植物细胞工程理论课内容(1)

目录（共十一章，包括绪论）绪论第一章实验室设备和一般技术第二章培养基及其配制第三章外植体的选择和灭菌第四章外植体的接种和培养第五章愈伤组织的培养第六章营养器官培养第七章植物快速繁殖和脱毒第八章细胞培养第九章原生质体培养和体细胞杂交第十章种质保存参考书目：请链接参考书目./v_playlist/f1461876o1p7.html（优酷网上的视频请插入到绪论中）绪论知识点：1.掌握植物细胞工程的概念及相关的专有名词2.理解细胞全能性理论3.掌握植物细胞离体培养发生的途径4.了解植物细胞工程的应用一．植物细胞工程（plant cell engineering）概念植物细胞工程是指植物在细胞水平上进行的遗传操作。

其相关的理论和技术主要是：植物生理学、细胞生物学和分子生物学等。

植物组织培养（plant tissue culture）:在无菌条件下将离体的植物器官、组织、细胞或原生质体培养在人工配制的培养基上，人为控制培养条件，使其生长、分化、增殖发育成完整植株或生产次生代谢物质的过程和技术，也叫离体培养（in vitro culture）相关的专有名词：外植体（explant）：从植物体上切取下来用以培养的材料。

愈伤组织(callus)：由外植体增殖而形成的一种无特定结构和功能的细胞团。

继代培养(subculture)：由最初的外植体上切下新增殖的组织，继续转入新的培养基上培养的过程。

胚状体(embryoid)：在离体培养过程中，起源于非合子，并经过胚胎发育过程分化出的类似胚的细胞群。

分化(differentiation)：导致细胞或组织形成不同结构并引起功能或潜在发育方式改变的一种过程。

脱分化(dedifferentiation)：原已分化的细胞失去原有的形态和机能，又回复到没有分化的无组织的细胞团或愈伤组织的过程。

再分化(redifferentiation)：由脱分化状态的细胞再度分化形成另一种或几种类型的细胞的过程。

无性繁殖系(clone)：由同一外植体反复进行继代培养后所得的一系列无性繁殖后代。

二、植物细胞工程的理论基础——细胞全能性1.细胞全能性（cell totipotency）:每个植物细胞都具有该植物的全部遗传信息，在合适的培养条件下都有发育成完整植株的潜在能力。

植物细胞全能性是通过生命周期、细胞周期和组织培养周期来实现的。

（P2，图绪-1，做成小动画）2、植物离体组织或器官分化成植株的途径（Ｐ3，图绪-2，做成小动画）三、植物细胞工程的技术特点：1.培养材料经济通过植物细胞工程能使植物体的单个细胞、小块组织、茎段等离体材料经培养获得再生植株可以保证材料来源单一和遗传背景一致，有利于试验成功，对于新品种的推广和良种复状更新，尤其是名、优、特、新的品种保存、利用与开发有很高的应用价值和重要的实践意义。

2.培养条件可人为控制植物细胞工程所采用的植物材料完全是人为提供的培养基和小气候环境条件下生长，摆脱了大自然中四季、昼夜的变化及灾害性气候的不利影响，且条件均一，对植物生长极为有利，便于稳定地进行组培苗的周年生产。

3.生长周期短，繁殖率高4.管理方便，利于工厂化生产和自动化控制四、植物细胞工程的应用1.种苗快速繁殖应用植物细胞工程繁殖种苗，具有繁殖速度快、繁殖系数高、繁殖周期短、能周年生产等特点，再加上培养材料和所培养出的组培苗的小型化，这就能达到在有限的空间内短期培养出大量的种苗，远比常规嫁接、扦插、压条、分株繁殖快得多。

如1个兰花外植体一年可繁殖400万个原球茎，1个草莓芽一年内可繁殖108个芽2.苗木脱毒3.培育新品种具体应用方法：（1）通过花药培养和花粉培养，进行单倍体育种；（2）通过胚胎培养，使杂种胚发育成熟，实现远缘杂交，并缩短育种年限；（3）通过原生质体融合和体细胞杂交，可部分克服有性杂交不亲合性，获得体细胞杂种，从而创造新种或育成优良品种；（4）在组织培养条件下开展基因工程育种；（5）通过有用的细胞突变体的筛选和培养，育成新品种。

