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第四章 植物细胞工程的基本原理和 技术基础 §1.?植物细胞工程的基本原理 §2.?植物细胞和组织培养所需要的营养和 环境条件 §3.?外植体的选择和消毒 §4.?外植体的切取和培养 §4.1植物细胞工程的基本原理 一. 植物细胞的全能性 二.?植物激素的调控作用 4.1.1?植物细胞的全能性 植物细胞工程常用的技术是 植物组织培养 植物体细胞杂交 植物细胞工程的理论基础是： 植物细胞的全能性 概念：细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞 形成完整个体的潜能。 原因：是生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全 套遗传物质及发育为完整个体所必需的全部基因。 细胞的全能性 受精卵的全能性最高； 其次是生殖细胞（尤其是卵细胞）； 体细胞的全能性比生殖细胞低得多。 在生物的个体发育中，由于基因在特定时间和空间下 选择性地表达而形成不同器官，因此，要实现细胞的全能 性，首先必须使生物体的细胞处于离体状态。 当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处 于离体状态时，在一定的营养物质、激素和其他外界条件 的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。 植物组织培养的概念 植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下， 将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制 的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈 伤组织、丛生芽，最终形成完整的植株。 植物组织培养的过程 离体的植物器官、组织或细胞 脱分化（又叫去分化） 愈伤组织（排列疏松而无规则，高度液泡 化的呈无定形状态的薄壁细胞） 再分化 根或芽等器官 适宜的养料和激素，适宜的 温度和无菌条件 胡萝卜愈伤组织诱导结果 胡萝卜愈伤组织诱导结果 细胞全能性的绝对性与相对性: (1)不是所有基因型的所有细胞在任何条件下都具有 良好的培养反应; (2)即使对于植物细胞而言，细胞全能性也并不意味 着任何细胞均可以直接产生植物个体; (3)动、植物细胞全能性的表现程度存在明显的差异。 植物细胞全能性表现根据细胞类型不同从强到弱: 营养生长中心??形成层??薄壁细胞??厚壁细胞 (木质化细胞)??特化细胞(筛管、导管细胞)； 根据细胞所处的组织不同从强到弱为： 顶端分生组织??居间分生组织??侧生分生组织 ?薄壁组织(基本组织)??厚角组织??输导组织? 厚壁组织。 脱分化：一个已经停止分裂繁荣成熟细胞转 变为分生状态，并形成未分化的细胞团或愈 伤组织的现象。 再分化：原以分化的细胞经过脱分化后再次 分化的现象，最终可进一步形成完整的小植 株。 离体培养中细胞的脱分化（Dedifferentiation） 脱分化 外植体―→愈伤组织或?↗体细胞胚↘完整植株 脱分化细胞↘不定器官↗ 直接伸长 茎尖培养（较大时）――→完整植株 发育 幼胚培养（较大时）――→完整植株 愈伤组织：脱分化后的细胞，经过细胞分裂，产生无 组织结构、无明显极性的、松散的细胞团称为愈伤组 织。 愈伤组织的种类： 1、胚性愈伤组织?（Embryonenic?callus）：表面光滑、 组织结构紧凑、黄绿色、细胞小、易碎、再生力强。 胚性愈伤组织容易形成胚状体，所以被称为胚性 愈伤组织。易形成芽。 2、非胚性愈伤组织：表面粗糙、组织结构疏松、细胞 大，淡黄色或白色。可以用于悬浮细胞系的建立。 4.1.2?植物激素的调控作用 生长素：启动细胞的分裂，在细胞的脱分 化、形成愈伤组织的过程中必不可少。如 IAA、NAA、IBA、2,4-D。 细胞分裂素：促进细胞分裂和芽的形成， 如KT、6-BA、Zt。 4.2?植物细胞和组织培养所需的营养和 环境条件 一、培养基的组成和配制 二、影响植物组织培养的环境条件 4.2.1?培养基的组成和配制 ●培养基的基本成分 ●培养基的种类和配制 ●培养基的基本成分 ⑴?无机成分：大量元素和微量元素 ⑵碳源：如蔗糖 ⑶维生素：如肌醇 ⑷植物生长物质：生长素和细胞分裂素 ⑸有机附加物 一、培养基的成分及其作用 （一）无机营养物质 培养的植物组织、器官、细胞或者原生质体 需要连续的供给某些无机化学物质，除了C、H、 O之外，需要量比较多的元素叫大量元素，需要 量比较少的元素叫微量元素。 大量元素 培养基的大量元素使用量一般在每 升几十至几千毫克。大量元素包括N,?P,?K,?Ca, Mg,?S。培养基中加入量最多的是N，N一般以硝 酸盐或氨盐，或者两者结合的盐提供。 微量元素 微量元素的用量一般每升不高于几十毫 克。植物所需的微量元素有Fe、Cu、Zn、B、?Mo、 Mn、Co、Cl 化学药品常带有微量元