第七章 器官发生与体细胞胚胎发生
《植物组织培养》试题及答案
试卷编号NO：高等函授教育《植物组织培养》试题学号：姓名：一名词解释：（10*2分=20分）1、植物细胞组织培养2、细胞全能性3、脱分化4、外植体5、试管苗驯化6、间接不定芽发生7、双极性8、微体嫁接9、人工种子10、体细胞无性系变异二填空：（30*1分=30分）1、目前植物组织培养应用最广泛的方面是和。
2、由脱分化的细胞再分化出完整植株有两种途径，一种叫做，另一种叫做。
3、培养用具的常用灭菌方法有、、。
4、某些生长调节物质及抗生素、酶类物质遇热不稳定，对其灭菌时不能进行，而要进行。
5、一般来说，黑暗条件下有利于的增殖，而往往需要一定的光照。
6、植物离体授粉技术通常包括、、三个方面。
7、一般液体培养的继代时间较短，继代一次；而固体培养继代时间可以长些，继代一次。
8、外植体器官发生的三种途径包括、、。
9、从再生植株倍性来看，小孢子培养通常产生植株，胚培养通常产生植株，通常产生三倍体植株。
10、脱毒苗鉴定与检测的主要方法有、、、。
11、在生长素中，对于许多作物花粉的启动、分裂、形成愈伤组织和胚状体起着决定性作用，但是对却有抑制作用。
12、用平板培养法培养单细胞或原生质体时，常用来衡量细胞培养效果。
13、用药剂处理是诱导染色体加倍的传统方法。
三计算题（1*10分=10分）某培养基的配方是MS＋BA 2.0mg/L＋NAA 0.5mg/L＋2.5%蔗糖＋0.7％琼脂粉。
MS母液的浓度分别是：大量元素２０倍，微量元素500倍，铁盐100倍，有机物５０倍；BA母液浓度1.0 mg/ml ，NAA母液浓度0.1mg/ml。
要配制400ml 该培养基，需要吸取各种母液各多少ml？分别称取蔗糖、琼脂粉各多少克？（要求写出计算步骤）四简答题（5*5分=25分）1、造成组织培养过程中发生污染的原因有哪些？如何有效控制污染？2、简述外植体消毒的一般步骤。
3、胚培养在科学研究及生产实践中有哪些应用？4、结合花粉培养，简述看护培养法。
植物体细胞胚胎发生
植物体细胞胚胎发生正常情况下，植物胚胎发生是指受精后的一系列连续过程，即从合子（受精卵）到成熟胚的发生、发育的有规律变化，这种情况下形成的胚成为合子胚。
在离体培养条件下，植物离体培养的细胞、组织、器官也可以产生类似胚的结构，其形成也经历一个类似胚胎的发生和发育过程，这种类似胚的结构称为胚状体。
成熟的胚状体可以像合子胚一样长出根、芽，萌发再生植株。
植物离体培养细胞产生胚状体的过程称为体细胞胚胎发生，植物体细胞胚胎发生具有普遍性，已从200多种植物上观察到胚状体的发生，包括被子植物几乎所有重要的科和一些裸子植物。
在被子植物上，不仅能够从根、茎、叶、花、果实等器官的组织培养物中诱导产生二倍性胚状体，还能从花粉、助细胞和反足细胞中诱导产生单倍性胚状体，从胚乳细胞中诱导产生三倍性胚状体。
一、植物体细胞胚胎发生过程（一）体细胞胚胎发生过程虽然不同种类的植物体细胞胚胎发生的主要发育阶段的分划是不一致的，但一般可分为胚性愈伤组织诱导、体细胞胚胎诱导、体细胞胚胎早期分化发育、体细胞胚胎成熟、体细胞胚胎萌发和成苗五个阶段。
在双子叶植物上，体细胞胚胎发生经过原胚、球形胚、心形胚、鱼雷形胚和成熟胚阶段；在乔本科植物的成熟体细胞胚上，可以清楚的看到胚特有的结构，即盾片、胚芽鞘和胚根等。
体细胞胚与愈伤组织的维管系统没有连接，最后会从培养物的表面脱落下来。
（二）胚性和非胚性细胞或愈伤组织生理状态的差异胚性和非胚性细胞或愈伤组织生理状态有明显差异。
胚性细胞是一类独特的细胞，它与分生组织类似，通常较小，近圆形，具有较大的核和核仁并能高度染色，胞质浓厚。
多数典型的胚性愈伤组织的外表呈松脆颗粒状。
胚性与非胚性细胞或愈伤组织相比，DNA、RNA以及蛋白质的合成更为活跃，表现为含量和种类的增加、淀粉和可溶性糖含量增加、内源多胺含量升高、活性氧水平提高、同工酶谱和内源激素合成有明显变化等。
如胡萝卜胚性愈伤组织的淀粉含量高出非胚性愈伤组织的15～40倍，挪威云杉非胚性愈伤组织的乙烯生成速率比胚性愈伤组织高19～117倍，龙眼胚性愈伤组织的内源多胺和激素水平都高于非胚性愈伤组织。
生物技术制药课后习题答案
第一章绪论1生物技术是以生命科学为基础，利用生物体（或生物组织、细胞及其组分）的特性和功能，设计构建有预期性状的新物种或新品系，并与工程相结合，进行加工生产，为社会提供商品和服务的一个综合性的技术体系。
2生物技术的主要内容：P1基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程蛋白质工程：运用基因工程全套技术改变蛋白质结构的技术。
染色体工程：探索基因在染色体上的定位，异源基因导入、染色体结构改变。
生化工程：生物反应器及产品的分离、提纯技术。