4.种质保存和基因库的建立5.药用植物的工厂化生产请插入图片Ｐ0110，0116，0117，0120，0114，0097，0063，试管开花图片信息链接：中国组培网：/v_show/id_XNjQ5Njk4Njg=.html作业：1.名词解释：外植体、细胞全能性、愈伤组织、脱分化、再分化、胚状体、继代培养、无性繁殖系2.植物离体组织或器官分化成植株的途径有哪些？3.结合实际，谈谈植物细胞工程在农、林、医等的应用。

/v_playlist/f1461876o1p7.html/v_playlist/f1461876o1p6.html（优酷网上搜索的组织培养的植物组织培养及其应用2视频请插入到绪论中）第一章实验室设备和一般技术知识点：1.理解实验室的设计原则与总体要求2.掌握实验室的设计与组成3.掌握常用仪器设备的使用方法技能目标：1.能根据需要和实际情况科学设计实验室和育苗工厂2.熟练使用组织培养的仪器设备第一节实验室的设计一. 实验室的设计原则与总体要求（一）设计原则（1）防止污染（2）按照工艺流程科学设计，经济、实用和高效（3）结构和布局合理，工作方便，节能、安全（4）规划设计与工作目的、规模及当地条件等相适应（二）总体要求（1）实验室选址要求避开污染源，水电供应充足。

（2）保证实验室环境清洁。

（3）实验室建造时，应采用产生灰尘最少的建筑材料；墙壁和天花板、地面的交界处宜做成弧形，便于日常清洁；管道要尽量暗装，安排好暗敷管道的走向，便于日后的维修，并能确保在维修时不造成污染；洗手池、下水道的位置要适宜，不得对培养带来污染，下水道开口位置应对实验室的洁净度影响最小，并有避免污染的措施；设置防止昆虫、鸟类、鼠类等动物进入的设施。

（4）接种室、培养室装修材料还须经得起消毒、清洁和冲洗，并设置能确保与其洁净度相应的控温控湿的设施。

（5）实验室电源应经专业部门设计、安装和验证合格后方可使用。

二. 实验室的基本组成（一）通用实验室（二）接种室（无菌操作室外要有缓冲间）无菌操作室基本要求是：干净无菌、密闭、光线好。

一般安装滑动门，使空气不致流动，以防外界菌及尘埃的侵入；墙壁光滑平整，地面平坦无逢，便于清洁工作；室内安装紫外灯，以便灭菌，还要有照明装置及灯座，以备临时增加设备之用；小的无菌操作室一般一间5~7㎡即可（三）培养室需配有固定式培养架、旋转式培养架、转床和摇床、控温控光设备，以满足器官（芽、茎、花药等）、愈伤组织、细胞和原生质体的固体和液体培养的需要。

（四）洗涤室洗涤室需备有工作台面、上水管和下水管、水池、落水架、电源、干燥箱等。

(五)细胞学观察室用于观察、记录培养材料的生长情况及结果。

室内要有固定的水磨石或瓷砖台板，以放置显微镜、解剖镜、倒置显微镜及照相设备等仪器。

(六)驯化移栽室用于试管苗的移栽。

通常在温室或塑料大棚内进行。

室内备有弥雾装置、遮荫网、移植床等设施；钵、盆、移植盘等移植容器；草炭、蛭石、沙子等移植基质。

试管苗移植一般要求温室温度在15℃-35℃，相对湿度70%以上。

第二节常用设备和器材一. 高压蒸气灭菌锅对灭菌起作用的重要的是温度而不是压力。

消毒灭菌时，压力表读数为1.1kgf·cm-2或0.1MPa，121℃时保持15-20min。

有立式与卧式两种。

(插入图片)（其使用能否制作成一flash动画?/v_playlist/f1461876o1p2.html）二．精密pＨ计(插入图片)三．超净工作台一般由鼓风机、滤板、操作台、紫外灯和照明灯等部分组成。

