导组织
输导组织负责植物体内水分和 营养物质的运输。主要有木质 部和韧皮部。木质部主要负责 水分的运输，韧皮部主要负责 有机物的运输。
叶的结构
叶片
叶片的形状、大小、颜色和叶脉等特征，决定了叶的功能。
叶柄
叶柄连接叶片和茎，支撑叶片，使叶片能够进行光合作用。
叶脉
叶脉是叶片中维管束的延伸，运输水分和养分，并支撑叶片。
叶的功能
光合作用
叶片是植物进行光合作用的主要场所，是植物制造有机物 的“工厂”。
叶片中含有叶绿素，可以吸收光能，将二氧化碳和水转化 为葡萄糖和氧气。
植物的器官
部位：根、茎、叶
功能：营养器官
位置： 下 上
发生：早 晚
顺序： 先
花、果实、种子 繁殖器官
早晚 后
三、基本概念
1、什么是器官？
器官（organ）是植物体内具有一定的外部形态 和内部结构，由多种组织构成，并执行一定生 理功能的部分。
2、什么是营养器官？
起着吸收、制造和供给植物体所需要营养物质 的作用，使植物体得以生长、发育。
3、什么是繁殖器官？
主要起着繁殖后代、延续种族的作用。
第一节 根(root)
1、什么是根？是否植物体的地下部分都 是根？
A 种子萌发时最先生长的
B 通常生长在地下
C 活动特性：向地性、向湿、背光性
D 形态特征：无节、节间之分，一般不 生芽、叶、花
E 功能：吸附、输导、支持、固着、贮 藏、繁殖、生物合成
根的初生构造
通过根的成熟区作一横切面，根的初生构造从 外到内可分为表皮、皮层和微管柱三部分
┌ 表皮
│
┌外皮层
│
│
根的初生构造─ ┼皮层─┼皮层薄壁组织
│
│
│
└内皮层
│
│
│
┌中柱鞘
│
│
└维管柱─┼初生木质部和初生韧皮部
│
└髓部
表皮：
位于根的最外围，由单层细胞组成，细 胞排列整齐、紧密，无细胞间隙，细胞 壁薄，不角质化，有根毛。
不定根
4．寄生根 短 伸入寄主体中 不定根
5．攀援根 须状
不定根
6．水生根 须状
不定根
气生根 Epiphytes
气 生 根
攀缘根
寄生根金灯藤（日本菟丝子）寄生在葡萄上，特化
植物细胞培养及次生产物代谢生产
细胞固定化培养技术按照其支持物不 同可以分为两大类：
包埋式固定化培养系统：支持物多采 用琼脂、琼脂糖、藻酸盐、聚丙烯酰胺等 ；
附着式固定化培养系统：支持物采用 尼龙网、聚氨酯泡沫、中空纤维等材料。
（四）、利用细胞培养生产有用物质
第四章
植物细胞培养及次生产物代谢生产
一、悬浮培养
二、单细胞培养 三、植物细胞的规模化培养及有
用物质生产
一、悬浮培养（cell suspension culture）
悬浮培养是细胞培养的基本方法，是将单个 游离细胞或小细胞团在液体培养基进行培养增殖 的技术。
1、愈伤组织诱导
要求：松散性好，增殖快，再生能力强。其外 观一般是鲜艳的乳白或淡黄色，呈细小颗粒状， 松散易碎。
Circulation through an external loop
旋转式培养系统 一般用于产品中试或某些必需裂解细
胞才能获得目的产物的培养，其优点是控制 精确，处理灵活，缺点是培养体积较小。
②固定化培养系统
这一技术的优点在于： 可以较容易地控制培养系统的理化环境，从而可以研
究特定的代谢途径，并便于调节； 细胞位置的固定使其所处的环境类似于在植物体中所
平板培养中细胞密度和培养基成分是培养成功的关键，而细胞密度 和培养基成分互相依赖（负相关）。
2、看护培养
看护培养（nurse culture）：是由Muir1954年设计的。
操作方法： 在固体培养基上置入一块 活跃生长的愈组织，再在愈 伤组织上放一小片滤纸，待 滤纸湿润后将细胞接种于滤 纸上。当培养细胞长出微小 细胞团以后，将其直接转至 琼脂培养基上让其 迅速生长