3生物技术制药采用现代生物技术人为创造条件，借助微生物、植物或动物来生产所需的医药品过程被称为4生物技术药物采用DNA重组技术或其它生物新技术研制的蛋白质或核酸类药物才能被称为5生物药物生物技术药物与天然生化药物、微生物药物、海洋药物和生物制品一起归类为PPT复习题第二章基因工程制药1、简述基因工程制药的基本程序。
P162、说明基因工程技术用于制药的三个重要意义。
P15第一段第一行3、采用哪两种方法来确定目的cDNA克隆？P18（7目的基因cDNA的分离和鉴定）①核酸探针杂交法用层析法或高分辨率电泳技术(蛋白质双向电泳技术或质谱技术)分离出确定为药物的蛋白质，氨基酸测序，按照密码子对应原则合成出单链寡聚核苷酸，用做探针，与cDNA文库中的每一个克隆杂交。
这个方法的关键是分离目的蛋白，②免疫反应鉴定法（酶联免疫吸附检测）4、说明用大肠杆菌做宿主生产基因工程药物必须克服的6个困难。
①原核基因表达产物多为胞内产物，必须破胞分离，受胞内其它蛋白的干扰，纯化困难；②原核基因表达产物在细胞内多为不溶性(包含体, inclusion body)，必须经过变性、复性处理以恢复药物蛋白的生物学活性，工艺复杂；③没有翻译后的加工机制，如糖基化，应用上受到限制；④产物的第一个氨基酸必然是甲酰甲硫氨酸，因无加工机制，常造成N-Met冗余，做为药物，容易引起免疫反应；⑤细菌的内毒素不容易清除；⑥细菌的蛋白酶常常把外源基因的表达产物消化；5、用蓝藻做宿主生产基因工程药物有什么优越性？蓝藻：很有前途的药物基因的宿主细胞①有内源质粒，美国Wolk实验室已构建1200种人工质粒，可用做基因载体。
体细胞胚发生
植物物种和品种基因型影响 愈伤组织的分化
• 程林梅等（2001）的研究表明，利用不同 基因型大豆品种的下胚轴作外植体进行组培时， 培养基对愈伤组织的影响不明显；细胞分裂素 （KT）和NAA的配比浓度对其愈伤组织的分 化影响显著；不同基因型大豆植株再生作用差 异明显；外植体取材时间和取材部位对再生植 株的形成也具有较大的影响，再生能力最强的 取材部位时从子叶节到下胚轴6mm区段,当下 胚轴长到2~3cm时取材最佳。
2 氮源 除生长素外，培养基中氮源的形态也会影响离 体条件下的胚胎发生。只有当培养基中含有一定量 的还原态氮时，才能出现胚胎发生过程。 在以KNO3为唯一氮源的培养基上建立起来的 愈伤组织，去掉生长素后不能形成胚。然而，若在 55mmol/LKNO3的培养基中加入少量的 (5mmol/L)NH4Cl形态的氮，胚胎发生过程就会出 现。
不同浓度的激素对烟草愈伤组织的影响
愈伤分化
器官分化的植物激素控制理论
• 大量的实验结果表明：
大多数植物组织或器官的再生作用符合器 官分化的植物激素控制理论。
即：生长素与细胞分裂素的比例小时则产 生苗，比例大时则生根，而两种激素的比例适中 时，则产生无结构的愈伤组织。
器官发生途径
外植体 脱分化 愈伤组织 再分化
• 1.4.1.2位置效应
1.4.2 器官分化信息传递
1.4.2.1 胞外信号分子
• 胞外通讯信号分子又称第一信使(first messenger)。在植物细胞外的通讯信号分子，， • 如植物激素主要通过维管束系统在细胞与器官间 进行调节。它在植株的某些发育阶段，于特， • 部位发生作用。植物激素信号由位于膜或其它部 位的受体所接收，进一步直接或间接地影响： • 因表达。当植物激素以直接的形式影响基因表达 时，就会产生在转录、翻译等水平上的不同， • 应，从而控制酶的合成，影响代谢变化，最终产 生某些生理反应。
器官发生与体细胞胚胎发生
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影响体细胞胚胎发生的因素
——长期培养物形态发生潜力的丧失 诱导胚状体的形成 在自然界只有少数植物可以通过体细胞胚胎发生而产生胚状体，但在培养条件下，现在已知有30多个科、150多种植物可以产生胚状体。诱导胚状体时一般使用胚分生组织或生殖器官的组织作为外植体。在一个含有丰富还原态氮的基本培养基，在存在生长素，特别是2，4-D时诱导胚状体的发生，然后转移到降低浓度呀没有生长素的培养基上使胚状体成熟和生长。
胚状体方式(somatic embryo)
指由培养细胞诱导分化出具胚芽、胚根、胚轴的胚状结构，进而长成完整植株。 由外植体经胚状体形成完整植株可分三个不同发育阶段： 外植体细胞脱分化。外植体发生细胞分裂，或进而形成愈伤组织。这一阶段同不定芽方式一样。 胚状体形成 在植物有性生殖中，精于和卵子结合形成合子，合子进一步发育成胚。但在组织培养条件下胚状体的发育过程是：细胞经脱分化后，发生持续细胞分裂增殖，并依次经过原胚期、球形胚期、心形胚期、鱼雷形胚期和子叶期，进而成为成熟的有机体。我们把由愈伤组织的类似薄壁组织细胞不经有性过程而直接产生类似胚的这一结构，称为胚状体。 胚状体再发育成完整植株 在外观上，这种方式和不定芽均有光滑、圆形突起的形状。
