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1、2.2植物的克隆,1958年,斯图尔德(F.C.Steward、美)胡萝卜组织培养,开花的胡萝卜植株,胚状体,胡萝卜根的切片,从根切片分离的细胞,愈伤组织,试管植株,离体、消毒的植物器官、组织或细胞,问题1：为什么胡萝卜根的培养细胞能培养成一个完整的胡萝卜植株呢？,植物细胞的全能性,问题2：什么是细胞的全能性？为什么具有全能性？,植物体的每个细胞都包含该物种的全部遗传物质，具有发育成为完整个体所必需的全部基因。,、概念：,2、原因：,3、细胞全能性大小的顺序：,植物细胞 动物细胞（核）,植物体的每个生活细胞都具有遗传上的全能性,因而都具有发育成完整植株的潜能。,一、植物细胞的全能性,不同种类植
2、物或同种植物的不同基因型个体之间因遗传性的差异,细胞全能性的表达程度大不相同.,细胞或组织中激素平衡被打破 对外源生长物质的敏感性发生改变 其他原因产生了缺乏成胚性的细胞系,4.某些植物细胞在多次继代培养后，会丧失细胞全能性的表达能力，原因有哪些？,染色体畸变细胞核变异非整倍体产生,内在遗传因素改变（结果不可逆）,外在生化性质改变,5.克隆成功的前提,（1）探讨特定植物细胞全能性表达的条件,（2）选择性能优良、细胞全能型表达充分的基因型,为什么体内细胞没有表现出全能性,而是分化成为不同的组织或器官呢?,基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。,在个体发育的不同时期，生物体不同部位的细胞表
3、达的基因不同，合成的蛋白质也不同，从而形成了不同的组织和器官。,如何将植物细胞培养成一个完整的植株的呢？,二、植物组织培养程序,植物生长调节剂：PH值：,（1）配制培养基（半固体的、灭菌的）,无机营养成分：有机营养成分：,（2）切取小组织块（消毒的根、茎、叶）,（3）培养（半固体培养基），获得愈伤组织,（4）诱导愈伤组织，再生出新植株,植物所必须的大量元素及微量元素,碳源：蔗糖 氮源：氨基酸、维生素等 琼脂：0.7%1%，起凝固支持作用,细胞分裂素、生长素,5.06.0,植物组织培养的一般程序,脱分化,愈伤组织：一种相对没有分化的活的薄壁细胞团组成的新生组织。（细胞排列疏松、无规则）,再分化,
4、脱分化：已经高度分化的植物细胞，经过诱导重新恢复了分裂能力，产生愈伤组织的过程，又称去分化。,再分化：脱分化产生的愈伤组织经培养，重新分化根或芽等器官的过程。,3、培养的条件：,前提：离体状态条件：（1）营养物质（2）植物生长调节剂（3）适宜的外界环境条件（如：无菌环境、一定的温度、空气、适合的PH、适时光照等）,胚性细胞的特征：细胞质丰富、液泡小而细胞核大，可发育成胚状体，胚状体继续发育可形成植株。,摇床：,由恒温培养箱和振荡器组合而成，专为细胞培养提供控制和均衡的培养条件而设计，特别是悬浮液培养应用。,超大容量恒温双层摇床,恒温摇床,1.植物细胞培养,对植物单个细胞或小的细胞团进行培养的技
5、术称为植物细胞培养。,（1）定义,三、细胞培养和器官培养,（2）目的,1）使细胞增殖，形成细胞系，提取代谢产物,2）获得胚状体，从而再生出完整植株,植物器官主要包括：根、茎、叶、花、果实,指将植株上的各种器官从母体上分离出来，放在无菌的人工环境让其进一步发育，最终长成幼苗的过程。,（1）定义,2.植物器官培养,思考：对二倍体植物花器官进行培养，获得的新植株可能含几个染色体组？,（2）意义,1、培养过程？,2、培养条件（如何实现器官发生和形态建成）？,单细胞,细胞团,球形胚,心形胚,胚状体,完整的植株,3、主要意义？,主要是通过平衡的植物激素配比进行调控,研究发育过程中的环境因素、遗传基础和分子
6、及生理生化机理研究与植物生长发育有关的重要基因或影响因素培育植物新品种,诱导生芽（茎叶）,细胞分裂素多，生长素少,诱导生根,细胞分裂素少，生长素多,仍为愈伤组织,细胞分裂素中等量，生长素少,新植株,细胞分裂素少和生长素比例合适,四、原生质体培养,如何剥离细胞壁呢？,用纤维素酶和果胶酶！,0.5-0.6mol/L甘露醇溶液环境（较高渗透压）,1、如何获得原生质体?,2、原生质体培养技术的应用？,批量培养经济作物、粮食作物、果木、花卉的部分需求。,五、植物细胞工程,1、操作过程?,基因工程、细胞融合、显微注射,植物组织培养,导入,植物细胞工程:,1借助基因工程方法，将外源基因导入受体细胞。,2通过
7、细胞融合将不同来源的遗传物质重新组合。,3通过显微注射将不同来源的遗传物质重新组合。,2、植物细胞工程的应用,白菜甘蓝,植物细胞工程技术培育白菜甘蓝,白菜体细胞,甘蓝体细胞,白菜原生质体,甘蓝原生质体,正在融合的原生质体,杂种细胞,愈伤组织,白菜-甘蓝幼苗,物理法：离心、振动、电刺激化学法：聚乙二醇（PEG）,六、多途径的植物克隆实践,1、想要大量获得某植物的次生代谢产物（如某些中药，紫草素）最好如何生产？,2、如何获得单倍体植株？,3、如何获得抗盐或抗病突变体？,大量培养特定细胞系（愈伤组织）,花药（花粉培养）-花药离体培养,单倍体克隆（单倍体育种）,单倍体植株,六、多途径的植物克隆实践,1、想要大量获得某植物的次生代谢产物（如某些中药，紫草素）最好如何生产？,2、如何获得单倍体植株？,3、如何获得抗盐或抗病突变体？,大量培养特定细胞系（愈伤组织）,在培养基上加入不同浓度的NaCl或病原体的毒蛋白（诱变育种）。,花药（花粉培养）-花药离体培养,单倍体克隆（单倍体育种）,人工种皮：人工薄膜，透气 透水,胚状体,胚乳：营养物质、植物激素、抗生素,