第8讲植物组织器官培养生产代谢产物2
1.毛状根产生机制
发根农杆菌 (Agrobacterium rhizogenes)是一种革兰氏阴性菌，能 侵染大多数的双子叶植物、少数单子叶 植物及个别的裸子植物，诱发被感染植 物的受伤部位长出毛状根。
第8讲 植物组织器官培养 制备代谢产物
一 本节主要内容 毛状根培养制备次级代谢产物
二 本节关键问题 1.毛状根的诱导机制与方法、应用 2.毛状根培养制备次级代谢产物的影响因素 3.植物组织器官、细胞培养制备次级代谢产物的 各自优缺点
一 分化与次级代谢产物关系
1 1.细胞分化与次生代谢产物
细胞分化程度的提高与次生代谢产物含量 有一定的相关性。例如： 许多植物次生代谢产物的合成与叶绿体的 分化有关。
E前体： 添加相应的前体可能会增加产物产量，如甜
菜毛根合成甜菜色苷的代谢过程的最后一步主要 由甜菜醛氨酸与氨基酸合成了甜菜色苷，因此添 加氨基酸对提高甜菜色苷产量有帮助。
F过氧化物酶： 毛状根中的一些过氧化物酶类与次生代谢产
物的降解有着密切的联系，如何减低这类氧化酶 的活性从而提高次生代谢产物在毛状根中的积累 量是值得关注的又一热点。
（二）冠瘿组织培养生产次级代谢产物
冠瘿组织（Crown gall tissue）是由根癌农杆菌
(Agrobacterium tumefaciens)感染引起的植
物肿瘤组织，它能在无外加 植物激素的培养基上生长。
冠瘿组织形成
与根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）上
的Ti质粒有关。Ti质粒上也有一段特殊的T-DNA， 编码细胞分裂素合成酶基因ipt(trnsr)以及生长 素合成酶基因 iaaM(trns1)、iaaH(trns2)。
《植物生物技术导论》
《植物生物技术导论》自学指导中国农业大学继续教育学院内容体系本课程内容主要涵盖植物细胞组织培养技术、植物分子标记技术以及植物基因克隆技术等核心知识。
重点介绍植物组织器官培养；茎尖分生组织培养；细胞培养；体细胞杂交；种质保存的方法、原理及应用；植物遗传转化的方法、原理及应用；植物分子标记技术以及植物基因克隆技术。
内容要点课程共分十个章节讲述，每章内容及要求如下：绪论讲授植物生物技术的一般概念、发展简史及在农业中的作用。
要求掌握基本概念。
第一章植物细胞组织培养的基本技术主要内容包括基本设备，培养基的主要成分及制备，外植体的种类、消毒及培养，培养条件，继代培养。
要求掌握培养基的制备，外植体的选择、消毒与培养及适宜培养条件的选择。
第二章植物组织器官培养主要内容包括植物组织培养的关键环节、植物组织和器官培养的影响因素和人工种子的制备。
重点讲授器官分化及体细胞胚胎发生的影响因素及实验方法和人工种子制备的具体方法。
要求掌握植物组织培养的关键环节、植物组织和器官培养的影响因素及人工种子的制备。
第三章花药、花粉培养主要内容包括花药培养和花粉培养基本概念、培养方法和培养意义。
要求掌握花药、花粉的培养方法。
第四章细胞培养主要内容包括植物细胞培养方法及植物细胞培养的应用。
要求掌握细胞培养的方法。
第五章原生质体的分离、培养和体细胞杂交主要内容包括原生质体的分离、培养技术及体细胞杂交方法。
要求掌握原生质体分离机体细胞杂交方法。
第六章植物遗传转化主要内容包括植物基因工程的基本原理，农杆菌介导法、基因枪法、电击法等常用的几种遗传转化方法。
要求掌握农杆菌介导法、基因枪法转化的基本原理及方法。
第七章种质离体保存主要内容包括种质离体保存的意义、原理及方法。
