关于生物技术生物工程植物细胞工程课件

1925年，Laibach 进行亚麻种间杂种幼胚 培养，成功地得到了杂种植物。
1934年，White 等用番茄根尖的组织培养， 建立了第一个活跃生长的无性繁殖系。
1934年，Gautheret 培养山毛柳、黑杨的 形成层组织，获得愈伤组织形成。
1937年，White 和Went 等分别发现B族维生 素和吲哚乙酸（IAA）对培养的离体根生长具有 重要作用。
• 原理和方法：细胞学、生理学、分子生物 设计改造：植物细胞遗传性 • 目标：创造新物种，提供名贵药品及服务
二.植物细胞工程研究主要内容 ：
• 植物细胞和组织培养技术 • 原生质体培养和融合技术 • 植物的快速繁殖和人工种子 • 植物染色体工程 • 转基因技术
植物细胞工程 热点
1.在无菌和人工控制的条件下，采用植物细胞 和组织培养技术培养植物的细胞，组织，器 官以获得有药用价值的次生代谢产物。
2.采用植物的遗传操作技术改变植物或植物细 胞的原有性状和功能，获得具有优良性状的 植株或植物细胞，生产有药用价值的次生代 谢产物。
第二节 植物细胞培养特性 及主要培养技术
-细胞全能性（totipotency）
植物细胞全能性是植物细胞工程的理论基础
1904年，德国植物胚胎学家Hanning 用萝卜 和辣根的胚进行离体培养，提早长成了小植株，首 次获得胚培养成功。
成熟 发芽 常规：幼胚 ―→ 种子 ―→ 植物
培养 组织培养： 幼胚 ―→ 植株
1922年，Knudson 对兰花幼胚进行培养获 得幼苗，克服了兰花种子发芽难的困难。
细胞分裂素，赤霉素，脱落酸，乙烯)。 （5）需有机物：甘氨酸或水解络酪蛋白，酵母提取液等。
A
B
A：6-BA(0 mg/L) ，芽（减少），根（增多）愈伤组织（一定量） B：6-BA(0.1mg/L)，芽（适量），根（适量）愈伤组织（一定量）
A
B
C
A：NAA 0 mg/L，芽（少），根（无） B：NAA 0.1mg/L，芽（少），根（无），愈伤组织（少量） C：NAA 5.0mg/L，芽（少），根（多），愈伤组织（一定量
稳定期：细胞数稳定。细胞高液泡化，极度脆弱， 高度分化及高浓度有机化合物。
三、植物细胞的培养特点
（1）植物细胞有独特的培养时间及特征：重量的增 加在对数期，次生代谢产物积累在稳定期
（2）植物细胞很少单一细胞生长，对数生长后期分 泌量蛋白和粘多糖，以非均相集合的细胞团悬浮 生长。
（3）植物细胞好气，培养过程需供气及搅拌， （4）植物细胞较微生物细胞大得多，纤维素细胞壁
White、Gautheret、Nobecourt 等科学 家被誉为植物组织培养的奠基人。在此基 础上建立了植物组织培养的综合培养基， 包括无机盐成分、有机成分和生长刺激因 素。这是随后创立的各种培养基的基础， 同时也建立了植物组织培养的基本方法， 成为当今各种植物组织培养的技术基础。
一.植物细胞工程基本概念：
• 已分化细胞要表现全能性，先要脱分化成分生细 胞，后再分化形成胚胎发育成植株
• 脱分化条件：创伤和外源激素。
一、重要概念
➢ 外植体(explant)：植物体上取出的用于培养和 分离细胞的组织或器官
➢ 愈伤组织：植物的伤口或外植体的伤口长出的细 胞团，既是组织，又是脱分化细胞
➢ 次生代谢产物：保持植物的抗逆性，抗病性和抗 虫性，及担当信号分子。
关于生物技术生物 工程植物细胞工程
第一节 概述 掌握 植物细胞工程基本概念
及其主要内容 应用 了解 植物细胞工程的研究简史、现状
及发展前景 热点
植物细胞工程的发展历史
德国植物学家 Haberlandt
植物细胞培养创始人
• 1902年根据细胞学说 （cell theory ）提出 植物体细胞有再生完整植株的潜在全能性---
1937-1938年，Gautheret 在1934年培养山毛 柳、黑杨成功获得愈伤组织的基础上，在培养柳 树的培养基中，加入IAA 和B族维生素等，使形 成层的生长大为增加。
• 1937-1938年，Nobecourt 培养胡萝卜根和 马铃薯的块茎薄壁组织，获得愈伤组织。 将愈伤组织置于琼脂培养基上继续培养， 可无限发生细胞增殖，形成愈伤组织。首 次从液泡化的薄壁细胞建立愈伤组织培养 物。
• 又分为植株培养、胚胎培养、器官培养、组织 培养、原生质体培养等。
二、培养植物细胞 四个生长时期
延迟期：细胞数恒定，高RNA含量，高蛋白质合成 能力；
加速期：细胞快速生长期。细胞数、DNA和蛋白质 浓度增加，有丝分裂活性、RNA含量和蛋白质合 成能力减少；
对数期：介于最大生长率和蛋白质合成完全停止期 之间。增加细胞鲜重、干重及RNA酶活性，蛋白 质合成能力完全减退；
，细胞壁脆弱，抗剪切能力小，传统的搅拌式反 应器极易损伤细胞壁
三、植物细胞的培养特点
（5）具有群体效应、无锚定依赖性及接触抑制性； （6）培养细胞产物滞留于细胞内，且产量较低； （7）培养过程具有结构与功能全能性。经过增殖与
分化，能发育成为植株
四、植物细胞营养要求
（1）必需元素 大量元素：氮、磷、钾、钙、镁、硫等 微量元素：硼、锰、锌、钼、铜、钴、氯等 （2）无机氮源，硝酸盐，铵盐为主。 （3）碳源，蔗糖 （4）需多种维生素烟酸，B1，B6和植物生长激素 (生长素，
一、重要概念
• 植物组织培养
• 在无菌条件下，将离体的植物器官(如根尖、茎 尖、叶、花、未成熟的果实、种子等)、组织( 如形成层、花药组织、胚乳、皮层等)、细胞( 如体细胞、生殖细胞等)、胚胎(如成熟和未成 熟的胚)、原生质体(如脱壁后仍具有生活力的 原生质体)，培养在人工培养基上，给予适宜的 培养条件，诱发产生愈伤组织，或潜伏芽等， 或长成完整的植株，
一、重要概念
➢ 细胞的全能性: 一个细胞具有 产生完整生物 个体的固有能 力。
一、重要概念
➢ 植物干细胞：植物胚性细胞（embryogenic cells） 即合子。
➢ 分化的根茎叶中仍保留少数未分化或分化程度不高 的细胞（遗留的胚性细胞）
一、重要概念
细胞的脱分化（dedifferentiation):特定条件下， 分化细胞被诱导，基因活动模式发生变化，改变 原有的发育途径，失去原有的分化状态，转变为 具分生能力的胚性细胞。