细胞工程原理与技术复习题

1902年,Haberlandt(哈博兰特) 提出植物细胞全能性。

1934年,Gautberet (高特里特)培养三毛柳、黑杨的形成层,成功得到愈伤组织。

1947年,White(怀特) 发明了第一个人工合成培养基。

1937年,Nabecourt (诺比考特)是胡萝卜根组织经培养获得愈伤组织并继代培养了几十年。 细胞全能性(Totipotency ):每个完整植物的体细胞或性细胞都拥有该植物形成一个完整植株的全套遗传基因,在一定的培养条件下,细胞都可发育成一个与母体一样的植株,这种能力称之为植物细胞的全能性。

外植体(Explant ):从植物体上分离下来的用于离体培养的材料。

愈伤组织(Callus ):在离体培养过程中形成的具有分生能力的一团不规则细胞,多在植物体切面上产生。特点:多细胞起源的,具有异质性,遗传稳定性差,易发生变异。

分化(Differentiation ):在细胞分裂过程中发生结构和功能上的改变,从而在个体发育中形成各类组织和器官完成整个生活周期。

脱分化(Dedifferentiation ):已分化好的细胞在人工诱导条件下,恢复分生能力,回复到分生组织状态的过程。

再分化(Redifferentiation ):脱分化后具有分生能力的细胞再经过与原来相同的分化过程,重新形成各类组织和器官的过程。

细胞(原生质体)融合(Protoplast fusion ):两种异源原生质体在诱导剂诱发下相互接触,从而发生膜融合,胞质融合和核融合并形成杂种细胞,进一步发育成杂种植株的过程。

细胞培养(Cell culture) :用能保持较好分散性的植物细胞或很小的细胞团为材料进行离体培养。

器官培养(Organ culture):对植物的根、茎、叶、花、果实以及各部原基的培养。

胚胎培养(Embryo culture):以胚珠、幼胚、成熟胚为材料的离体培养。

组织培养(Tissue culture):植物各部分组织的离体培养,使之形成愈伤组织称之为组织培养。 原生质体培养(Protoplast culture):借助某些方法,除去植物细胞的胞壁,培养裸露的原生质体,使其在特定的培养基上重新形成细胞壁并继续分裂、分化形成植株的方法。

种质保存(Germplasm conservation):利用天然或人工创造适宜环境来保存种质资源,使个体中所含有的遗传物质保存其完整性、有较高的活力并能通过繁殖将其遗传特性传递下去。 接种:在无菌环境下,将切好的外植体移到培养基上的过程称接种。

器官发生:离体培养的组织、细胞在诱导条件下经分裂和增殖再分化形成根和芽等器官的过程。发生途径:腋芽萌发、不定芽发生、胚状体发生。

胚状体:在植物组织培养中起源于一个非合子细胞,经过胚胎发生和胚胎发育过程形成的胚状结构。胚状体的含义:离体培养的产物,区别于无融合生殖;起源于非合子胚,区别于合子胚;其发育过程同合子胚,区别于分化的芽。

极性:是指在细胞发育的初期其内含物的分布具有不均匀性,形成胚性细胞后具有发育成芽端和根端的潜在能力。

生理隔离:体细胞胚与母体组织或外植体的维管束系统无直接联系,而处于较独立的状态。 植物离体快速无性繁殖:利用离体培养技术,将来自优良植株的茎间、腋芽、叶片、鳞片等器官、组织和细胞进行离体培养,在短期内就可快速获得大量遗传性一致的植株个体。

指示植物:有些植物对病毒极敏感,一旦感染病毒就会在其叶片乃至全株上表现特有的病斑,这种植物被称之指示植物。

生物鉴定法:利用病毒在其他植物上产生的枯斑作为鉴别病毒种类的方法。

合子胚:由受精卵形成合子后,经球形胚、心形胚、鱼雷形胚和子叶形胚,形成结构完整的种子。

非合子胚:由受精卵以外的细胞形成的胚。

体细胞胚:除合子以外的孢子体细胞形成的胚。

细胞悬浮培养:将游离的植物细胞按照一定的细胞密度悬浮在液体中进行培养的方式叫做细胞悬浮培养。

培养基:培养基是植物细胞、组织和器官吸收各种营养物质的场所。

无菌母株:在无菌条件下,用于试管内继代增殖的植物材料。

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,直接繁育成新品种;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,称之为单倍体育种。