要求掌握冷冻保存、低温保存的方法及原理。
第八章植物基因克隆主要内容包括植物基因克隆的方法。
要求掌握常用的克隆基因的方法及步骤。
第九章DNA分子标记主要内容包括DNA分子标记的概念及分子标记的种类。
植物学大一下知识点
植物学大一下知识点植物学是生物学的一个重要分支，研究植物的起源、结构、分类、生长和繁殖等方面，并运用这些知识解决农业、林业、园艺等实际生产问题。
大一下学期对于植物学来说是基础知识的进一步深化和扩展。
本文将介绍植物学大一下的一些重要知识点。
1. 植物的组织与器官- 组织：植物体由细胞组成，细胞组织化后形成不同的组织，包括表皮组织、导管组织和基本组织等。
- 器官：植物体包括根、茎、叶和花等器官，它们具有不同的形态和功能，协同工作完成植物的生命活动。
2. 植物的生长- 叶绿素和光合作用：叶绿素是植物中的重要色素，光合作用是植物利用光能合成有机物质的过程。
- 植物激素：植物激素包括生长素、赤霉素、细胞分裂素等，它们在调控植物生长发育中起到重要作用。
- 植物生长的调控：光、温度、水分和营养等环境因素对植物生长具有一定的调控作用，植物能够对环境变化做出相应的适应。
3. 植物的繁殖- 有性繁殖：包括花的结构与功能、花粉和胚珠的发生和成熟，以及传粉、授粉和胚胎发育等过程。
- 无性繁殖：包括植物的营养繁殖、根茎繁殖、芽繁殖和孢子繁殖等，可以快速繁殖大量后代。
4. 植物的分类- 植物分类的基本原则：根据植物的形态、结构和发育特点进行分类。
- 植物的主要分类群：包括苔藓植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物等。
5. 植物的适应性- 植物的适应与环境：植物在适应不同环境时，会产生不同形态特征和生理机制，如气孔调节水分蒸腾、根的生长与土壤的关系等。
- 植物的适应与生物互作：植物与其他生物之间会发生互利共生或互害竞争关系，如昆虫传粉和植物免疫反应等。
6. 植物与环境问题- 植物的养分吸收：讨论植物如何吸收土壤中的养分，并介绍不同养分对植物生长的影响。
- 植物的抗逆性：介绍植物在面对不良环境压力时的应对策略和具体表现。
7. 植物的应用- 植物在食品与农业中的应用：介绍植物在食品加工和农业生产中的重要性，如谷物、蔬菜和果树等的栽培与利用。
第8章 植物细胞培养及次生代谢物质生产
植物细胞培养过程中的氧传递
氧对植物细胞的生长来说是很重要的，但是CO2的含量水平对 细胞的生长同样相当重要。研究发现，植物细胞能非光合地固 定一定浓度的 CO2 ，如在空气中混以 2%-4%的 CO2能够消除 高通气速率对长春花细胞生长和次级代谢物产率的影响。因此， 对植物细胞培养来说，在要求培养液充分混合的同时， CO2 和氧气的浓度只有达到某一平衡时，才会很好地生长，所以植 物细胞培养有时间需要通入一定量的CO2等气体。四、植物单细胞培养方法植物细胞培养的特性有：
1植物细胞较微生物细胞大得多，有纤维素细胞壁．细胞 耐拉不耐扭，抵抗剪切力差； 2培养过程生长速度缓慢，易受微生物污染，需用抗生素 ； 3细胞生长的中期及对数期．易凝聚为直径达350JJm一400 Pm的团块，悬浮培养较难； 4培养时需供氧，培养液粘度大，能耐受湿力通风搅拌： 5具有群体效应、无锚地依赖性及接触抑制性；
8.1 植物的单细胞培养
一、外植体的选择 （一）用于直接分离细胞的外植体的选择 • 选择细胞之间粘结程度较少的植物组织、器官。 • 叶片组织是直接分离单细胞的最好材料。 • 1965年Ball首次从花生成熟叶片中分离了离体细胞。
二、外植体的预处理