第七章 器官发生与体细胞胚胎发生
植物细胞全能性实现的过程:
发育成完整的植株
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器官发生
概念：离体培养的组织、细胞在诱导条件下经分裂和增殖再分化形成不定根和不定芽等器官的过程。 发生方式： 直接发生：（具有初生分生能力的）外植体直接分化成器官的过程。如落地生根. 间接发生：外植体（已分化的成熟组织）经脱分化形成愈伤组织再分化形成器官的过程。
植物组织培养试题库
植物组织培养试题库一、名词外植体：在植物组织培养过程中，由植物体上切取的根、茎、叶、花、果、种子等器官以及各种组织、细胞或原生质体等统称为外植体。
热处理脱毒：利用病毒和植物细胞对高温忍耐性不同，选择适当的高温处理染病植株，使植株体内的病毒部分或全部失活，而植株本身仍然存活。
平板培养法：是把单细胞悬浮液与融化的琼脂培养基均匀混合，平铺一薄层在培养基底上的培养方法。
消毒：指杀死、消除或充分抑制部分微生物，使之不再发生危害作用。
玻璃化现象：在长期的离体培养繁殖时，有些试管苗的嫩茎、叶片呈现半透明水渍状，这种现象称为玻璃化。
脱毒苗：是指不含该种植物的主要危害病毒，即经检测主要病毒在植物内的存在表现阴性反应的苗木。
灭菌：是指用物理或化学的方法，杀死物体表面和孔隙内的一切微生物或生物体，即把所有生命的物质全部杀死。
褐变：是指外植体在培养中体内的多酚氧化酶被激活，使细胞里的酚类物质氧化成棕褐色的醌类物质，有时使整个培养基变褐，从而抑制其他酶的活性，影响材料的培养。
微尖嫁接：指在人工培养基上培养实生砧木，嫁接无病毒茎尖以培养脱毒苗的技术。
主要程序：无菌砧木培养—茎尖准备—嫁接—嫁接苗培养—移栽。
植物细胞全能性：一个生活的植物细胞，只要有完整的膜系统和细胞核，它就会有一整套发育成一个完整植株的遗传基础，在适当的条件下可以通过分裂、分化再生成一个完整的植株。
人工种子：将组织培养产生的体细胞胚或不定牙包裹在能提供养分的胶囊里，再在胶囊的外面包上一层具有保护功能和防止机械损伤的外膜，形成一种类似自然种子的结构。
试管苗驯化：植物组织培养中获得的小植株，长期生长在试管或三角瓶内，体表几乎没有保护组织，生长势弱，适应性差，要露地移栽成活，完成由“异养”到“自养”的转变，需要一个逐渐适应的驯化过程。
器官培养：植物的根、茎、叶、花器（包括花药、子房）和幼小果实的无菌培养。
微体嫁接：指将0.1-0.2mm 的茎尖作为接穗，嫁接到由试管中培养出来的无菌实生砧木上，继续进行试管培养，愈合成为完整的的植株。
体细胞胚胎发生
心形胚
心形胚 原胚、球形胚、心形胚 球形胚、心形胚 原胚 原胚 原胚 原胚 球形胚、心形胚、鱼雷胚 球形胚、心形胚 胚性细胞、原胚 球形胚 原胚、球形胚、心形胚、鱼 雷胚 胚性细胞、球形胚、心形胚 胚性细胞、球形胚、心形胚 、鱼雷胚、小植株 球形胚、心形胚
第七章 植物体细胞胚胎发生
本章主要内容
体细胞胚胎的概念、特点和意义 影响体细胞胚发生的因素 体细胞胚胎发生的生物学 人工种子
一、体细胞胚胎的概念、特点和意义
概念
离体培养下没有经过受精过程，但经过胚 胎发生和胚胎发育过程所形成的类胚结构，称 为胚状体（embryoid）或体细胞胚（somatic embryo）。
饥饿；有丝分裂阻止
2、人工种子包埋
包埋材料： 海藻酸钠、明胶、果胶酸钠、琼脂、树胶
包埋方法： 液胶包埋法；干燥包埋法；水凝胶法
人工胚乳研制
木薯淀粉与海藻酸钠混合胚乳是目前比较理想 的材料，还可以在胚乳中加入激素（GA3等）、 缓释物（活性炭等）、固化剂（CaCl2等）、抗生 素、其他混合物等制作全能性人工胚乳。
人工种皮研制
壳聚糖、El-vax-4260（10％环己烷）等
三、人工种子转换实验
转换指人工种子在一定条件下，萌发、生长、 形成完整植株的过程。可以分为无菌条件下的转 换和土壤条件下的转换。
2、培养基的影响
碳源
碳水化合物的种类和浓度可以影响体细胞胚的生长 发育，蔗糖是体胚发生最有效的还原碳源。但在一些 试验中，某些糖的培养效果优于蔗糖。还可添加半乳 糖、可溶性淀粉等促进体胚的生长发育。
糖类还可作渗透调节剂对体胚发育或成熟起作用。
植物器官和组织培养的基本程序
植物器官和组织培养的基本程序离体的植物器官和组织在人工培养条件下，通过不同的器官发生途径，形成体细胞胚或茎芽，进一步再生成完整植株。
因此，植物器官和组织培养的基本程序包括：无菌外植体的获得、初代培养物的建立、形态发生、植株再生以及培养产物的观察记载。
一、无菌外植体的获得从自然界和室内采集的植物器官和组织材料携带有各种微生物，这些污染源一旦进入培养容器中，造成培养基和培养材料污染，实验无法进行。
所以，污染是组织培养的一大障碍。
利用各种灭菌剂可以进行外植体的灭菌，但不同植物或同一植物不同器官和组织的带菌程度不同，所用灭菌剂的种类、浓度及灭菌方法也不尽相同。
