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(3)克服核果类胚的后熟作用。

(4)用于一些植物杂种胚的繁殖,可以缩短育种周期。 (5)克服种子的自然不育。 (6)种子生活力的测定。 三、离体胚培养 四、胚乳的培养

第五章 花药培养与单倍体育种

?单倍体的概念及其来源 ?花粉植株的起源与发生途径 ?花粉培养的一般程序 ?单倍体育种的优越性

一、单倍体的概念及其来源

1 单倍体(haploid)

单倍体:指具有配子染色体数的个体。

2 单倍体的来源(1)自然界单倍体的发生方式? 孤雌生殖 ? 孤雄生殖 ? 无孢子生殖

? 体细胞减数分裂

(2)人工诱发单倍体发生方式

采用特殊的授粉方式:延迟授粉、远缘花粉授粉 组织和细胞的离体培 花粉(花药)培养

未授粉的子房、胚珠培养

利用合子发育过程中,体细胞染色体有选择性的消失 二、花粉植株的起源与发生途径 三、花粉培养的一般程序 ?材料准备 ?接种与培养

?诱导愈伤组织分化 ?分化培养和壮苗培养 ?完整小植株的形成

?再生植株的驯化和移植

?植株的鉴定及二倍化 四、单倍体育种 1 单倍体育种 单倍体育种:将具有单套染色体的单倍体植物,经人工染色体加倍,使其成为纯合二倍体,从中选出具有优良性状的个体,直接育成二倍体;或选出具有单一优良性状的个体,作为杂交育种的原始材料,称为单倍体育种。 2 单倍体育种的优越性

(1)控制杂种性状分离,缩短育种周期

(2)排除显隐性的干扰,提高选择效率 (3)单倍体是诱变育种的良好材料 (4)单倍体在远缘杂交中的利用

(5)利用单倍体对栽培品种进行纯化。 3花药培养的限制因素 ?诱导频率低 ?混倍现象严重

?体细胞的干扰

?禾本科植物花药培养的白化苗现象

第六章 植物细胞培养与有用物质生产

第一节 细胞悬浮培养

一、细胞悬浮培养

指将植物体游离的细胞或小的细胞团,按照一定的密度,悬浮于液体培养基上,在摇床或转床上进行培养,在培养的过程中始终保持良好的分散性。 特点:P81

良好细胞悬浮系的特点

(1)分散性好,细胞团小或成单个游离细胞 (2)细胞比较均一,细胞大小、形状大致相同 (3)生长迅速,生长速度比愈伤组织快

良好细胞系的建立: ?诱导疏松易碎的愈伤组织容易建立良好的细胞悬浮系 ?悬浮细胞培养培养基组成一般与愈伤组织培养基相似(条件培养基使用,新:旧=3:1)

二、细胞悬浮培养的一般程序

?单细胞的游离 ?悬浮细胞的初代培养 ?高产细胞株的筛选 ?继代培养

?同步化处理

细胞悬浮培养的一般程序(图) 1单细胞的游离

(1)由培养愈伤组织中游离单细胞

愈伤组织的振荡培养法游离单细胞的程序(图) (2)由完整植物器官中游离单细胞 机械研磨法、果胶酶分离法 2悬浮细胞的初代培养 (1)培养基的选择 碳源 N源

磷酸盐

PH缓冲液(MES) 条件培养基

(2)细胞的起始密度与细胞计数

?细胞密度:指单位体积内细胞的数目,常以每ml培养液中含多少细胞表示。

?细胞的起始密度:又称最低有效密度,指开始培养时,单位体积内的细胞数目。即悬浮细胞培养中,能使细胞分裂、增殖的最低接种量。(104-105个/ml) ?细胞计数

(3)细胞活力测定

?FDA染色法:FDA荧光素双醋酸酯,本身无荧光,无色素,但FDA能穿过完整的原生质体膜进入细胞内部,并受到细胞内酯酶的分解,产生有极性、有荧光的物质-荧光素,在荧光显微镜下,有荧光的细胞,具有活力的细胞。 ?酚番红染色:

3.高产细胞株的筛选

细胞株是指起源于单个细胞的细胞团或细胞系。

采用生长快、有效成分高、适合悬浮培养的细胞株进行培养,是取得成功的关键。 ▲细胞生长的计算

a细胞鲜重的增加;细胞干重的增加; b细胞密实体积的改变(PCV):

取10mL细胞悬浮液,放入15mL刻度离心管中,在2000rpm下离心5min,在离心管底可得到细胞沉淀体积,即细胞密实体积,以每毫升细胞悬浮液中细胞沉淀体积的毫升数表示。

4 细胞悬浮(扩大)培养的方法

(1)分批培养

?特点:是指把植物细胞分散在一定容积的培养基中进行培养,在培养的过程中 除了气体和挥发性代谢物质可以同外界进行交换外,一切都是密闭的,当培养基中的营养物质耗尽时,细胞的分裂和生长停止。

?注意:培养基的使用(旧:新=1:4)

?特点:不断加入新鲜培养基,排出用过的培养基。 (2)连续培养 ?开放式连续培养

?封闭式连续培养(细胞数量逐渐增加)

5 悬浮细胞的同步化

(1)同步化:指在培养中大多数细胞都能同时通过细胞周期的各个阶段。 (2)同步化方法 离心

物理方法

化学方法 过滤 低温

饥饿法 抑制法 有丝分裂阻抑

第二节、单细胞培养

一、单细胞培养的方法

1平板培养(plating)

指将制备好的单细胞悬浮液,按照一定的细胞密度,接种在1mm厚的薄层固体培养基上进行培养,称为“平板培养”。 ?特点 ?植板率 2看护培养

有些植物细胞,一旦分离出来,不仅不能分裂、增殖,还可能死亡,如果用一块愈伤组织来哺育细胞,从而使其正常分裂、增殖的方法,称“看护培养”。(植物杂种胚的胚乳看护法动画)

特点:方便、简单,但不能在显微镜下追踪细胞的分裂和细胞团的形成。 3微室培养:

人工制造一个小室,将单细胞培养在小室中的少量培养基上,使其分裂增殖形成细胞团的方法,称“微室培养”,也称“双层盖玻片法”。

特点:能在显微镜下追踪观察单细胞分裂和增殖形成细胞团的过程。

二、植物单细胞培养的程序

?建立细胞株

?高产细胞株的筛选 ?分化培养或扩大培养 ?鉴定提取

第三节 固定化培养

一、细胞的固定化概念

即把细胞固定在一种惰性基质中,细胞不能移动,而营养液可以在细胞间流动,供细胞生长所需的营养,这种培养方式称为细胞的固定化培养。

二、.固定化特点

(1)使细胞处于类似植物的整体环境中。 (2)细胞生长速率慢。

三、固定化细胞反应器

(1)平床式反应器 (2)柱式反应器 (3)膜式反应器

第四节 植物细胞培养的应用

1用于制造人工种子。

2可得到原生质体(融合、遗传转化受体)。 3进行植物细胞的生产。 4进行突变体筛选。

5初生代谢产物和次生代谢产物的生产。

▲初生代谢产物(Primary metabolism)

指维持细胞生命活动所必需的物质,如蛋白质,核酸,糖类,脂类。

▲次生代谢产物(Secondary metabolism)

指由植物细胞产生的,对植物生长、发育并非必需的一类小分子有机化合物,往往具有特定的功能。其产生和分布通常具有种属、器官、组织和发育时期的特异性。光、激素、温度、氧气以及外界的pH都会影响次生代谢过程。