（一）消毒处理 （二）外植体的其它处理 1、预培养 • 可以减轻醌类物质等其他有害物质对培养物的毒害作用。 • 天刺黑莓茎尖培养，接种后1-2后转入新培养基，褐变现象基 本不发生。 • 正常培养几种生长的草莓试管苗幼叶，酶解仅能产生少量原生 质体，如果在分离前将试管苗转入降低了蔗糖浓度的培养基中 预培养2～3周，则原生质产量和活力均大大提高。
平板培养法：
将含有游离细胞和细胞团的悬浮培养物过滤，除去组织块和大的 细胞团，保留游离细胞和小细胞团。将液体培养基加入0.6%~1% 的琼脂，使其融化，冷却到35℃时，将培养基与上述细胞悬浮培 养液等量混合，迅速注入并使之铺展在培养皿（约1mm厚）。在 35 ℃温度下，培养基能保持液体状态，也不会杀死细胞。用封 口膜封严培养皿，置于25°C黑暗中培养。该方法培养细胞可以 定期镜检观察细胞的生长。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（2）茎杆接种法
无菌植株生长到一定时候，将植株的茎尖、叶片 切去，剩下茎杆和根部，在茎杆上划出伤口，将
带Ri质粒的发根农杆菌接种在伤口处和茎的顶部
切口处，经过一段时间培养，在接种部位产生毛
状根。
（3）原生质体—农杆菌共培养法
将原生质体培养3-5天后，加入带Ri质粒的发根农 杆菌进行共培养，然后借助于转化后的细胞激素
常采用的无机氮源主要是硝酸盐和铵。硝酸 盐和铵对毛状根生长及其次生代谢产物合成产生 较为重要的调控作用，因此硝酸盐和铵的比例、 总添加量、添加时间对毛状根的影响值得研究。
C激素：
对根的生长产生影响，激素也影响到根中乙烯 的生物合成。
激素与T-DNA区基因的相互作用也起到很大作 用，例如：发根(rol)基因控制激素代谢和生理代 谢，而激素又刺激rol基因的表达.
皂苷类(saponins)：对人参的研究表明：以无菌 苗带叶幼茎为外植体诱导的毛状根中人参总皂苷 含量为2.486％(干重)。高于原药材总皂苷含量 1.403％(干重)。
苯丙素类( 类(phenyIpropanoids)：雪莲毛状根中丁 香苷和高车前素的含量分别约是野生植株的40倍 和3倍。
萜类(terpenoids)：对短叶红豆杉的研究表明： 以无菌苗的芽为外植体可诱导出毛状根。毛状根 中紫杉醇的含量Biblioteka 愈伤组织的1.3--8 8.0 0倍。
F过氧化物酶：
毛状根中的一些过氧化物酶类与次生代谢产
物的降解有着密切的联系，如何减低这类氧化酶 的活性从而提高次生代谢产物在毛状根中的积累 量是值得关注的又一热点。
（3）物理因素 A光质：
可见光包括不同波长的光线，因此应当考虑光 源对毛状根生长和合成次生代谢产物产生的影响。
例如：在660nm波长的光线下，青篙毛状根干 重和青篙素含量都达到最大。光敏色素在红光照 射下成为激活状态，使得一些酶的酶活发生改变， 次生代谢产物合成途径因而受到调节。
T-DNA指导的生长素与分裂素的合成导致了转 化植物形成冠瘿组织。
冠瘿组织培养不仅可以生产植物根中产生的次级代 谢产物，而且可以制备植物叶中的代谢产物，国外
利用冠瘿组织培养制备了喹啉生物碱，我国也已经
开展西洋参冠瘿组织培养制备人参皂苷的研究。
Ti质粒另外一个应用：构建转基因植物
三 毛状根培养生产药用次级代谢产物 的讨论分析
自养型特性或T-DNA上的抗菌素标记筛选出转化成
功的细胞。
分裂形成愈伤组织，在无激素培养基上可产生毛 状根。
3.毛状根培养优点
由Ri质粒转化的毛状根生长快、激素自养型、生 长周期短，在培养时不需要添加外源激素，易于 培养。 毛状根分化程度高，产生次级代谢产物能力强， 合成较为稳定，能大量合成某些悬浮培养的细胞 不能或者很少合成的次级代谢产物。 通过T-DNA改造，易于采用基因工程途径提高次级 代谢产物产量。
