体细胞胚胎发生人工种子的结构与制备难点
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德钝市安静阳光实验学校难点剖析知识·巧学一、植物繁殖的新途径1.微型繁殖微型繁殖技术是快速繁殖优良品种的植物组织培养技术,也叫快速繁殖技术。
它实际上是一种无性繁殖。
繁殖过程的分裂方式是有丝分裂,亲、子代细胞内的遗传物质不变,所以能够保证亲、子代性状不变。
这种技术可以高效地快速实现种苗的大量繁殖。
要点提示注意此处空半格微型繁殖的条件是培养基中加入细胞生命活动所需的水、矿质元素和小分子有机物,还有激素,更重要的是所有加入物质必须是无菌的,操作过程必须是在无菌条件下操作,这样繁殖的幼苗才是无毒的。
2.作物脱毒作物脱毒就是把已被病毒感染的植株进行脱毒,采用的技术还是微型繁殖技术,但是取材一定是无毒的,一般作物脱毒所用的原料是无病毒的茎尖、根尖等。
3.神奇的人工种子人工种子是指通过植物组织培养的方法获得的具有正常发育能力的材料,外面包被着特定的物质,在适宜的条件下可以发芽成苗的植物幼体。
要点提示注意此处空半格上述概念中包含的“具有正常发育能力的材料”通常是指胚状体(目前国外有使用不定芽、顶芽和腋芽的)。
“外面包被着特定的物质”是指人工种皮。
制作人工种皮的材料有海藻酸钠、明胶、树脂、琼脂糖、淀粉等。
对人工种皮的要求是:能保持胚状体的活力,有利于储藏、运输和萌发。
选取的材料要有韧性,耐压,对胚状体无毒害,含有胚状体发芽所需要的营养成分或植物激素,还应含有杀虫剂,以防播种后微生物的侵害。
胚状体可以由三种途径产生:由已脱分化的外植体直接产生;由愈伤组织产生;由悬浮细胞培养产生。
对胚状体的基本要求是:播种后能快速出苗;根和芽几乎同时生长,不产生愈伤组织;同步化程度高;活力强;形成的幼苗的形态与生长要正常。
二、作物新品种的培育1.单倍体育种单倍体育种的方法是花药的离体培养,采用的技术是植物组织培养技术,获得单倍体植株,然后用秋水仙素处理,获得稳定遗传的优良品种。
单倍体育种的优点是:后代能稳定遗传,都是纯合体;可明显缩短育种年限,只需一年就可获得纯种。
人工种子的研究现状和发展前景白雪11021295411级种工二班引言种子不仅是植物种续代繁衍之本,而且也是人类衣食之源。
春种一粒粟,秋收万颗籽。
”农业上传统的种植方式,大多是用种子播种来进行作物的繁殖与栽培。
植物人工种子的制作,是在植物组织培养基础上发展起来的一项生物技术。
“细胞工程技术的开展,为作物的育种与繁殖提供了不少新的技术手段。
在离体培养条件下,植物学家们已可使植物的一个芽、一小块茎、一小块叶甚至一个细胞再生成为小植株;在实验室里,一年四季可生产出成千上万的试管植物来。
植物人工种子作为一项新兴的生物技术,为农业生产展示了诱人的前景,已引起世界各国的重视。
尽管尚未进入应用阶段。
但目前植物人工种子技术发展迅速,在不久的将来定能发挥出其潜在的优势。
一.人工种子的概念植物人工种子(plant artificial seed)概念最早由Murashige (1978)提出,它是指利用细胞的全能性,将植物离体培养中产生的体细胞胚或能发育成完整植株的分生组织(芽、愈伤组织、胚状体等)包埋在含有营养物质具有保护功能的外壳内形成的在适宜条件下能够能够发育成完整植株的小颗粒。
天然的植物种子是由种皮、胚、胚乳三部分组成。
种皮是由珠被受精后发育而来,常具有多层细胞:外部为厚壁细胞,内部几层为薄壁细胞,排列紧密,有极强的保护作用机械力量。
胚乳由受精极核发育来,含有大量养料,为胚发育提供营养。
胚由受精卵(合子)发育而来,由胚芽、胚轴、胚根、子叶组成,将来发育成新的植株。
完整的人工种子包括:人工种皮、人工胚乳胚状体(体细胞胚)3 部分。
有的人工种皮是指海藻酸钠与氯化钙络合形成的包在胚状体等材料外的藻酸钙层,它具有一定的硬度,有保护功能。
有的人工种子在海藻酸钠胶囊外又包一层高分子化合物(Elvax4260 或聚丙烯酸酯),种皮就是指这层高分子化合物外膜。
人工种皮上没有种脐、种孔等结构。
人工胚乳常是人工配制的能供胚良好生长的培养基。