(一)茎尖、茎段、叶片的灭菌灭菌前外植体用清水冲洗，茸毛较多的外植体用皂液洗涤后再用清水冲洗、用吸水纸吸干表面水分；将外植体浸泡在0.1%～0.2%的氯化汞溶液中2～10min，或先在70%～75%酒精中浸数秒，然后在10%次氯酸钙溶液中浸泡10～20min。
或先在70%～75%酒精中浸泡数秒，再在2%次氯酸钠溶液中浸泡15～30min进行灭菌；灭菌后倒掉灭菌液，无菌水冲洗外植体3～5次，置外植体于无菌滤纸上吸干表面水分，适当分割后接种。
(二)根、块茎、鳞茎的灭菌这类材料生长在土中，灭菌较困难，且挖取时易受损伤。
所以灭菌前应仔细清洗，对凹凸不平及鳞片缝隙处，需用软刷清洗，并切除损伤部位。
灭菌时应增加灭菌时间或增大灭菌剂浓度，如将外植体浸泡在0.1%～0.2%氯化汞溶液中5～12min，或在70%～75%酒精中浸数秒，然后用6%～10%次氯酸钠溶液浸5～20min进行灭菌。
灭菌后的操作步骤同上。
(三)花蕾的灭菌未开放花蕾中的花药为花被包裹，处于无菌状态，所以采摘后可直接灭菌。
灭菌时先在70%～75%酒精中浸蘸10～30s，然后在0.1%氯化汞溶液中浸泡3～10min或在1%次氯酸钠溶液中浸泡10～20min。
灭菌后的处理同上。
(四)果实、种子的灭菌这类材料有的表皮具有茸毛或蜡质。
园艺植物生物技术课后习题答案
第一章至第五章一、主要名词和概念：一．1. 植物细胞全能性：植物体的每一个具有完整细胞核的细胞都具有该物种全部遗传物质，在一定条件下具有发育成为完整植物体的潜在能力。
2. 脱分化：将已分化的不分裂的静止细胞放在培养基上培养后，细胞重新进去分裂状态，一个成熟细胞转变为分生状态的过程。
3. 再分化：经脱分化的组织或细胞在一定的培养条件下可转变为各种不同的细胞类型，形成完整植株的过程。
4. 器官发生途径：由外植体或愈伤组织诱导形成不定根或不定芽，再获得再生植株的方法5. 体细胞胚胎发生途径：在组织培养中起源于一个非合子细胞，经过胚胎发生和胚胎发育过程，形成具有双极性的胚状结构而发育成再生植株的途径。
6. 外植体：由活体植物体上切去下来的，用于组织培养的各种接种材料。
包括各种器官、组织、细胞或原生质体等。
7.褐化现象：指在外植体诱导初分化或再分化过程中，自身组织从表面想培养基释放褐色物质以至培养基逐渐变成褐色，外植体也随之进一步变褐而死亡的现象。
8. 看护培养：利用活跃生长的愈伤组织来看护单个细胞，使其持续分裂和增殖的培养方法。
9. 分批培养；把细胞分散在一定容积的培养基中培养，当培养物增值到一定量时，转接继代，建立起单细胞培养物。
10. 连续培养：利用特质的培养容器进行大规模细胞培养的一种培养方式。
11. 体细胞杂交：使分离出来的不同亲本的原生质体，在人工控制条件下，相互融合成一体，形成杂种细胞，并进一步发育成杂种植株的技术。
12. 雄核发育：在适宜的离体培养条件下，花粉（小孢子）的发育可偏离活体时的正常发育转向孢子体发育，经胚状体途径或器官发生途径形成完整植株。
13. 雌核发育：以未受精子房或胚珠为外植体诱导单倍体的方法。
14. 非整倍体：生物体的核内染色体数不是染色体基数整数倍，而发生个别染色体数目增减的生物体。
15. 代换系：生物体的染色体被异源种属染色体所代换的品系。
16. 易位系：某染色体的一个区段移接在非同源的另一个染色体上，具有发生染色体易位的品种。
07 第七章 胚胎诱导及组织、器官形成
B 蛙囊胚背面
C 同一囊胚的腹面
E 在胚胎腹面注入
β-catenin后产
生的双体轴胚胎
2.中胚层形成的诱导
在囊胚赤道板有一条宽的环状的细胞带， 被植物极部位的信号因子所决定而发育为中 胚层组织。
将美西螈的中期囊胚分 为动物半球顶部帽状的 Ⅰ区、下部的环形的Ⅱ 区，植物半球的Ⅲ区。 如果将Ⅰ、Ⅱ区分离培 养，则只形成未分化的 非典型表皮，以后逐渐 退化。说明在中期囊胚 Ⅱ区尚未获得中胚层的 分化能力。
第一节 初级胚胎诱导
（primary embryonic induction）
初级胚胎诱导是指脊索中胚层诱导其表 面覆盖的外胚层发育为神经板的现象。
（一）组织者的发现及在初级胚胎诱导中的作用
❖将一种浅色蝾螈原肠胚的胚孔背唇 移植到深色蝾螈同龄胚胎腹侧。在宿 主原有的神经板相对的腹侧面形成了 另一个次级神经板。
❖其中最重要的一个背部 化决定子是转录因子βCATENIN。
❖在非洲爪蟾中，βcatenin在细胞质转动的过 程中开始在背部区域聚集， 在囊胚期只存在于背侧的 细胞中。
❖β-catenin是背轴形成的 关键。用β-catenin的反义 寡聚核苷酸处理会使胚胎 缺失背部结构。而在胚胎 的腹侧注入β-catenin会产 生第二个体轴。
❖晚期原肠胚胚孔背唇诱导躯干和尾部结构的形成，称为躯 干组织者和躯尾组织者
将原肠晚期原肠顶不同部位的移植块放到早 期原肠胚的囊胚腔中，会诱导不同的结构形成.