孤雌生殖:由胚囊中未受精的卵细胞分裂形成单倍体胚,进一步发育成单倍体植物。

孤雄生殖:传粉后卵细胞退化消失,由精细胞单性发育成单倍体植物。

无融合生殖:由胚囊中卵细胞之外的其他细胞,发育成的单倍体植物。

原生质体:除去细胞壁的裸露细胞。

人工种子的概念及含义:1具有良好发育的体细胞胚并能发育成正常完整植株;2 具有人工胚乳可提供种胚发育的营养;3 具有能起到保护作用的人工种皮。

离体培养条件下细胞分化的时期:1. 诱导期:细胞分裂的准备期;

2. 分裂期:细胞从开始分裂到持续分裂的时期;3. 分化期:从愈伤组织形成到器官发生。 细胞实现脱分化和再分化的条件:1. 机械隔离和生理隔离;2. 激素的作用。

胚状体与不定芽的区别:1. 胚状体具有两极性,在发育的早期从其方向相反的两端分化出茎端和根端,不定芽为单极性;2. 胚状体的维管组织与外植体的维管组织无解剖结构上的联系,不定芽与愈伤组织的维管组织相联系;3. 胚状体的维管组织的分布是独立的“V ”字形,不定芽的维管组织无此现象。

影响植物体细胞胚胎发生的因素:极性;生理隔离;外植体;激素;矿物质;糖;N 源。 影响分化的因素:

外因:营养条件:1. 无机物,有机物2. 植物激素3. 天然复合物4. 渗透压,酸碱度

环境条件:温度,光,湿度。

内因:基因型;生理年龄;继代次数

离体快速无性繁殖中的器官发生方式:

1. 不定芽型:诱导顶端分生组织产生不定芽,再生成植株的方式。

2. 器官型:从器官外植体诱导不定芽,再生成植株的方式。

3. 器官发生型:从器官外植体诱导愈伤组织,经愈伤组织细胞的分化再生成植株的方式。

4. 类胚体发生型:由植物器官、组织和细胞培养而直接发生类胚结构,最后以胚状体成苗

的方式。

5. 原球茎型:种子消毒后,在培养基上播种,经一段时间培养而发生原球茎,再由原球茎

直接长成植株。原球茎发生型是兰属特有的器官发生方式。

离体快速无性繁殖的程序和技术关键:

1. 无菌母株制备; 技术关键:筛选有利于不定芽萌发、生长的培养基。

2. 不定芽增殖; 技术关键:培养基中激素的种类和使用的浓度是关键。

3. 完整植株的形成; 技术关键:调节培养基的组成和渗透压。

4. 再生植株的锻炼和移植;

5. 再生植株的鉴定。

脱除病毒的方法、原理和优缺点比较:

1. 茎尖培养脱毒法 原理:生长点、分生组织细胞分裂旺盛在与病毒竞争时占优势就有

可能脱除植物病毒。

2. 热处理脱毒法 原理:通过钝化病毒的活性使其失去侵染能力并加速植物细胞分裂使

植物细胞在与病毒繁殖的竞争中占优势地位。缺点:使用范围较窄,对球状病毒有效,对杆状病毒无效。

3. 微体嫁接离体培养脱毒法 原理:把极小的茎尖作为接穗嫁接到实生苗砧木上,然后

连同砧木一起在培养基上培养。优点:易成活,消除病毒几率大。

4. 珠心组织培养脱毒法 原理:病毒是通过维管组织传播的,而珠心组织与维管组织无

直接联系,故可。

无病毒植物的鉴定方法和原理:

1. 血清鉴定法 原理:不同病毒产生的抗血清有自己的特异性,因此用已知病毒的抗血

清就可鉴定未知病毒的种类。

2. 生物鉴定法 原理:通过指示植物对植株汁液的反应鉴定植物是否感染病毒。

3. 电子显微镜鉴定法 原理:直接用病株的汁液和电子密度高的负染色剂混合,然后点

在电子显微镜下观察病毒的大小、形状和结构等。

离体培养条件下的小孢子发育途径:

A 途径:营养细胞发育途径

B 途径:生殖细胞发育途径

C 途径:营养细胞与生殖细胞并进发育途径

花药(粉)培养的程序及其技术关键:

1、材料准备:消毒灭菌;花粉发育时期的鉴定和选择;确定是否低温处理和糖预处理。

2、诱导花粉脱分化、分裂:基本培养基的选择;激素、糖种类和浓度筛选。

3、分化培养和壮苗培养:愈伤组织分化、植株再生;胚状体壮苗培养。

4、植株形成:调节基本培养基,无机盐和糖浓度下降;调节激素种类或浓度。

5、驯化移栽:试管苗驯化和移植营养土配制;移植后保持高空气湿度。

6、花粉植株鉴定:形态鉴定;细胞学鉴定;交配鉴定;分子标记鉴定。

花粉植株的鉴定方法:

1、形态鉴定2、细胞学鉴定3、数目和染色体行为进行鉴定4、交配鉴定5、分子标记鉴定 胚胎培养的意义:

1、克服种、属间受精障碍;

2、打破种子休眠

3、克服珠心胚的干扰

4、种子生活力的快速检测

5、诱导胚状体和胚性愈伤组织

胚发育的类型:

1. 合子胚:有受精卵形成合子后,经球型胚、心形胚、鱼雷型胚和子叶行胚,形成结构完

整的种子;

2. 非合子胚:由受精卵以外的细胞形成的;

3. 体细胞胚:除合子之外的孢子体细胞形成的;

4. 不定胚:由器官直接产生的体细胞胚;

5. 孤雌胚:由未受精的卵发育的;

6. 孤雄胚:由雄配子体发育的。

影响幼胚培养的因素:

1. 胚龄:一般的胚龄越大,培养的成功率越高。

2. 生长调节物质:再有NH4+存在时,加入ABA 可以抑制由GA 和KT 所造成的胚早期萌

发,同时促幼胚正常发育;

3. 其他天然附加物:对幼胚生长有促进作用。

4. 培养基PH

5. 光照条件:有轻微的抑制作用,在黑暗或弱光下,培养幼胚较适宜。

离体授粉方法和影响离体授粉的因素:

方法:1、胚珠试管受精2、子房离体授粉3、雌蕊离体授粉4、柱头接近法5、哺育法 影响因素:1、基因型2、离体胚珠的成活率和受精力3、花粉的灭菌4、外植体的发育阶段

5、花粉萌发和花粉管的生长速度6、授粉方式:7:保留母体组织8、环境条件

单细胞分离的方法及其比较:

1. 由植物器官分离单细胞:

机械法:优点:不需要质壁分离;缺点:产量低;

酶解法:优点:产量高,缺点:对细胞质有损伤

2. 由愈伤组织分离单细胞:优点:简便适用范围广

单细胞培养方法及其比较:(P146)

悬浮培养、平板培养法、看护培养、微室培养

单细胞培养的程序:

1. 建立细胞株

2. 高产细胞株的选择

3. 分化培养和扩大培养

4. 鉴定和提取

悬浮细胞同步培养的措施:

1. 化学抑制法:在细胞培养初期加入抑制DNA 合成的药剂,使细胞DNA 合成暂时停止,

当除去DNA 抑制剂细胞同步分裂开始。

2. 低温抑制法:低温是细胞停止发育,恢复正常温度,生长正常。

3. 渗透压选择法:不同发育阶段需要不同的渗透压,调节其可以控制细胞发育。

4. 机械过滤筛选法:按容积大小来筛选同步发育的细胞。

5. 细胞分级仪:利用细胞在不同发育阶段有不同的浮力。

突变体筛选的程序:

预处理;预培养;反馈诱发突变;高抗高产细胞株的选择;细胞增殖与器官建成;突变株鉴定。

原生质体培养的技术关键:

1. 原生质体的活力

2. 原生质体的密度

3. 细胞壁再生速度

4. 原生质体培养的营养和环境

细胞融合的意义:

1. 克服种、属间植物有性杂交不亲和障碍,为重组遗传物质开辟了新途径.

2. 为携带外源基因遗传物质的大分子渗入细胞创造了条件.

细胞融合的方法:

1. 盐类融合

2. 高Ca 2+高PH 值(10.5)融合法

3. 聚乙二醇融合法(PEG )法

4. 聚乙二醇和高CA2+高PH 值相结合的融合法

5. 电融合

细胞融合的程序:

1. 植物原生质体分离

2. 原生质体纯化

3. 原生质体融合

4. 细胞杂种的选择

5. 愈伤组织形成、器官分化植珠再生

6. 杂种植物鉴定

杂种细胞选择的方法:

1、互补选择法,利用各种缺陷性和抗性细胞系,用选择培养基将杂种细胞选择出来。

2、可见标志选择法,利用原生质体间的物理性差异。

种质保存的方法:

低温干燥法—减少种子含水量以延长种子寿命。

减压储藏法—降低氧压,抑制种子呼吸。

冷处理保存法—利用4度处理,以降低植物细胞代谢水平。

超低温冷冻保存中防护剂作用的机理:

1. 防护剂能结合水分子从而提高溶液粘滞性,从而降低冰晶形成和增长速度,使水的固化能力减弱;

2. 增加细胞膜的透性,加速细胞内含、水流到细胞外,防止细胞内结冰;

3. 提高培养基压,导致细胞发生轻微质壁分离,可相对提高组织和细胞的抗冷冻能力。 超低温冷冻保存的基本程序:

