植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)

1、11.1植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)（重點在概念）植物細(xì)胞工程的概念(Definitionofplantcellengineering)：植物細(xì)胞工程是植物生物技術(shù)的一個重要組成部分，是在離體培養(yǎng)條件下，在細(xì)胞水平上對植物材料進(jìn)行遺傳操作的技術(shù)，即對植物體的任何一個部分（器官、組織、細(xì)胞、原生質(zhì)體）進(jìn)行離體誘導(dǎo)使其稱為完整植株的技術(shù)。細(xì)胞全能性細(xì)胞全能性的一般概念：每個細(xì)胞都含有個體的全部遺傳信息，都有分化成一個完整生物的一般概念：每個細(xì)胞都

2、含有個體的全部遺傳信息，都有分化成一個完整生物個體的固有能力稱之為細(xì)胞的全能性。個體的固有能力稱之為細(xì)胞的全能性。植物細(xì)胞全能性表現(xiàn)根據(jù)細(xì)胞類型不同從強到弱植物細(xì)胞全能性表現(xiàn)根據(jù)細(xì)胞類型不同從強到弱:營養(yǎng)生長中心營養(yǎng)生長中心形成層形成層薄壁細(xì)胞薄壁細(xì)胞厚壁細(xì)胞厚壁細(xì)胞(木質(zhì)化細(xì)胞木質(zhì)化細(xì)胞)特化細(xì)胞特化細(xì)胞(篩管、導(dǎo)管篩管、導(dǎo)管細(xì)胞細(xì)胞)；根據(jù)細(xì)胞所處的組織不同從強到弱為：根據(jù)細(xì)胞所處的組織不同從強到弱為：頂端分生組織頂端分生組織居間分

3、生組織居間分生組織側(cè)生分生組織側(cè)生分生組織薄壁組織薄壁組織(基本組織基本組織)厚角組織厚角組織輸導(dǎo)組織輸導(dǎo)組織厚壁組織。厚壁組織。所謂所謂細(xì)胞分化細(xì)胞分化，是指導(dǎo)致細(xì)胞形成不同結(jié)構(gòu)，引起功能改變或潛在發(fā)育方式改變的過程。，是指導(dǎo)致細(xì)胞形成不同結(jié)構(gòu)，引起功能改變或潛在發(fā)育方式改變的過程。分化細(xì)胞在一定條件下，可以轉(zhuǎn)變?yōu)榕咝誀顟B(tài)，重新獲得分裂能力，稱為分化細(xì)胞在一定條件下，可以轉(zhuǎn)變?yōu)榕咝誀顟B(tài)，重新獲得分裂能力，稱為脫分化脫分化。外植體：外植

4、體：植物組織培養(yǎng)中用來進(jìn)行無菌培養(yǎng)的離體材料，可以是器官、組織、細(xì)胞和原生植物組織培養(yǎng)中用來進(jìn)行無菌培養(yǎng)的離體材料，可以是器官、組織、細(xì)胞和原生質(zhì)體等。質(zhì)體等。脫分化后的細(xì)胞，經(jīng)過細(xì)胞分裂，產(chǎn)生無組織結(jié)構(gòu)、無明顯極性的、松散的細(xì)胞團(tuán)稱為脫分化后的細(xì)胞，經(jīng)過細(xì)胞分裂，產(chǎn)生無組織結(jié)構(gòu)、無明顯極性的、松散的細(xì)胞團(tuán)稱為愈傷組織傷組織。愈傷組織的種類愈傷組織的種類:胚性愈傷組織胚性愈傷組織（Embryoneniccallus）和非胚性愈傷組織：）

5、和非胚性愈傷組織：細(xì)胞的再分化細(xì)胞的再分化（redifferentiation)是脫分化后的分生細(xì)胞（愈傷組織）在一定條件下，重新是脫分化后的分生細(xì)胞（愈傷組織）在一定條件下，重新分化為各種類型的細(xì)胞，并進(jìn)一步發(fā)育成完整植株。分化為各種類型的細(xì)胞，并進(jìn)一步發(fā)育成完整植株。由愈傷組織再分化形成再生植株，由愈傷組織再分化形成再生植株，可經(jīng)過器官發(fā)生和胚狀體發(fā)生兩條途徑可經(jīng)過器官發(fā)生和胚狀體發(fā)生兩條途徑。通過通過器官發(fā)生形成再生植株器官發(fā)生形

6、成再生植株大體上有大體上有三種方式三種方式：第一種方式是先芽后根；第一種方式是先芽后根；第二種方式為先根后芽；第二種方式為先根后芽；第三種方式是在愈傷組織的不同部位第三種方式是在愈傷組織的不同部位形成芽和根，再通過維管組織的聯(lián)系形成完整植株。形成芽和根，再通過維管組織的聯(lián)系形成完整植株。一般認(rèn)為，芽和莖原基通常起源于培養(yǎng)組織中比較表層的細(xì)胞，即一般認(rèn)為，芽和莖原基通常起源于培養(yǎng)組織中比較表層的細(xì)胞，即外起源外起源，而根原基則發(fā)，而根原基