第一章绪论1、细胞工程的概念,广义的细胞工程,狭义的细胞工程,⏹细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的方法,通过类似于工程学的步骤,在细胞整体水平或细胞器水平上,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质以获得新型生物或一定细胞产品的一门综合性科学技术。
⏹广义的细胞工程包括所有的生物组织、器官及细胞离体操作和培养技术,狭义的细胞工程则是指细胞融合和细胞培养技术。
2、细胞工程的研究内容(研究生物类型,实验操作对象)⏹根据研究生物类型不同,细胞工程可分为动物细胞工程、植物细胞工程、微生物细胞工程。
⏹动物细胞工程包括:细胞培养技术(包括组织培养、器官培养);细胞融合技术;胚胎工程技术 (核移植、胚胎分割等);克隆技术(单细胞系克隆、器官克隆、个体克隆)。
⏹植物细胞工程包括:植物组织、器官培养技术;细胞培养技术;原生质体融合与培养技术;亚细胞水平的操作技术等。
3、细胞工程的重要应用(植物、动物)⏹植物细胞工程的应用:脱毒和快速繁殖细胞工程育种:利用培养变异,筛选优良突变体利用远缘杂交幼胚培养,获得杂种植株,克服其杂交不亲和性利用细胞融合技术,克服远缘杂交不亲和性倍性育种离体种质保存细胞培养生产有用物质⏹动物细胞工程的应用动物细胞培养生产医药产品(单克隆抗体)新品种培育试管动物与婴儿组织工程珍稀动物资源的保存与保护第二章细胞工程基础1、细胞分化:个体细胞发育过程中,后代细胞在形态、结构和生理功能上发生差异的过程。
2、发育潜能:指细胞分化能力的强弱。
3、细胞全能性:指细胞具有发育成完整个体的潜能.4、细胞多能性:指随着胚胎发育,有的体细胞失去全能性,具有分化出多种组织的潜能.5、去分化:又称脱分化,指某些条件下分化细胞不稳定,又回到未分化状态的这一过程6、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。
愈伤组织的种类胚性愈伤组织(Embryonenic callus):表面光滑、组织结构紧凑、细胞小、再生力强。
第一章绪论1、细胞工程的概念,广义的细胞工程,狭义的细胞工程,⏹细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的方法,通过类似于工程学的步骤,在细胞整体水平或细胞器水平上,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质以获得新型生物或一定细胞产品的一门综合性科学技术.⏹广义的细胞工程包括所有的生物组织、器官及细胞离体操作和培养技术,狭义的细胞工程则是指细胞融合和细胞培养技术.2、细胞工程的研究内容(研究生物类型,实验操作对象)⏹根据研究生物类型不同,细胞工程可分为动物细胞工程、植物细胞工程、微生物细胞工程。
⏹动物细胞工程包括:细胞培养技术(包括组织培养、器官培养);细胞融合技术;胚胎工程技术(核移植、胚胎分割等);克隆技术(单细胞系克隆、器官克隆、个体克隆)。
⏹植物细胞工程包括:植物组织、器官培养技术;细胞培养技术;原生质体融合与培养技术;亚细胞水平的操作技术等。
3、细胞工程的重要应用(植物、动物)⏹植物细胞工程的应用:脱毒和快速繁殖细胞工程育种:利用培养变异,筛选优良突变体利用远缘杂交幼胚培养,获得杂种植株,克服其杂交不亲和性利用细胞融合技术,克服远缘杂交不亲和性倍性育种离体种质保存细胞培养生产有用物质⏹动物细胞工程的应用动物细胞培养生产医药产品(单克隆抗体)新品种培育试管动物与婴儿组织工程珍稀动物资源的保存与保护第二章细胞工程基础1、细胞分化:个体细胞发育过程中, 后代细胞在形态、结构和生理功能上发生差异的过程.2、发育潜能:指细胞分化能力的强弱。
3、细胞全能性:指细胞具有发育成完整个体的潜能.4、细胞多能性:指随着胚胎发育,有的体细胞失去全能性,具有分化出多种组织的潜能。
5、去分化:又称脱分化,指某些条件下分化细胞不稳定,又回到未分化状态的这一过程6、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。
愈伤组织的种类胚性愈伤组织(Embryonenic callus):表面光滑、组织结构紧凑、细胞小、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.非胚性愈伤组织:表面粗糙、组织结构疏松、细胞大。