（二）初级诱导的过程及体轴决定的机制
初级胚胎诱导导致的胚胎模式形成过程包括四个 阶段:
1、Nieuwkoop中心的形成与背腹决定 2、中胚层形成的诱导 3、背部化与头尾化诱导 4、神经形成的诱导
植物组织培养 复习资料
第一章绪论植物组织培养类型根据培养材料不同分为：（1）完整植株培养：对幼苗和较大植株等的培养。
（2）胚胎培养：包括成熟胚、幼胚、子房、胚珠等的培养。
（3）器官培养：包括离体根、茎、叶、果实、种子、花器官的培养。
（4）组织培养：如分生组织、薄壁组织、输导组织培养。
（5）细胞培养：指对单细胞或较小的细胞团进行培养。
（6）原生质体培养：指对去掉细胞壁后所获得的原生质体进行培养。
根据再生途径分为：（1）器官发生途径（2）体细胞胚胎发生人工种子：是指植物离体培养产生的胚状体或不定芽被包裹在含有营养和保护功能的人工胚乳和人工种皮中，从而形成能发芽出苗的颗粒体。
作为繁殖材料。
植物组织培养技术的应用：1、优质种苗的快速无性繁殖1）无性繁殖作物及不易繁殖作物的快速繁殖2）通过茎尖培养生产脱毒健康种苗2、用于植物遗传育种包括种质资源离体保存；花粉花药培养产生单倍体；胚乳培养产生三倍体；胚培养拯救杂种胚克服远缘杂交障碍；原生质体培养进行体细胞杂交；植物体细胞无性系变异诱导和筛选；用于植物基因转移操作等。
3、大规模植物细胞、组织和器官培养生产次生代谢物质4、用于植物生长发育理论研究，包括生理学、病理学、胚胎学和细胞与分子生物学等第二章植物组织培养的基本技术组培实验室：包括化学实验室或准备室、接种室以及培养室三部分，并且按顺序排列。
在化学实验室与接种室之间应留有缓冲空间。
（1）准备室：用于培养器皿的清洗、培养基的配制、分装和灭菌、试管苗的出瓶及整理等工作。
冰箱、天平、高压灭菌锅、pH计、干燥箱、实验台、水槽、凉干架、药品柜、离心机、水浴锅、微波炉、电炉、磁力搅拌器、蠕动泵、移液器、各种玻璃器皿（烧杯、量筒、容量瓶、试剂瓶、三角瓶等）及培养基分装用品等。
（2）接种室：植物材料的灭菌、接种以及培养物的继代转接等。
超净工作台、紫外灯、小推车、搁架、磁盘、接种工具（各种镊子、解剖刀、手术剪、普通剪刀接种针、酒精灯、手持喷雾器、细菌过滤器等）等。
人体胚胎发生概述医学医药
胚胎植入
胚胎细胞在子宫内膜着床的过程，为胎儿的发育提供稳定的 生长环境。
蜕膜反应
子宫内膜对胚胎的接受性改变，为胚胎提供营养和保护。
胚胎的早期发育过程
1 2
3
卵裂期
受精后1-3天，胚胎细胞快速分裂，形成桑椹胚。
ห้องสมุดไป่ตู้囊胚期
受精后4-7天，胚胎细胞形成囊胚，开始分化为内细胞团和 滋养层细胞。
原肠胚期
受精后8-12天，胚胎细胞形成原肠胚，开始形成三胚层结构 ，即内胚层、中胚层和外胚层。
蛋白质功能
蛋白质是胚胎发育过程中重要的调节 因子，它们参与细胞分裂、分化、迁 移等过程，对胚胎的正常发育至关重 要。
激素与胚胎发育
内分泌系统调控
激素是内分泌系统的重要成分，它们通过调节基因表达和蛋白质功能，影响胚 胎的发育过程。
激素的合成与分泌
在胚胎发育过程中，各种激素的合成与分泌受到严格调控，以确保胚胎的正常 生长和发育。
产前诊断与预防
产前诊断是预防遗传性疾病的重要手段，通过羊水穿刺、脐血取样和基因检测等方法，可对胎儿进行遗 传学检测，以确定是否存在异常。对于某些遗传性疾病，可以通过遗传咨询和生育建议来预防疾病的发 生。
THANKS
试管婴儿技术
01
试管婴儿技术
试管婴儿技术是一种辅助生殖技术，通过体外受精将胚胎移植到母体子
宫内发育，最终诞生健康婴儿。该技术为不孕不育夫妇提供了生育机会，
并经过不断改进，提高了成功率。
02
技术发展历程
试管婴儿技术自1978年第一例诞生以来，经历了多个发展阶段。从最
初的体外受精到现在的显微受精、胚胎筛选和遗传诊断等技术，试管婴
02
胚胎的器官形成
器官与胚状体发生途径
植物组织培养之植物再生途径种类及特点—在植物组织培养过程中,所采用的外植体经过诱导能够重新进行器官分化，长出芽、根、花等器官，最后形成完整植株,这种经离体培养的外植体重新形成的完整植株叫做再生植株。
植株的再生途径大致分为两种：一种是经过体细胞，通过形成胚状体获得再生植株；另一种是先形成芽的过程。
1944年,Skoog证实了这个现象.尔后Skoog等人又以烟草为试验材料，较为系统地研究了在离体条件下芽、根的诱导。
1948年，Skoog等人首先报道，在组织培养过程中器官形成为化学药剂所控制的研究成果,即在离体条件下芽、根的诱导并不是由某些物质的绝对浓度所决定，而是为那些参与分化物质间的比例关系所决定。
很多事实表明，当外植体形成愈伤组织后，可以通过调整某些植物生长物质的比例来促使芽或根的分化。