1. 预培养2、冷处理3、降温冷冻和超低温保存

冷冻后细胞活力、存活率及遗传性检测:

1、TTC 法(氯化三苯基四氮锉还原法)2、FDA 法(二醋酸酯荧光素染色法)3、气相色谱分析法4、在培养5、细胞学变化6、生化稳定性7、遗传性分析

提高冷冻后细胞或组织存活率的方法:

1、材料的选择2、冷冻前预处理3、超低温保存方法的选择4、冷冻保护剂5、化冻6、在培养的条件7、抗冻蛋白

遗传转化的方法:

1. 胚囊、子房注射法:利用 胚囊或子房中产生高的压力及卵细胞的吸收使外源DNA 进入受精的卵细胞,从而获得转基因植株。

2. 生物细胞浸泡法:是将外植体直接浸泡在外源DNA 溶液中,利用渗透将其导入受体细胞并稳定的整合、表达与遗传。

3. 花粉管通道法:定义和原理;利用开花植物授粉后的花粉管通道,使外源基因沿花粉管侵入,经过珠心通道进入胚囊,最后进入尚不具备正常细胞壁的卵、合子或早期胚细胞,实现转化方法。 优缺点“:避开了组织培养阶段,适宜几乎所有的有性繁殖植物;但转化率低。

4. 基因枪转化法:原理,用钨、金属微粒包裹外源基因DNA ,是DNA 吸附在金属表面,然后用各种动力加速金属微粒与DNA 的复合体,使之击中植物受体靶细胞,穿透细胞壁和原生质膜,从而进入细胞内部实现外源基因的表达。 优点:不受受体物种的限制,尤其对单子叶的植物很有效;受体广泛,几乎所有的具有潜在分生能力的组织、器官或细胞均可;操作简便快捷,转化频率较高,微弹的射速、射入量容易控制。 缺点:转化后的瞬间表达频率高,但稳定遗传的频率极低,外源DNA 整合机理尚不明确。

5. 显微注射法:原理;借助显微注射仪,把外源基因通过机械方法直接注入细胞核和细胞质。 优点 :方法简单,转化率高;适合各种植物材料,无局限性;转化细胞的培养过程无需特殊的选择系统。 缺点:需要有精细操作的技术及低密度培养的基础;注射速度慢、效率低。

电击法

6. PEG法 定义:以原生质体为受体,通过PEG 的诱导作用直接将外源基因导入受体细胞。 原理:PEG 可使细胞膜之间或使DNA 细胞膜形成分子桥,促进互相间的接触和粘连,或引起膜表面电荷的紊乱,干扰细胞间的识别,从而有利于细胞膜间的融合和外源基因DNA 进入原生质体。 优点:所获得的转化植株来自1哥原生质体,避免里嵌合转化体的产生;受体植物种类不受限制。 缺点:不适宜原生质体再生困难的植物;受体是原生质体,但其培养周期长、植株再生频率低。

7. 脂质体法:将外源基因包裹在磷脂双分子层组成的膜结构中,通过融合或吞噬作用,将外源基因转入原生质体的细胞质和细胞核内实现转化。

8. 农杆菌介导法

原理:Ti/Ri质粒上的T ——DNA 可将外源基因携带并整合到植物染色体上,使之与植物内外源基因同步表达。 优点:其转化系统的机理研究的最清楚,方法最成熟,应用最广泛;T —DNA 上含有引导DNA 转移和整合的序列,以及能够被高等植物细胞转录识别的功能启动子和转录信号哦,是插入到T —DNA 区的外源基因能够随同T —DNA 一起在植物中表达,可插入高达50KB 大小的外源基因DNA 片段,整合进植物基因组中的T —DNA 及插入其间的外源基因不仅能在植物中表达,而且可根据人们的需要连接不同的启动子,是外源基因能在再生植株的各种组织器官中特异表达。 缺点:农杆菌侵染的记住范围主要限制在双子叶植物上。此法大多数更要经历组织培养阶段,尤其是细胞培养和原生质体培养,操作复杂,周期长,再生植株难度大。

9. 植物病毒载体介导法

原理:直接将病毒侵染完整的植株或组织,通过系统感染而转移外源基因。

基本条件:病毒本身必须是既能够正常的在植物细胞中复制增殖,由不至于过分的扰乱寄主的正常生理功能, 病毒接种的方法必须简便可行,病毒基因能耐受修饰或改造某些生物学特性,以减弱或消除病毒的治病性。病毒基因组能耐受插入报告基因、目的基因等,同时又不改变病毒的特性。

细胞工程的应用:

1. 在植物育种上的应用;

2. 在植物快速无性繁殖和脱毒上的应用;

3. 在种质保存上的应用;