7、則發(fā)生在組織較深處，是生在組織較深處，是內(nèi)起源內(nèi)起源。影響器官分化的因素影響器官分化的因素1.外植體外植體位置、狀態(tài)及組織類型位置、狀態(tài)及組織類型2.生長調(diào)節(jié)劑生長調(diào)節(jié)劑3.光照光照4.溫度溫度灼燒瓶口，蓋上瓶塞。灼燒瓶口，蓋上瓶塞。7、收拾臺面。、收拾臺面。?分裂素分裂素生長素的比例是控制芽和根形成的一個重要條件生長素的比例是控制芽和根形成的一個重要條件?比例高時比例高時——產(chǎn)生芽產(chǎn)生芽比例低時比例低時——產(chǎn)生根產(chǎn)生根11.2.4種質(zhì)

8、保存超低溫保存技術(shù)超低溫保存技術(shù)1、保存、保存材料的選擇材料的選擇2、（冷凍前材料）（冷凍前材料）預(yù)處理預(yù)處理（3、添加冷凍防護(hù)劑、添加冷凍防護(hù)劑）4、冷凍處理（快速冷凍、慢速冷凍、預(yù)冷凍、干燥冷凍）、冷凍處理（快速冷凍、慢速冷凍、預(yù)冷凍、干燥冷凍）5、材料保存、材料保存6、保存材料解凍（快速解凍、慢速解凍）、保存材料解凍（快速解凍、慢速解凍）7、保存材料復(fù)蘇培養(yǎng)（再處理）、保存材料復(fù)蘇培養(yǎng)（再處理）11.2.5細(xì)胞培養(yǎng)（重點在細(xì)胞培養(yǎng)

9、方法、細(xì)胞同步化方法、植物細(xì)胞培養(yǎng)的特性及懸浮細(xì)胞系的建立）植物細(xì)胞培養(yǎng)植物細(xì)胞培養(yǎng)（plantcellculture）是指在離體條件下對植物單個細(xì)胞或小的細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行培）是指在離體條件下對植物單個細(xì)胞或小的細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)養(yǎng)使其增殖的技術(shù)由完整的植物器官分離單細(xì)胞，葉片是分離單細(xì)胞的最好材料。機械法、酶解法（用果膠由完整的植物器官分離單細(xì)胞，葉片是分離單細(xì)胞的最好材料。機械法、酶解法（用果膠酶）酶）由培養(yǎng)組織分離單細(xì)胞：由培

10、養(yǎng)組織分離單細(xì)胞：(1)誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織；誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織；(2)愈傷組織反復(fù)繼代，使組織不斷增殖，愈傷組織反復(fù)繼代，使組織不斷增殖，提高愈傷組織的松散性：（提高愈傷組織的松散性：（3）將愈傷組織在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，建立懸浮培養(yǎng)物）將愈傷組織在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，建立懸浮培養(yǎng)物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的概念：細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的概念：懸浮培養(yǎng)是將單個游離細(xì)胞或小細(xì)胞團(tuán)懸浮在液體培養(yǎng)基中進(jìn)行懸浮培養(yǎng)是將單個游離細(xì)胞或小細(xì)胞團(tuán)懸浮在液體培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)增殖的技

11、術(shù)培養(yǎng)增殖的技術(shù)一個成功的懸浮細(xì)胞培養(yǎng)體系必須滿足三個條件：懸浮培養(yǎng)物分散性良好，均一性好，細(xì)胞生長迅速。懸浮細(xì)胞的同步化：懸浮細(xì)胞的同步化：細(xì)胞同步化是指同一懸浮培養(yǎng)體系的所有細(xì)胞都同時通過細(xì)胞周期的某一特定時期常用的處理方法：1、物理方法：1）分選法，通過細(xì)胞體積大小分級，直接將處于相同周期的細(xì)胞進(jìn)行分選，然后將同一狀態(tài)的細(xì)胞繼代培養(yǎng)于同一培養(yǎng)體系中。2）冷處理法。低溫處理可以提高培養(yǎng)）冷處理法。低溫處理可以提高培養(yǎng)體系中細(xì)胞同步化

12、的程度體系中細(xì)胞同步化的程度2、化學(xué)方法：、化學(xué)方法：1）饑餓法，懸浮培養(yǎng)細(xì)胞中，若斷絕供應(yīng)一種細(xì)胞分裂所必需的營養(yǎng)成分）饑餓法，懸浮培養(yǎng)細(xì)胞中，若斷絕供應(yīng)一種細(xì)胞分裂所必需的營養(yǎng)成分或激素，使細(xì)胞停滯在或激素，使細(xì)胞停滯在G1或G2期，經(jīng)過一段時間的饑餓之后，當(dāng)在培養(yǎng)基中重新加入期，經(jīng)過一段時間的饑餓之后，當(dāng)在培養(yǎng)基中重新加入這種限制因子時，靜止細(xì)胞就會同步進(jìn)入分裂。這種限制因子時，靜止細(xì)胞就會同步進(jìn)入分裂。2）抑制劑法，通過一些）抑