在每次操作之前，要把实验材料和需使用的各种器械、药品等先放入台内，不要中途拿进。

同时台面上放置的东西也不宜太多，特别注意不要把物件堆得太高，以免挡住气流。

在使用超净工作台时应注意安全，当台面上的酒精灯已经点燃以后，千万不要再喷洒酒精消毒台面，否则很易引起火灾。

(插入图片)四、摇床在液体培养中，为了改善浸于液体培养中的培养材料的通气状况，可使用摇床（振荡培养机）或旋转床（旋转培养机）（插入图片）五、培养架供旋转培养瓶用，用三角铁制即可，每层隔板可用玻璃制成。

（插入图片）六、显微镜七、电子天平作业：1.将细胞工程常用的设备、用具与所属的分室用线连起来高压灭菌锅超净工作台电子天平配制室冰箱接种室空调机培养室培养基灌装机灭菌室光照定时器洗涤室紫外灯观察室晾干架２.植物细胞工程实验室一般分成几个部分？各部分的功能是什么？3. 植物细胞工程实验室必备的设备有哪些？第二章培养基及其配制知识点：1.掌握培养基的组成2.了解配制培养基之前需配母液（贮备液）3.掌握配制培养基母液的优点及配制方法4.掌握培养基的灭菌技术技能目标：1.能够科学合理筛选和优化培养基2.熟练配制培养基和灭菌（后添加）第一节培养基的成分一．无机盐包括大量元素：Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｃa、Ｃl、Ｍg（植物所需浓度大于0.5mmol/L）微量元素：Ｆe、Ｂ、Ｍn、Ｚn、Ｃo、Ｍo、Ｃu等（植物所需浓度小于0.5mmol/L）温馨提示：用酒石酸钠钾和柠檬酸替代Na2-EDTA作为Fe2+的螯合剂，有时效果更加。

但螯合剂对某些酶系统和培养物的形成有一定的影响，使用时应慎重哦。

（请用比较生动有趣的画面显示这段文字，或者加一个小动物来手指）二、碳源和能源植物组织培养中被培养的外植体因光合作用能力低，需要在培养基中添加一些碳水化合物作为生长发育的能源。

通常添加蔗糖、葡萄糖和果糖，其中以蔗糖最常用且效果也最好，它不仅作为碳源和能源还具有维持培养基一定渗透压的作用。

蔗糖作为碳源对离体的双子叶植物的根生长最好，而葡萄糖则对单子叶植物的根生长较好。

温馨提示（处理同上）：蔗糖在高温高压下会部分水解，形成葡萄糖和果糖，更易被植物细胞吸收利用。

若在酸性环境中，这种水解更加迅速。

如果以葡萄糖或果糖为碳源配制成的培养基需要过滤后才会有好的培养结果，否则培养物通过高温高压灭菌，会产生对细胞有害的糖与有机氮的复合物，从而妨碍细胞的生长。

三、维生素维生素与植物体内各种酶的形成有关。

在植物组织培养中通常以Ｂ族维生素为主，其中以维生素B1、维生素Ｂ6、烟酸、维生素Ｂ12、生物素及维生素Ｃ、肌醇最常用。

四、氨基酸及有机附加物氨基酸是良好的有机氮源，可直接被细胞吸收利用，在培养中含有无机氮的情况下，更能发挥其作用，主要有Gly、Ser、Tyr、Gln、Asn等及多种氨基酸的混合物（如ＣＨ、ＬＨ）在某些植物组织培养中还加入一些天然有机物，如：椰子汁、香蕉泥、番茄汁、酵母提取等。

其作用是提供一些的微量营养成分、生理活性物质和生长激素等。

五、植物生长调节物质生长调节物质是培养基中不可缺少的关键物质，其用量极少，但它们对外植体愈伤组织的诱导和器官的分化起着重要的调节作用，其中以生长素类和细胞分裂素类最为常用。