第4章 植物细胞工程的基本原理和技术基础资料

第四章植物细胞工程的基本原理和

技术基础

§1.植物细胞工程的基本原理

§2.植物细胞和组织培养所需要的营养和环境条件

§3.外植体的选择和消毒

§4.外植体的切取和培养

§4.1植物细胞工程的基本原理

一.植物细胞的全能性

二.植物激素的调控作用

4.1.1植物细胞的全能性

植物组织培养

植物细胞工程常用的技术是

植物体细胞杂交

植物细胞工程的理论基础是：

套遗传物质及发育为完整个体所必需的全部基因。

细胞的全能性

体细胞的全能性比生殖细胞低得多。

选择性地表达而形成不同器官，因此，要实现细胞的全能性，首先必须使生物体的细胞处于离体状态。

于离体状态时，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。

植物组织培养的概念

植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制伤组织、丛生芽，最终形成完整的植株。

植物体植物组织培养的条件：

植物组织培养的过程

离体的植物器官、组织或细胞

脱分化（又叫去分化）

愈伤组织（排列疏松而无规则，高度液泡

化的呈无定形状态的薄壁细胞）

再分化

根或芽等器官

适宜的养料和激素，适宜的

温度和无菌条件

胡萝卜愈伤组织诱导结果

胡萝卜愈伤组织诱导结果

厚壁组织。

脱分化：一个已经停止分裂繁荣成熟细胞转变为分生状态，并形成未分化的细胞团或愈伤组织的现象。

再分化：原以分化的细胞经过脱分化后再次分化的现象，最终可进一步形成完整的小植株。

离体培养中细胞的脱分化（Dedifferentiation）脱分化

外植体―→愈伤组织或↗体细胞胚↘完整植株

脱分化细胞↘不定器官↗

直接伸长

茎尖培养（较大时）――→完整植株

发育

幼胚培养（较大时）――→完整植株

4.1.2植物激素的调控作用

生长素：启动细胞的分裂，在细胞的脱分化、形成愈伤组织的过程中必不可少。如IAA、NAA、IBA、2,4-D。

细胞分裂素：促进细胞分裂和芽的形成，如KT、6-BA、Zt。

4.2植物细胞和组织培养所需的营养和

环境条件

一、培养基的组成和配制

二、影响植物组织培养的环境条件

4.2.1培养基的组成和配制

●培养基的基本成分

●培养基的种类和配制

●培养基的基本成分

⑴无机成分：大量元素和微量元素

⑵碳源：如蔗糖

⑶维生素：如肌醇

⑷植物生长物质：生长素和细胞分裂素

⑸有机附加物

一、培养基的成分及其作用

（一）无机营养物质

培养的植物组织、器官、细胞或者原生质体需要连续的供给某些无机化学物质，除了C、H、O之外，需要量比较多的元素叫大量元素，需要量比较少的元素叫微量元素。

大量元素培养基的大量元素使用量一般在每

升几十至几千毫克。大量元素包括

N,P,K,Ca,

Mg,S。培养基中加入量最多的是N，N一般以硝酸盐或氨盐，或者两者结合的盐提供。

微量元素微量元素的用量一般每升不高于几十毫克。植物所需的微量元素有Fe、Cu、Zn、B、Mo、Mn、Co、Cl

化学药品常带有微量元素杂质，因此要注意微量元

素的用量不能过多，多会引起生长抑制等毒害现象。

（二）有机化合物

有机物质包括维生素类物质、氨基酸类物质、糖类物质和一些其它的有机添加物。

1、维生素类物质

维生素类物质在酶系统中有催化功能。

硫胺素（VB1）与愈伤组织的产生和生活力有

关，可能是所有植物组织培养初期需要的维生素，而盐酸吡哆醇（VB6）促进根的生长，烟酸（VB3，又称维生素PP）促进胚的发育。有的配

方中还使用了泛酸钙（VB5）、生物素（VH）、钴胺素（VB12）、叶酸（VBc），Vc等。

2、AA类物质

绝大多数AA适量时对培养效果都有正象效应。常用的有Gly（甘氨酸）、Asn（天冬酰胺）、Gln （谷氨酰胺）。在植物组织培养中，有时也用水解乳蛋白和水解酪蛋白。

3、糖类

糖在培养基的作用：

1）、为细胞提供合成新物质的碳骨架

2）、为细胞的呼吸代谢提供底物和能量

3）、维持渗透压

蔗糖是广泛应用的一种碳源。葡萄糖和麦芽糖也是常用的碳源。

4、其它有机物质

1）肌醇（环己六醇）

肌醇可以形成果胶物质，是细胞壁的构建物质另外还可以形成植酸，与阳离子结合或形成磷脂，参与细胞膜的组成，利于胚和芽的形成。2）天然有机物

一些天然的有机物如椰乳、番茄提取物、酵母提取物、马铃薯煮汁也常用于植物组织培养，并表现出了良好的促进作用。

（三）植物生长调节物质

植物激素是在植物体内合成的，对植物生长发育有显著调节作用的微量有机物，而植物生长调节剂是外源的调节植物生长发育的物质。

无机元素和有机营养构成的培养基仅保证培养物的生存与最低生理活动，只有加入植物生长调节物质，才能诱导细胞分裂、脱分化和再分化。

1、生长素类：

1）吲哚类：IAA（吲哚乙酸）、IBA（吲哚丁酸）、IPA（吲哚丙酸）

2）萘酸类：NAA（萘乙酸）

3）苯氧羧酸类：2,4-D（2,4-二氯苯氧乙酸）、

2,4,5-T（2,4,5-三氯苯氧乙酸）、2,4,5-T P （2,4,5-三氯苯氧丙酸）等。

其中吲哚乙酸在植物体内普遍存在，是生理活性最

强的生长素。