一般来说，生长素有利于愈伤组织形成根，细胞分裂素可促使愈伤组织形成芽.例如在菊花的愈伤组织培养中，根或芽的产生取决于生长素与细胞分裂素二者间的比例.当生长素/细胞分裂素的比例高时则容易形成根，生长素/细胞分裂素的比例低时则容易形成芽.根据此规律，就能通过调整培养基中的植物生长物质比例来调控外植体的根器官或芽器官形成。
在植株再生过程中，器官的分化在很大程度上是受到培养基中的植物生长物质的种类、水平、配比等因素的影响，由于它们的作用，植物的基因能够启动,进行表达，最终表现出生理、形态上的变化。
但是，这种变化很大程度上也取决于外植体细胞的生理状态.（一）胚状体途径在组织培养过程中,单个花粉、体细胞也可以通过与合子形成相类似的过程，即通过原胚期、球形胚期、心形胚期、鱼雷形胚期和子叶期而形成类似胚的结构，这种类似胚胎的结构与合子胚的来源不同，被称为胚状体。
胚状体途径是指外植体按胚胎发生方式形成再生植株的过程。
在植物的有性生殖过程中，精子与卵子结合形成合子，尔后发育成胚，胚再进一步发育成完整的植株。
大量研究表明,植物的体细胞具有形成胚的潜力。
发育生物学与器官发生
应用：研究基因功 能、疾病机制和治 疗策略。
技术方法：利用同 源重组或CRISPRCas9等技术实现 基因敲除。
优势：可精确地敲 除特定基因，避免 基因敲降或敲减带 来的干扰。
干细胞技术
干细胞的概念和分 类
干细胞在发育生物 学中的作用
干细胞技术在器官 发生中的应用
干细胞技术的未来 发展方向
显微成像技术
未来可能的治疗方法和技术
基因编辑技术：CRISPR-Cas9等基因编辑工具可能用于治疗遗传性疾病和 癌症。
细胞疗法：干细胞治疗和免疫细胞治疗等细胞疗法可能在再生医学和癌症 治疗等领域发挥重要作用。
精准医疗：基于基因组学、蛋白质组学和代谢组学等技术，精准医疗将更 好地针对个体差异制定治疗方案。
3D生物打印：3D生物打印技术可能用于打印人体器官和组织，解决移植 器官短缺问题。
发育生物学与器官发 生
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目录 /目录
01
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04
发育生物学中 的关键技术
02
发育生物学概 述
05
器官发生异常 与疾病
03
器官发生过程
06
未来展望
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02 发育生物学概述
发育生物学定义
发育生物学是研究生物体从受精卵到成体的生长、发育、分化的过程和机制的科学。 发育生物学关注胚胎发育过程中的细胞分化、形态发生和器官形成等过程。 发育生物学对于理解人类正常生理功能和疾病发生发展具有重要意义。 发育生物学与遗传学、分子生物学等多个学科领域相互交叉，共同探讨生命发育的奥秘。
器官发生异常与疾病的关系
器官发生异常可能导致发育缺陷和疾病 了解器官发生异常与疾病的关系有助于预防和治疗相关疾病 器官发生异常可能是由于遗传、环境等多种因素引起的 研究器官发生异常与疾病的关系有助于推动医学研究的发展
体细胞胚胎发生
❖ 通过重复体细胞胚胎发生形成体细胞胚无性系。
第二十七页，课件共有43页
8.2 人工（合成）种子的制备
❖ 虽然对于胚胎发生来说，其他形式的还原态氮 都不如NH4＋有效，但水解酪蛋白、谷氨酰胺 和丙氨酸等也可用做可靠的代替品。
第十六页，课件共有43页
3.3 其他因子
❖ 钾的浓度：在野生胡萝卜中，高浓度的钾 （20 mmol／L）是胚胎发生所必需的。
❖ 溶解氧的含量：培养基中溶解氧的含量应低于 一个临界值（1.5 mg／L）。
❖ 植物人工种子（plant artificial seed）概念最 早由Murashige（1978）提出，它是指将植 物离体培养中产生的体细胞胚或能发育成完整 植株的分生组织（芽、愈伤组织、胚状体等） 包埋在含有营养物质和具有保护功能的外壳内 形成的在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体 （图4－4，图4－5）。
细胞分裂，但抑制它的成胚潜力；ZT促进； 咖啡叶片愈伤组织要求激动素与生长素比例高。 ❖ 赤霉素：能抑制体细胞胚胎发生
第十四页，课件共有43页
3.2 氮源
❖ 除生长素外，培养基中氮源的形态也会显著影 响离体条件下的胚胎发生。体细胞胚诱导和成 熟需要大量氮素，通常为还原态氮如铵盐。
❖ 例子 1：野生胡萝卜体细胞胚诱导 ❖ 例子 2：栽培胡萝卜体细胞胚诱导 ❖ 培养基中还原态氮和硝酸盐(NH4Cl＋NO3－)组
第二十三页，课件共有43页
7.2 生理假说
❖ 在某些情况下，形态发生潜力的下降可能是由 于细胞或组织内激素平衡关系的改变造成的， 或是由于细胞对外源生长调节物质敏感性的改 变造成的。在这种情况下，细胞虽然停止了器 官和胚胎的分化，但不一定就丧失了这种分化 能力。因而，在这种情况下，如果改变外部处 理条件，有可能够恢复细胞形态发生的潜能 （器官和胚胎分化）。