第2章《愈伤组织培养》复习题参考答案一、填空:1、绝大多数培养植物再生植株时都先经过愈伤组织阶段。
2、愈伤组织形成大致经历诱导期、分裂期和分化期三个时期。
3、使用植物生长调节物质时要注意:种类和浓度生长素和细胞分裂素的比值。
4、愈伤组织的形态发生方式主要有不定芽方式和胚状体方式。
二、名词解释:1、愈伤组织培养(callus culture):是指将母体植株上的外植体,接种到无菌的培养基上,进行愈伤组织诱导、生长和发育的一门技术。
2、继代培养(subculture):愈伤组织在培养基上生长一段时间以后,由于营养物质枯竭,水分散失,以及代谢产物的积累,必须转移到新鲜培养基上培养。
这个过程叫做继代培养3、形态建成(organogenesis):外植体在适宜的培养条件下经脱分化、再分化形成不定根(adventitious roots)、不定芽(adventitious shoots)或直接发育成形态完整的植物体的过程。
4、体细胞胚(somatic embryo)又称胚状体(embryoid):指在组织培养中,由一个非合子细胞(体细胞),经过胚胎发生和胚胎发育过程(经过原胚、球形胚、心形胚、鱼雷胚和子叶胚5个时期),形成的具有双极性的胚状结构。
三、问答题1、愈伤组织细胞的分化一般分几个时期?各有何特点?(1)诱导期:①气体交换增加,如氧气的吸收增加②RNA含量增加(增加到300%)③蛋白质量增加(每个细胞的总增加量为200%)d酶活性增强(2)分裂期:①细胞的数目迅速增加②每个细胞平均鲜重下降③细胞体积小,内无液泡d细胞的核和核仁增大到最大e细胞中RNA含量减少,而DNA含量保持不变f随着细胞不断分裂和生长,细胞的总干重、蛋白质和核酸含量大大增加,新细胞壁的合成极快。
(3)分化期:①细胞分裂部位和方向发生改变②形成瘤状或片状的分生组织结节和维管组织结节③细胞的体积相对稳定,不再减少d出现了各种类型的细胞e生长旺盛的愈伤组织呈乳白色、白色或浅绿色,老化的多转化为黄色或褐色2、分裂期愈伤组织的共同特征是什么?细胞分裂快,结构疏松,缺少有组织的结构,维持其不分化的状态,颜色浅而透明。
⼈⼯种⼦综述1.1⼈⼯种⼦农业⽣产中使⽤的天然种⼦,⼀般都是由种被、胚乳和胚1三部分构成。
种⽪通常在种⼦的外层起保护作⽤;胚乳含有⼤量的营养物质,是种苗萌发⽣长不可缺少的营养来源;胚由胚芽、胚轴、胚根和⼦叶构成,将来发成植株。
近年来,⼈⼯种⼦的研究是世界性的热点,受到各国的⼴泛重视,被认为是农业技术上的⼀次⾰命,并已取得⼀定成绩,我国也将⼈⼯种⼦的研究列⼊⾼科技发展计划。
它的研究成果将对农业⽣产起促进作⽤。
⽬前,芹菜、苜蓿、胡萝⼘等植物都巳成功地诱导出胚状体,并⽤海藻酸钠等包裹,制作出⼈⼯种⼦,在培养基甚⾄⽆菌⼟中都可部分萌发,长成幼苗,近年来,已获得在农业上具有经济价值的植物的胚状体150种以上。
⼈⼯种⼦⼜称⼈造种⼦,除包裹的是芽、腋芽外、⼈⼯种⼦的核⼼是胚状体。
⼈⼯种⼦是细胞⼯程中最年轻的⼀项新兴技术。
最初是由英国科学家于1978年提出的。
他认为利⽤体细胞胚发⽣的特征,把它包埋在胶囊中,可以形成具有种⼦的性能并直接在⽥间播种。
这⼀设想引起⼈们极⼤的兴趣。
⼈⼯种⼦技术确实有着诱⼈的前景:第⼀,它同微繁殖技术⼀样,培养条件可以⼈为控制,免遭⼤⾃然灾害性⽓候的不利因素,且具有省地省⼯可直接在⽥间播种等优点。
第⼆,在⼈⼯种⼦制作中,可加⼊营养物质、植物⽣长调节剂、固氮菌、杀⾍剂等,这是微繁殖难以达到的。
第三,⽤于制作⼈⼯种⼦的体细胞胚,可利⽤⽣物反应器⼤规模培养,⼤⼤提⾼了效率。
第四,⼀些难以得到天然种⼦的珍稀植物或脱毒苗、基因⼯程植株,均可利⽤⼈⼯种⼦技术加速⽤于⽣产。
⼈⼯种⼦具有以下优点:1)繁殖速度快。
⼀个体积12L的发酵罐,20⼏天⽣产的胡萝⼘体细胞胚可制做1000万粒⼈⼯种⼦,可供⼏⼗公顷⼟地种植之⽤。
2)能够固定杂种优势,使F1代杂交种多代利⽤,使优良的单株能快速繁殖成⽆性系品种,从⽽⼤⼤缩短育种年限,在⼀定程度上取代了天然种⼦,起到节省种源的作⽤。
3)在制作过程中可以适量加⼊必要的⽣长调节物质、有益的微⽣物或农药等,可以⼈为地影响和控制植物的⽣长发育并增加其抗逆性。