D诱导子： 诱导子 (elicitors)主要是引起植物产生过 敏反应的物质，由于诱导子能引起植物休内特殊 的次生代谢物积累，因此被用于毛状根培养。
E前体：
添加相应的前体可能会增加产物产量，如甜
菜毛根合成甜菜色苷的代谢过程的最后一步主要 由甜菜醛氨酸与氨基酸合成了甜菜色苷，因此添 加氨基酸对提高甜菜色苷产量有帮助。
D产物含量
E稳定性
（2）化学因素 A碳源：
作为供应毛状根碳源的糖类较多，但对不同的 单糖、双糖如何影响毛状根生长及其产物合成了 解较少。
对于甜菜毛状根，蔗糖能够快速被利用，其次 为麦芽糖；葡萄糖只能被有限地利用；果糖、乳 糖、半乳糖、木糖、甘油既能抑制毛状根生长， 也能抑制甜菜色有合成。
B氮源：
根癌农杆菌诱导植物形成冠瘿组织的过程与发 根农杆菌诱导植物形成毛状根的过程相似。 T-DNA整合进植物细胞基因组后，生长素合成 酶基因iaaM(trns1)、iaaH(trns2)分别表达色 氨酸单加氧酶、吲哚乙酸酰胺水解酶，两者共 同作用合成生长素吲哚-乙酸（IAA）。
细胞分裂素合成酶基因 因ipt(trnsr) )表达异戊烯 基转移酶，催化合成分裂素2-异戊烯基腺嘌呤 （ZIP）。
2.细胞聚集和组织水平上的分化
在聚集的细胞团块中，位于表面和中央的 细胞处于不同的分化状态，从而常表现出 与游离细胞不同的次生代谢能力。 例如：小果咖啡培养物中嘌呤环生物碱的
合成取决于细胞团块的大小。因此，固定
化培养利于提高生产次生代谢产物含量。
3.器官水平上的分化
有些植物的某种次生代谢产物在某个器官中含量 较高，在悬浮培养细胞中含量较低或没有。 例如：柴胡根中含有效成分柴胡皂苷，其愈伤组 织一般不能合成这类化合物。 有些植物的培养物在合成次级代谢产物时要求有 芽的形成。 例如：长春花的脱分化培养细胞中很难获得具有 抗癌活性的长春花碱，而在培养的长春花簇芽中 能测定出长春花碱。
生物碱类(alkaloids)：孙敏等以长春花 (Catharanthus roseus)无菌苗叶片为外植体诱导 毛状根，其中长春碱含量是原植物根和叶中含量 的27.4倍和23.5倍。长春新碱的含量是原植物根 是23.5倍。 蒽醌类(anthraquinones):对何首乌(Polygonium multiflorum Thunb)的研究表明：以再生植株的 叶柄、茎段和叶片为外植体可诱导毛状根，毛状 根中大黄酸的含量为2.49μg/L(干重)。是无菌幼 苗的2.85倍。
毛状根诱导率 毛状根发酵培养技术：一些物理因素(如光强、 温度)和化学因素(如培养基、碳源、氮源、激素 、前体、诱导子等)均会对毛状根的增殖和次生 代谢物质的合成产生影响。 生物反应器 生物合成途径不清楚
（1）生物因素
毛状根诱导及高产单克隆根系的筛选：
A不同诱导对象
B不同诱导方法 C生长速度、特性（例如：结团性、耐受剪切力）
例如：反应器的内部需要特殊设计满足毛状根 的空间分布的均匀性问题。同时，也要提供合 适的培养液循环与气体供给方式才能满足毛状 根对营养和气体的需求，还要考虑接种、取样 、收获、生物量检测等特殊问题。
50mg/L葡萄糖效果最好，毛状 根干重和总黄酮合成量分别达到 7.6g/L(DW)和773mg/L; 20mg/L蔗糖和30mg/L葡萄糖组 合时，毛状根生长量达到7.6g/L (DW)，总黄酮合成量达到 850mg/L NOTE：G:葡萄糖；S:蔗糖