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胚状体也是植物组织培养形态发生最常见而重要的方 式，它较不定芽方式有更多的优点：如胚状体产生伪 数量比不定芽多；胚状体可制成人工种子，便于运输 和保存；胚状体的有性后代遗传性更接近母体植株。 这些对组织培养应用于育种是十分有利而重要的。
湖北生态工程职业技术学院生物工程系 2013年4月20日
胚状体与合子胚的比较
湖北生态工程职业技术学院生物工程系 2013年4月20日
组织的分化与器官建成
但在另一些例子中激素比例控制器官分化的问题 则出现完全相反的情况。苜蓿在有2，4-D和细胞 分裂素的培养基中，可以形成愈伤组织，转入不 加以上两种激素的培养基中能分化，但分化的情 况与原来的激素比例有关。如果愈伤组织是在高 细胞分裂素/生长素比例的培养基中形成的，易于 生根，而在高生长素/细胞分裂素比例的培养基中 形成的，易于生根，而在高生长素/细胞分裂素比 例的培养基中形成的愈伤组织，则易生芽。
湖北生态工程职业技术学院生物工程系
2013年4月20日
器官发生
概念：离体培养的组织、细胞在诱导条 件下经分裂和增殖再分化形成不定根和 不定芽等器官的过程。
发生方式：
直接发生：（具有初生分生能力的）外植体 直接分化成器官的过程。如落地生根.
间接发生：外植体（已分化的成熟组织）经 脱分化形成愈伤组织再分化形成器官的过程。
湖北生态工程职业技术学院生物工程系 2013年4月20日
湖北生态工程职业技术学院生物工程系
2013年4月20日
湖北生态工程职业技术学院生物工程系
2013年4月20日
组织的分化与器官建成
维管组织的分化 早期研究发现（Wetmore，1955），丁香的芽可以 诱导邻近的组织分化出维管束，后证明这是芽中 IAA的作用。将一块含有14C-IAA和蔗糖的琼胶楔形 物插入到愈伤组织切口中，14C-IAA表明蔗糖和IAA 通过琼胶扩散到愈伤组织，从而在愈伤组织中造成 这两种物质的梯度，在楔形物一颇有同感形成维管 束的瘤状物，瘤状物含有一形成层带，一面形成韧 皮部，一面形成木质部，与正常的维管束有类似的 排列。增加IAA的浓度，导致木质部形成，增加蔗 糖浓度则导致韧皮部形成。生长素水平恒定时，2% 蔗糖则全部分化出木质部，4%蔗糖几乎全部分化出 韧皮部，3%蔗糖则可以分化出二者。所以，生长素 和蔗糖浓度决定愈伤组织中维管束的类型与数量。
湖北生态工程职业技术学院生物工程系 2013年4月20日
组织的分化与器官建成
Rier和Beslow进一步报道，蔗糖不仅影响细胞的 数目，而且影响其结构。低浓度蔗糖（0.5%）诱导 出环纹和梯纹管胞，1.5-3.-5%蔗糖诱导出梯纹和 网纹细胞。 细胞分裂素类对促进木质部形成也有作用。它们使 碳水化合物代谢趋向于五碳糖途径，促进木素前体 苯丙烷的合成，不同的细胞分裂素作用不同。玉米 素>激动素>6-BA（6-苄基腺嘌呤），NAA/激动素的 比值为0.5/20时有木质部发生和根形成，而比值降 为0.025/0.4时，只发生木质部而不发生根，赤霉 素（GA）、乙烯、脱落酸对木质部发生有抑制作用。
湖北生态工程职业技术学院生物工程系
2013年4月20日
影响体细胞胚胎发生的因素
——氮源 Reinert及基合作者在栽培胡萝卜愈伤组织培养中 ( 培养基均为White培养基)得到以下结果：
NH4+氮（M） NO-3氮（M） 10 40 0 55 0 95
体胚发生数（个/2ml） 1131±219 19±0.3 11.3±4.1
组织的分化与器官建成
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
培养基的物理因素和外界条件对器官建成有一 定影响。固体培养基有利于诱导愈伤组织，而 液体培养基有利于细胞和胚状体增殖。蓝光有 利于芽的分化，而红光、远红光对芽分化有抑 制作用，但促进根分化，紫光对生芽有刺激作 用。石刁柏、虎耳草属、凤梨科植物分化前期 需要低光强（1000勒克斯），后期要求高光强 （3000-10000勒克斯），降低氧浓度促进胡萝 卜愈伤组织芽的形成，增加氧浓度促进不定根 形成。
合子胚 质量 来源 胚柄 形态 变异率 萌发率高，质量好 受精卵 有，明显 胚状体 萌发率低，质量差 体细胞 即使有也不明显
固定，体积相对较 复杂，常有两个以上 小 的子叶体积相对较大 低 高
2013年4月20日
湖北生态工程职业技术学院生物工程系
影响体细胞胚胎发生的因素
——生长调节物质