4. 在医药和食品工业化生产上的应用。

1902年,Haberlandt(哈博兰特) 提出植物细胞全能性。

1934年,Gautberet (高特里特)培养三毛柳、黑杨的形成层,成功得到愈伤组织。

1947年,White(怀特) 发明了第一个人工合成培养基。

1937年,Nabecourt (诺比考特)是胡萝卜根组织经培养获得愈伤组织并继代培养了几十年。 细胞全能性(Totipotency ):每个完整植物的体细胞或性细胞都拥有该植物形成一个完整植株的全套遗传基因,在一定的培养条件下,细胞都可发育成一个与母体一样的植株,这种能力称之为植物细胞的全能性。

外植体(Explant ):从植物体上分离下来的用于离体培养的材料。

愈伤组织(Callus ):在离体培养过程中形成的具有分生能力的一团不规则细胞,多在植物体切面上产生。特点:多细胞起源的,具有异质性,遗传稳定性差,易发生变异。

分化(Differentiation ):在细胞分裂过程中发生结构和功能上的改变,从而在个体发育中形成各类组织和器官完成整个生活周期。

脱分化(Dedifferentiation ):已分化好的细胞在人工诱导条件下,恢复分生能力,回复到分生组织状态的过程。

再分化(Redifferentiation ):脱分化后具有分生能力的细胞再经过与原来相同的分化过程,重新形成各类组织和器官的过程。

细胞(原生质体)融合(Protoplast fusion ):两种异源原生质体在诱导剂诱发下相互接触,从而发生膜融合,胞质融合和核融合并形成杂种细胞,进一步发育成杂种植株的过程。

细胞培养(Cell culture) :用能保持较好分散性的植物细胞或很小的细胞团为材料进行离体培养。

器官培养(Organ culture):对植物的根、茎、叶、花、果实以及各部原基的培养。

胚胎培养(Embryo culture):以胚珠、幼胚、成熟胚为材料的离体培养。

组织培养(Tissue culture):植物各部分组织的离体培养,使之形成愈伤组织称之为组织培养。 原生质体培养(Protoplast culture):借助某些方法,除去植物细胞的胞壁,培养裸露的原生质体,使其在特定的培养基上重新形成细胞壁并继续分裂、分化形成植株的方法。

种质保存(Germplasm conservation):利用天然或人工创造适宜环境来保存种质资源,使个体中所含有的遗传物质保存其完整性、有较高的活力并能通过繁殖将其遗传特性传递下去。 接种:在无菌环境下,将切好的外植体移到培养基上的过程称接种。

器官发生:离体培养的组织、细胞在诱导条件下经分裂和增殖再分化形成根和芽等器官的过程。发生途径:腋芽萌发、不定芽发生、胚状体发生。

胚状体:在植物组织培养中起源于一个非合子细胞,经过胚胎发生和胚胎发育过程形成的胚状结构。胚状体的含义:离体培养的产物,区别于无融合生殖;起源于非合子胚,区别于合子胚;其发育过程同合子胚,区别于分化的芽。

极性:是指在细胞发育的初期其内含物的分布具有不均匀性,形成胚性细胞后具有发育成芽端和根端的潜在能力。

生理隔离:体细胞胚与母体组织或外植体的维管束系统无直接联系,而处于较独立的状态。 植物离体快速无性繁殖:利用离体培养技术,将来自优良植株的茎间、腋芽、叶片、鳞片等器官、组织和细胞进行离体培养,在短期内就可快速获得大量遗传性一致的植株个体。

指示植物:有些植物对病毒极敏感,一旦感染病毒就会在其叶片乃至全株上表现特有的病斑,这种植物被称之指示植物。

生物鉴定法:利用病毒在其他植物上产生的枯斑作为鉴别病毒种类的方法。

合子胚:由受精卵形成合子后,经球形胚、心形胚、鱼雷形胚和子叶形胚,形成结构完整的种子。

非合子胚:由受精卵以外的细胞形成的胚。

体细胞胚:除合子以外的孢子体细胞形成的胚。

细胞悬浮培养:将游离的植物细胞按照一定的细胞密度悬浮在液体中进行培养的方式叫做细胞悬浮培养。

培养基:培养基是植物细胞、组织和器官吸收各种营养物质的场所。

无菌母株:在无菌条件下,用于试管内继代增殖的植物材料。

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,直接繁育成新品种;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,称之为单倍体育种。