G A3（赤霉素）对水母雪莲毛状根侧 根的产生有强烈促进作用，GA3浓度为 0.5mg/L时，毛状根生长量达到 9.1g/L(DW)，是基本培养条件下的1.2 倍;总黄酮合成量达到936mg/L。 0.5mg/LGA3和0.5mg/LIBA（3-吲哚丁 酸）组合对毛状根生长和总黄酮合成 最有利，生长量为12.6g/L(DW)，比基 本培养条件时提高了70%;总黄酮合成 量为1287mg/L。 NOTE：NAA(萘乙酸)； IBA(3-吲哚丁 酸)； IAA（吲哚乙酸）； BA（6-苄氨 基嘌呤）
大多数植物次级代谢产物与细胞分化有关。 离体培养的植物细胞存在不稳定、目标产物含量 低、需要激素等不足。 因此，分化程度较高、遗传更稳定的植物组织器 官培养在有价值次级代谢产物生产上展现了应用 潜力。
二 植物组织器官培养 生产次级代谢产物
（一）毛状根培养生产次级代谢产物
一些植物的次级代谢产物在根里大量合成 ，但是正常根的培养非常困难，生长缓慢 ，收获困难。 毛状根(hairy roots)是发根农杆菌（ Agrobacterium rhizogenes）感染双子叶 植物后，形成的类似头发一样的根组织。
1.长春花碱毛状根培养制备
长春花（Catharanthus roseus (L.) Don）： 夹竹桃科长春花属。 长春花姿态优美，花期长，适合布置花坛、花 境，也可作盆栽观赏。还是一种防治癌症的药 源植物。长春花中含55种生物碱。其中长春碱 和长春新碱对治疗绒癌等恶性神瘤、淋巴肉瘤 及儿童急性白血病等都有一定疗效（长春新碱 抗癌比长春碱高强）。
4.毛状根在药用次生代谢产物中的应用 毛状根应用于药用植物次生代谢产物的生产已有 近30年的历史。 黄酮类(flavonoids)：付春祥等的研究表明。来 源于新疆雪莲根段外植体的毛状根系。其20d的 生长速率可达到鲜重接种量的24倍。其中黄酮含 量是野生雪莲根的8.6倍，是野生雪莲叶片的2.9
倍。
T-DNA上有生长素合成基因tms 1和tms 2，指导 IAA(吲哚乙酸)的合成，因此转化产生的毛状根 ，在培养时不需要添加外源生长激素，为激素 自养型。
2.毛状根诱导方法 （1）外植体接种法
取植物的叶片、茎段、叶柄等无菌外植体，与发
根农杆菌共同培养2～3 天，将植物的外植体移到
含有抗生素的选择培养基上进行培养，经过多次 继代培养，转化的植物细胞产生愈伤组织，并可 产生毛状根。
第8讲 植物组织器官培养 制备代谢产物
一 本节主要内容
毛状根培养制备次级代谢产物
二 本节关键问题 1.毛状根的诱导机制与方法、应用 2.毛状根培养制备次级代谢产物的影响因素 3.植物组织器官、细胞培养制备次级代谢产物的 各自优缺点
一 分化与次级代谢产物关系
1 1.细胞分化与次生代谢产物 细胞分化程度的提高与次生代谢产物含量 有一定的相关性。例如： 许多植物次生代谢产物的合成与叶绿体的 分化有关。
结论
上节例子反应器悬浮培养细胞：3.0%黄酮
3.讨论 现状： 目前转化成功毛状根的植物有200多种， 但如何使其规模化生产有用的次生代谢产 物报道较少。
课堂讨论题：
你认为植物毛状根培养的最大限制或问 题在哪里？
毛状根生产次级代谢产物的影响因素
当前制约毛状根在药用植物有效成分生产中应用 的主要因素：
2.雪莲花毛状根培养制备黄酮
发根农杆菌R1601诱导水母雪莲叶片
21d时达到最大值，为633mg/L
氮源总浓度为30mmo1/L时，毛状根 生长量和总黄酮合成量均达到最大， 分别为7.3g/L(DW)和617mg/L; NH4+ /N03-比例为5:25时，毛状根生长 量和总黄酮合成量均达到最大，分别 为8.0g/L(DW)和821mg /L