生长素类： 以离体培养条件下胡萝卜的体细胞胚胎发生的诱 导过程来进行分析（教程P99），在离体条件下 胡萝卜体细胞胚的发育是一个包括两个步骤的过 程，每个步骤需要一种不同的培养基。愈伤组织 的建立和增殖所需要的是一种含有生长素的培养 （增殖培养基），通常所用的生长素是2，4-D， 浓度范围0.5—1mg/L。在这样一种培养上，愈伤 组织的若干部位分化形成分生细胞团，称作“胚 性细胞团”。在增殖培养基上反复继代，胚性细 胞团的数量不断增加，但并不出现成熟的胚。
湖北生态工程职业技术学院生物工程系 2013年4月20日
影响体细胞胚胎发生的因素
——生长调节物质
赤霉素类： 赤霉素类能抑制体细胞胚胎发生，但对 于许多植物而言，赤霉素对于体细胞胚 胎的成熟与萌发有促进作用。
湖北生态工程职业技术学院生物工程系
2013年4月20日
影响体细胞胚胎发生的因素
——生长调节物质
湖北生态工程职业技术学院生物工程系
2013年4月20日
组织的分化与器官建成
除营养芽之外，在组织培养中有时也
有花芽的形成，如烟草、花生等。也 有变态器官的形成，如百合鳞片切块 分化出的芽，形成小鳞茎，唐菖蒲茎 端可诱导形成小球茎，马铃薯的茎切 段可以形成块茎。
湖北生态工程职业技术学院生物工程系 2013年4月20日
湖北生态工程职业技术学院生物工程系
2013年4月20日
组织的分化与器官建成
形成芽的培养基条件常有不同，有时芽与根可以同 时在组织培养中形成，一般说，培养物中形成的芽 如胡萝卜悬浮培养，油菜愈伤组织等。在组织培养 中通过根、芽诱导再生植株方式有三种：一种在芽 产生之后，于芽形成的基部长根而形成小植株，一 种是在根上生长出芽来，另一种即在愈伤组织的不 同部位分别形成芽和根，然后两者结合起来形成一 株植物。
湖北生态工程职业技术学院生物工程系 2013年4月20日
组织的分化与器官建成
由此看来，分化与激素的关系同植物的遗 传性有着密切的关系，用五个品种的烟草 做实验，用相同的生长素/细胞分裂素比 例，结果有的品种形成很多芽，有的形成 很少芽，有的完全不生芽。
湖北生态工程职业技术学院生物工程系
2013年4月20日
脱落酸： 抑制剂特别是ABA，在体细胞胚胎发生过 程中的作用正逐渐被提示出来，ABA是一 种天然产生的生长调节剂，当把无抑制作 用剂量（通常是0.1—1μM）的ABA用于荷 兰芹属培养物时，可以允许胚成熟过程进 行。但是其抑制异常增殖，包括不定胚的 启动。另一方面抑制早熟萌发。
湖北生态工程职业技术学院生物工程系 2013年4月20日
组织的分化与器官建成
植物激素的成分影响着器官建成， Skoog和Miller等 所提出的生长素和激动素比例决定根和芽分化的观点， 曾被大量的试验结果所证明。 在很多禾谷类作物的组织培养中发现，用较高浓度的 生长素（2，4-D）诱导形成的愈伤组织，当培养在除 去生长素，或适当浓度的活性较低的生长素中时，就 可以诱导芽的形成。Nitsch等用Linsmaier(LM)培养 基附加10-5摩尔2，4-D培养水稻愈伤组织可以生根， 一旦转入无生长素的培养基时就能产生芽。Rangan将 小米愈伤组织从含生长素的培养基转移到无生长素的 培养基，一个星期内就形成了芽。
湖北生态工程职业技术学院生物工程系 2013年4月20日
影响体细胞胚胎发生的因素
——生长调节物质
然而，如果把胚性细胞团转移到一种生长素 含量很低或完全没有生长素的培养（成胚培 养基）上，它们就能发育为成熟的胚。看来， 在增殖培养基中生长素的存在，对于胚性细 胞团后来在成胚培养基上发育为胚是必不可 少的。边疆保存在无生长素培养基中的愈伤 组织不能形成胚。在这个意义上，可把增殖 培养基看成是体细胞胚胎发生的：诱导培养 基：，而把每个胚性细胞团看成是一个无结 构的胚。
湖北生态工程职业技术学院生物工程系 2013年4月20日
组织的分化与器官建成
根是组织培养中易形成的器官，早在30 年代，就看以胡萝卜培养物中根的形成， 以后又在多种植物中看到，同一植物不同 器官可以诱导出根来：如棉花幼苗子叶、 下胚轴切段、油菜叶片、叶柄、下胚轴等， 多种植物愈伤组织也易生根。
第七章 器官发生与体细胞胚胎发生
植物细胞全能性实现的过程: 外植体脱分化 愈伤组织 再分化
不定芽
丛芽 生根 发育成完整的植株
胚状体
发育成完整的植株
湖北生态工程职业技术学院生物工程系
2013年4月20日
脱分化:成熟细胞转变成分生状态并形成 愈伤组织的过程. 再分化:由分生状态的愈伤组织或外植体 分化出各种器官的过程.
湖北生态工程职业技术学院生物工程系 2013年4月20日
胚状体方式(somatic embryo)
湖北生态工程职业技术学院生物工程系
2013年4月20日
胚状体与不定芽的区别
胚状体在组织学上具备以下和不定芽不同的三个特征：
最根本的特征是具有两极性，即在发育的早期阶段，从其方 向相反的两端分化出茎端和根端，而不定芽或不定根都为单 向极性。 胚状体的维管组织与外植体的维管组织无解剖结构上的联系， 而不定芽或不定根往往总是与愈伤组织的维管组织相联系。 胚状体的维管组织的分布是独立的“v”字形，而不定芽的维 管组织无此现象。