孤雌生殖:由胚囊中未受精的卵细胞分裂形成单倍体胚,进一步发育成单倍体植物。

孤雄生殖:传粉后卵细胞退化消失,由精细胞单性发育成单倍体植物。

无融合生殖:由胚囊中卵细胞之外的其他细胞,发育成的单倍体植物。

原生质体:除去细胞壁的裸露细胞。

人工种子的概念及含义:1具有良好发育的体细胞胚并能发育成正常完整植株;2 具有人工胚乳可提供种胚发育的营养;3 具有能起到保护作用的人工种皮。

离体培养条件下细胞分化的时期:1. 诱导期:细胞分裂的准备期;

2. 分裂期:细胞从开始分裂到持续分裂的时期;3. 分化期:从愈伤组织形成到器官发生。 细胞实现脱分化和再分化的条件:1. 机械隔离和生理隔离;2. 激素的作用。

胚状体与不定芽的区别:1. 胚状体具有两极性,在发育的早期从其方向相反的两端分化出茎端和根端,不定芽为单极性;2. 胚状体的维管组织与外植体的维管组织无解剖结构上的联系,不定芽与愈伤组织的维管组织相联系;3. 胚状体的维管组织的分布是独立的“V ”字形,不定芽的维管组织无此现象。

影响植物体细胞胚胎发生的因素:极性;生理隔离;外植体;激素;矿物质;糖;N 源。 影响分化的因素:

外因:营养条件:1. 无机物,有机物2. 植物激素3. 天然复合物4. 渗透压,酸碱度

环境条件:温度,光,湿度。

内因:基因型;生理年龄;继代次数

离体快速无性繁殖中的器官发生方式:

1. 不定芽型:诱导顶端分生组织产生不定芽,再生成植株的方式。

2. 器官型:从器官外植体诱导不定芽,再生成植株的方式。

3. 器官发生型:从器官外植体诱导愈伤组织,经愈伤组织细胞的分化再生成植株的方式。

4. 类胚体发生型:由植物器官、组织和细胞培养而直接发生类胚结构,最后以胚状体成苗

的方式。

5. 原球茎型:种子消毒后,在培养基上播种,经一段时间培养而发生原球茎,再由原球茎

直接长成植株。原球茎发生型是兰属特有的器官发生方式。

离体快速无性繁殖的程序和技术关键:

1. 无菌母株制备; 技术关键:筛选有利于不定芽萌发、生长的培养基。

2. 不定芽增殖; 技术关键:培养基中激素的种类和使用的浓度是关键。

3. 完整植株的形成; 技术关键:调节培养基的组成和渗透压。

4. 再生植株的锻炼和移植;

5. 再生植株的鉴定。

脱除病毒的方法、原理和优缺点比较:

1. 茎尖培养脱毒法 原理:生长点、分生组织细胞分裂旺盛在与病毒竞争时占优势就有

可能脱除植物病毒。

2. 热处理脱毒法 原理:通过钝化病毒的活性使其失去侵染能力并加速植物细胞分裂使

植物细胞在与病毒繁殖的竞争中占优势地位。缺点:使用范围较窄,对球状病毒有效,对杆状病毒无效。

3. 微体嫁接离体培养脱毒法 原理:把极小的茎尖作为接穗嫁接到实生苗砧木上,然后

连同砧木一起在培养基上培养。优点:易成活,消除病毒几率大。

4. 珠心组织培养脱毒法 原理:病毒是通过维管组织传播的,而珠心组织与维管组织无

直接联系,故可。

无病毒植物的鉴定方法和原理:

1. 血清鉴定法 原理:不同病毒产生的抗血清有自己的特异性,因此用已知病毒的抗血

清就可鉴定未知病毒的种类。

2. 生物鉴定法 原理:通过指示植物对植株汁液的反应鉴定植物是否感染病毒。

3. 电子显微镜鉴定法 原理:直接用病株的汁液和电子密度高的负染色剂混合,然后点

在电子显微镜下观察病毒的大小、形状和结构等。

离体培养条件下的小孢子发育途径:

A 途径:营养细胞发育途径

B 途径:生殖细胞发育途径

C 途径:营养细胞与生殖细胞并进发育途径

花药(粉)培养的程序及其技术关键:

1、材料准备:消毒灭菌;花粉发育时期的鉴定和选择;确定是否低温处理和糖预处理。

2、诱导花粉脱分化、分裂:基本培养基的选择;激素、糖种类和浓度筛选。

3、分化培养和壮苗培养:愈伤组织分化、植株再生;胚状体壮苗培养。

4、植株形成:调节基本培养基,无机盐和糖浓度下降;调节激素种类或浓度。

5、驯化移栽:试管苗驯化和移植营养土配制;移植后保持高空气湿度。

6、花粉植株鉴定:形态鉴定;细胞学鉴定;交配鉴定;分子标记鉴定。

花粉植株的鉴定方法:

1、形态鉴定2、细胞学鉴定3、数目和染色体行为进行鉴定4、交配鉴定5、分子标记鉴定 胚胎培养的意义:

1、克服种、属间受精障碍;

2、打破种子休眠

3、克服珠心胚的干扰

4、种子生活力的快速检测

5、诱导胚状体和胚性愈伤组织

胚发育的类型:

1. 合子胚:有受精卵形成合子后,经球型胚、心形胚、鱼雷型胚和子叶行胚,形成结构完

整的种子;

2. 非合子胚:由受精卵以外的细胞形成的;

3. 体细胞胚:除合子之外的孢子体细胞形成的;

4. 不定胚:由器官直接产生的体细胞胚;

5. 孤雌胚:由未受精的卵发育的;

6. 孤雄胚:由雄配子体发育的。

影响幼胚培养的因素:

1. 胚龄:一般的胚龄越大,培养的成功率越高。

2. 生长调节物质:再有NH4+存在时,加入ABA 可以抑制由GA 和KT 所造成的胚早期萌

发,同时促幼胚正常发育;

3. 其他天然附加物:对幼胚生长有促进作用。

4. 培养基PH

5. 光照条件:有轻微的抑制作用,在黑暗或弱光下,培养幼胚较适宜。

离体授粉方法和影响离体授粉的因素:

方法:1、胚珠试管受精2、子房离体授粉3、雌蕊离体授粉4、柱头接近法5、哺育法 影响因素:1、基因型2、离体胚珠的成活率和受精力3、花粉的灭菌4、外植体的发育阶段

5、花粉萌发和花粉管的生长速度6、授粉方式:7:保留母体组织8、环境条件

单细胞分离的方法及其比较:

1. 由植物器官分离单细胞:

机械法:优点:不需要质壁分离;缺点:产量低;

酶解法:优点:产量高,缺点:对细胞质有损伤

2. 由愈伤组织分离单细胞:优点:简便适用范围广

单细胞培养方法及其比较:(P146)

悬浮培养、平板培养法、看护培养、微室培养

单细胞培养的程序:

1. 建立细胞株

2. 高产细胞株的选择

3. 分化培养和扩大培养

4. 鉴定和提取

悬浮细胞同步培养的措施:

1. 化学抑制法:在细胞培养初期加入抑制DNA 合成的药剂,使细胞DNA 合成暂时停止,

当除去DNA 抑制剂细胞同步分裂开始。

2. 低温抑制法:低温是细胞停止发育,恢复正常温度,生长正常。

3. 渗透压选择法:不同发育阶段需要不同的渗透压,调节其可以控制细胞发育。

4. 机械过滤筛选法:按容积大小来筛选同步发育的细胞。

5. 细胞分级仪:利用细胞在不同发育阶段有不同的浮力。

突变体筛选的程序:

预处理;预培养;反馈诱发突变;高抗高产细胞株的选择;细胞增殖与器官建成;突变株鉴定。

原生质体培养的技术关键:

1. 原生质体的活力

2. 原生质体的密度

3. 细胞壁再生速度

4. 原生质体培养的营养和环境

细胞融合的意义:

1. 克服种、属间植物有性杂交不亲和障碍,为重组遗传物质开辟了新途径.

2. 为携带外源基因遗传物质的大分子渗入细胞创造了条件.

细胞融合的方法:

1. 盐类融合

2. 高Ca 2+高PH 值(10.5)融合法

3. 聚乙二醇融合法(PEG )法

4. 聚乙二醇和高CA2+高PH 值相结合的融合法

5. 电融合

细胞融合的程序:

1. 植物原生质体分离

2. 原生质体纯化

3. 原生质体融合

4. 细胞杂种的选择

5. 愈伤组织形成、器官分化植珠再生

6. 杂种植物鉴定

杂种细胞选择的方法:

1、互补选择法,利用各种缺陷性和抗性细胞系,用选择培养基将杂种细胞选择出来。

2、可见标志选择法,利用原生质体间的物理性差异。

种质保存的方法:

低温干燥法—减少种子含水量以延长种子寿命。

减压储藏法—降低氧压,抑制种子呼吸。

冷处理保存法—利用4度处理,以降低植物细胞代谢水平。

超低温冷冻保存中防护剂作用的机理:

1. 防护剂能结合水分子从而提高溶液粘滞性,从而降低冰晶形成和增长速度,使水的固化能力减弱;

2. 增加细胞膜的透性,加速细胞内含、水流到细胞外,防止细胞内结冰;

3. 提高培养基压,导致细胞发生轻微质壁分离,可相对提高组织和细胞的抗冷冻能力。 超低温冷冻保存的基本程序:

1. 预培养2、冷处理3、降温冷冻和超低温保存

冷冻后细胞活力、存活率及遗传性检测:

1、TTC 法(氯化三苯基四氮锉还原法)2、FDA 法(二醋酸酯荧光素染色法)3、气相色谱分析法4、在培养5、细胞学变化6、生化稳定性7、遗传性分析

提高冷冻后细胞或组织存活率的方法:

1、材料的选择2、冷冻前预处理3、超低温保存方法的选择4、冷冻保护剂5、化冻6、在培养的条件7、抗冻蛋白

遗传转化的方法:

1. 胚囊、子房注射法:利用 胚囊或子房中产生高的压力及卵细胞的吸收使外源DNA 进入受精的卵细胞,从而获得转基因植株。

2. 生物细胞浸泡法:是将外植体直接浸泡在外源DNA 溶液中,利用渗透将其导入受体细胞并稳定的整合、表达与遗传。

3. 花粉管通道法:定义和原理;利用开花植物授粉后的花粉管通道,使外源基因沿花粉管侵入,经过珠心通道进入胚囊,最后进入尚不具备正常细胞壁的卵、合子或早期胚细胞,实现转化方法。 优缺点“:避开了组织培养阶段,适宜几乎所有的有性繁殖植物;但转化率低。

4. 基因枪转化法:原理,用钨、金属微粒包裹外源基因DNA ,是DNA 吸附在金属表面,然后用各种动力加速金属微粒与DNA 的复合体,使之击中植物受体靶细胞,穿透细胞壁和原生质膜,从而进入细胞内部实现外源基因的表达。 优点:不受受体物种的限制,尤其对单子叶的植物很有效;受体广泛,几乎所有的具有潜在分生能力的组织、器官或细胞均可;操作简便快捷,转化频率较高,微弹的射速、射入量容易控制。 缺点:转化后的瞬间表达频率高,但稳定遗传的频率极低,外源DNA 整合机理尚不明确。

5. 显微注射法:原理;借助显微注射仪,把外源基因通过机械方法直接注入细胞核和细胞质。 优点 :方法简单,转化率高;适合各种植物材料,无局限性;转化细胞的培养过程无需特殊的选择系统。 缺点:需要有精细操作的技术及低密度培养的基础;注射速度慢、效率低。

电击法

6. PEG法 定义:以原生质体为受体,通过PEG 的诱导作用直接将外源基因导入受体细胞。 原理:PEG 可使细胞膜之间或使DNA 细胞膜形成分子桥,促进互相间的接触和粘连,或引起膜表面电荷的紊乱,干扰细胞间的识别,从而有利于细胞膜间的融合和外源基因DNA 进入原生质体。 优点:所获得的转化植株来自1哥原生质体,避免里嵌合转化体的产生;受体植物种类不受限制。 缺点:不适宜原生质体再生困难的植物;受体是原生质体,但其培养周期长、植株再生频率低。

7. 脂质体法:将外源基因包裹在磷脂双分子层组成的膜结构中,通过融合或吞噬作用,将外源基因转入原生质体的细胞质和细胞核内实现转化。

8. 农杆菌介导法

原理:Ti/Ri质粒上的T ——DNA 可将外源基因携带并整合到植物染色体上,使之与植物内外源基因同步表达。 优点:其转化系统的机理研究的最清楚,方法最成熟,应用最广泛;T —DNA 上含有引导DNA 转移和整合的序列,以及能够被高等植物细胞转录识别的功能启动子和转录信号哦,是插入到T —DNA 区的外源基因能够随同T —DNA 一起在植物中表达,可插入高达50KB 大小的外源基因DNA 片段,整合进植物基因组中的T —DNA 及插入其间的外源基因不仅能在植物中表达,而且可根据人们的需要连接不同的启动子,是外源基因能在再生植株的各种组织器官中特异表达。 缺点:农杆菌侵染的记住范围主要限制在双子叶植物上。此法大多数更要经历组织培养阶段,尤其是细胞培养和原生质体培养,操作复杂,周期长,再生植株难度大。

9. 植物病毒载体介导法

原理:直接将病毒侵染完整的植株或组织,通过系统感染而转移外源基因。

基本条件:病毒本身必须是既能够正常的在植物细胞中复制增殖,由不至于过分的扰乱寄主的正常生理功能, 病毒接种的方法必须简便可行,病毒基因能耐受修饰或改造某些生物学特性,以减弱或消除病毒的治病性。病毒基因组能耐受插入报告基因、目的基因等,同时又不改变病毒的特性。

细胞工程的应用:

1. 在植物育种上的应用;

2. 在植物快速无性繁殖和脱毒上的应用;

3. 在种质保存上的应用;

4. 在医药和食品工业化生产上的应用。


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