植物细胞工程

这是一篇关于植物细胞工程的思维导图。植物组织培养技术：培养过程、培养条件、实验方法及注意事项；植物体细胞杂交技术。

植物细胞工程

• 基本技术
  • 植物组织培养技术
    • 定义：指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术
      • 外植体
    • 原理：植物细胞的全能性
      • 定义：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能
      • 不能表现全能性的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性的表达 举例：芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶
      • 有潜能，可以表现全能性的原因：每个细胞都有发育成完整植株的全部基因
    • 培养过程
      • 外植体 ----愈伤组织（不定形的薄壁组织团块）----芽、根、胚状体----完整植株
      • ①脱分化：失去其特有的结构和功能，转变为未分化的细胞②再分化：愈伤组织重新发育为芽、根等器官
    • 培养条件
      • 激素：生长素和细胞分裂素，它们的浓度和比例会影响植物细胞的发育方向
      • 营养
      • 离体培养
      • 无菌环境
    • 实验方法及注意事项
      • a.消毒处理：用酒精（体积分数为70）消毒30s，立即用无菌水清洗2~3次，用次氯酸钠（质量分数5）处理30分钟，立即用无菌水清洗2~3次
      • b.培养基顺序：诱导愈伤组织（插入外植体的⅓~½）、诱导生芽、诱导生根
      • c.将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中
      • d.①培养基和所有器械都要灭菌 ②注意不要倒插外植体 ③诱导愈伤组织期间（即脱分化）一般不需要光照，后期（再分化）需给予适当的光照
  • 植物体细胞杂交技术
    • 定义：☞将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种 细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术
    • 原理：细胞膜具有流动性，植物体细胞的全能性
    • 过程
      • 去壁：用纤维素酶和果胶酶，获得原生质体
      • 原生质体间的融合（关键环节）
        • 物理法：电融合法、离心法
        • 化学法：聚二乙醇融合法（PEG）、高Ca²⁺--高pH融合法
      • 杂种细胞再诱导形成愈伤组织，进一步发育为杂种植株
    • 优势
      • 在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种的方面展示出独特的优势（考点）
• 应用
  • 植物繁殖的新途径：植物组织培养技术
    • 快速繁殖
      • 保持优良品种的遗传特性
      • 高效、快速地实现种苗的大量繁殖
    • 作物脱毒：植物（无性繁殖）顶端分生区病毒极少，甚至不带病毒
  • 作物新品种的培育
    • 单倍体育种：通过花药或花粉培养获得单倍体植株，再诱导染色体加倍（秋水仙素）
      • 作物育种的有效途径
      • 单倍体植株也是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料
    • 突变体的利用：培育新品种
  • 细胞产物的工厂化生产
    • 涉及植物细胞培养：在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增值的技术
    • 初生代谢：生物生长和生存所必须的，在整个生命过程中一直进行
      • 代谢物：糖类、脂质、蛋白质和核酸等
    • 次生代谢：一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行
      • 代谢物：酚类、萜（tie）类和含氮化合物
    • 实例
      • 紫草宁：抗菌、消炎、抗肿瘤
      • 紫杉醇：红豆杉中的次生代谢物，具有高抗癌活性
      • 人参皂苷（gan）
• 区别
  • 原生质体
    • 细胞质、细胞膜、细胞核
  • 原生质层
    • 细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质
• 拓展
  • 细菌细胞壁成分为肽聚糖
  • 真菌细胞壁成分为几丁质
• 在植物抗病抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源