第3章细胞工程1植物细胞

①含量丰富的基本成分，如蔗糖或葡萄糖高达每升30g，
以及氮、磷、钾、镁等。 分裂素 ②微量无机物，如铁、锰、 硼酸等。
生长素
③微量有机物，如激动素、吲哚乙酸、肌醇等。
问：培养基的成分？
碳源,氮源 , 无机盐,生长因子,水, 除此，培养基中还需 加入植物激素或其类似物
培养基
培养基多以命名人的名字命名。
微生物细胞工程、
根据研究对象不同， 植物细胞工程和
可将细胞工程分为
动物细胞工程
§2 植物细胞工程
一、植物组织培养
（一）基本概念及研究进展 1.定义
植物组织培养： 是指将植物机体的某一部分(包 括器官、组织等)取出，使其在无菌和人为控制外因 （养分、光照、温度、湿度等）条件下进行培养，从 而使其分化、发育出整体植株的技术。
植物激素
吲哚乙酸(IAA)，2,4二氯苯氧乙酸(2,4-D)，奈乙 酸(NAA)，
吲哚丁酸(IBA)。
生长素的生理效应： ①使胞壁酸化，增加可塑性，导致细胞伸长变； ②促进RNA和蛋白质的合成，保证可持续生长。
2.研究进展
植物组织培养的理论依据主要有两点：
19世纪30年代施莱登和施旺提出的细胞学说，即细胞是 生物有机体的基本结构单位这一理论，使人们想到并 试图应用无菌培养方法来培养植物的离体部分,在人工 控制条件下来研究其生长、发育和分化的规律。
1902年，德国植物学家 Haberlandt提出了植物细胞 全能性学说。植物的器官和 组织可以不断分割，直至分 到单个细胞而不影响细胞增 殖的观点。并设想离体细胞 具有再生完整植株的潜力。
1.预备阶段
（1）选择合适的外植体。选择时应考虑的因素： 外植体的选择一般以幼嫩的组织或器官为宜。
（2）除去病原菌和杂菌。
外植体
自来水多次漂洗
消毒剂处理
无菌滤纸吸干
无菌水反复冲洗
外植体表面消毒、培养基灭菌---在超净台上接种 、 灼烧接种工具、在火焰附近操作等
（3）配制适宜的培养基。
由于物种的不同、外植体的差异，组织培养的培养基也是 多种多样，但它们通常都包括以下三大类组成成分：
植物组织培养的一般程序：
诱导根、芽顶 端分生组织
再Fra Baidu bibliotek脱分化 分
化
通过悬浮液培养分散成单细胞
植物组织培养
离体的植物器官、组织或细胞
脱分化
通过悬浮培养分散成
愈伤组织 再分化
根、芽
小植株
单细胞
再分化
胚状体 小植株
包以人工 种皮，形 成人工种 子
（二）植物组织培养的操作技术 P56
1.预备阶段 2.诱导去分化阶段
induction medium. Bar 2 mm. C Androgenic embryos formed on calli. Bar 4 mm. D Haploid plantlets regenerated from anthers. Bar 3 cm
Assani et al. Plant Cell Rep 2019, 21, 511–516
细胞全能性
已经分化的体细胞具有使后代细胞形成完整 个体的潜能，细胞的这种特性叫做细胞的全能 性。
生物体的每一个体细胞都包含有该物种所特有 的全套遗传信息，都有发育成为完整个体所必需的全 部基因。受精卵的全能性最强。其次是生殖细胞，再 次是体细胞
在离体时，在一定的营养物质、激素、其他外界 条件下，可能表现出全能性，发育成完整的植株。
目前，比较流行的培养基有：
MS培养基:其特点是无机盐和离子浓度较高； B5培养基:其特点是含有较低的铵； White培养基:其特点是无机盐低，适于生根； N6培养基:其特点是KNO3和（NH4）2SO4含
量较高,适于花药培养； KM－8P培养基:其特点是有机成分较多，适于
原生质体培养。
1. 生长素
1934年美国的White，利 用番茄根建立了第一个 活跃生长的无性繁殖系， 发现B族维生素对培养的 离体根生长具有重要作 用。
创立了White培养基。
1943年White发表了《植物组织培养手册》的专著，
使植物组织培养开始成为一门新兴的学科。
1939年，Gautheret连续培养胡萝卜根形 成层首次成功
3.继代增殖阶段
5.移栽成活阶段
4.生根成芽阶段
切取 预备阶段 形成层
无菌 诱导去分化阶段诱导愈伤组织
接种
的形成
再分化
移栽 移栽成活阶段 培养室生根成芽阶继段试代管增苗殖的阶形段成
A Microspores isolated from banana anthers. Bar 14 µm. B Development of callus from anthers after 5 months on
《生物工程概论》
第三章 细胞工程 ------植物细胞工程
College of Chemical Engineering, GuiZhou University
Outline
➢ §1 概述
➢ §2 植物细胞工程 ➢一、植物组织培养 ➢二、植物细胞培养 ➢三、人工种子 ➢四、植物细胞融合
§1 概述
1948 年，Skoog和崔徵通 过对烟草茎切段和髓培养组 织的研究，确定了腺嘌呤／ 生长素的比例是控制芽和根 形成的主要条件之一。
F.Skoog
1956年Miller等发现了激动素。控制器官分 化的激素模式变为激动素／生长素的比例关系。
指出其能有力诱导愈伤组织分化,促进组培发展。
1958年，英国科学家Steward 等用进行悬浮培养，成功诱导出胚 状体并分化为完整的小植株，首次获得植株再生成功。使细胞 全能性理论得到证实，这是植物组培的第一次突破。
甘蓝
白菜
白菜－甘蓝
细胞工程:P54
植物组织和细胞培养技术
以技细术是胞为指生 基在物 础细学 ，胞理 结水论 合平和现上，细 胞 工 代工程技术手段以及 程
其他学科的科学原理 和技术，研究、开发 和利用细胞的现代生
动物组织和细胞培养技术 干细胞技术 细胞融合技术 细胞核移植技术 胚胎移植技术
物技术。
一、细胞工程的概念
1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间原生 质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。
1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得了番 茄和马铃薯的属间体细胞杂种—— “Potamato”。
目前，已得到栽培烟草与野生烟草、栽 培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与 粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代， 获得了有价值的新品系或育种上有用的新材 料。