植物细胞培养技术.ppt
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植物细胞培养技术.ppt
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植物下细胞培养技术,植物细胞培养技术的概念,植物细胞培养:
是指从植物体中获得植物细胞,然后在一定的条件下培养,以获得所需的细胞或各种产物的技术过程。
植物细胞培养技术的理论基础,植物细胞的全能性:
植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息,从而具备发育成完整植株的遗传能力。
细胞分化:
细胞在生长发育的过程中,在形态、结构、生理功能等方面发生某些特异性差异的过程。
脱分化:
在某些特定条件下,分化细胞的基因活动模式会发生可逆的变化,重新回到未分化状态,这个过程成为脱分化。
植物单细胞的获取,一、从外植体直接分离细胞
(一)、机械捣碎法先将叶片等外植体轻轻捣碎,然后通过过滤和离心分离细胞。
优点:
1、获得的植物细胞没有经过酶的作用,不会受伤害。
2、不需要经过质壁分离,有利于进行生理生化研究。
缺点:
由于受到机械作用,细胞结构会受到一定的伤害,获得完整的细胞团或细胞数量少。
(二)、酶解法利用果胶酶、纤维素酶等处理,分离出具有代谢活性的细胞。
该法不仅能降解中胶层,还能软化细胞壁。
所以,用该法分离细胞时,对细胞给予渗透压保护,如添加适量甘露醇。
二、通过愈伤组织诱导获取植物细胞,
(一)、概念愈伤组织:
植物各种器官的外植体在离体的条件下,细胞经过脱分化等一系列过程,重新转化为未分化细胞,继而形成一种能快速增殖的无特定结构和功能的薄壁细胞团,称为愈伤组织。
(二)、影响愈伤组织诱导的因素,1、要有合适的外植体。
一般来说,外植体细胞分化程度越高,脱分化越困难,所需时间越长2、要有适宜的培养基和培养条件。
植物激素的种类和浓度最为重要。
3、光照和温度也影响愈伤组织的发生。
4、NH4+/NO3-的浓度比对愈伤组织的诱导也有影响。
浓度比为4:
1时,诱导率最高。
(三)、从愈伤组织分离得到植物细胞,诱导获得的愈伤组织可以用小刀或镊子分割得到植物小细胞团,也可以将愈伤组织转移到液体培养基中,加入杀菌的玻璃珠,振荡培养,使愈伤组织分散成小细胞团或单细胞,然后过滤,得到一定体积的小细胞团或单细胞悬浮液。
三、通过原生质体获取植物细胞原生质体:
出去细胞壁后得到的微球体。
(一)、原生质体的分离1、机械法:
使细胞发生质壁分离,然后切开细胞壁使原生质释放出来。
特点:
排除了外加酶对原生质体结构和代谢的不利影响,但产生的原生质体少,对于细胞质浓密、液泡小的分生组织不适用。
2、酶解法:
将果胶酶和纤维素酶混合处理材料。
特点:
能在较短时间内获得大量原生质体,并能从分生组织获得原生质体,但是,酶可能对原生质体有毒害作用。
3、影响因素:
材料的种类与生理状况、酶的种类与浓度、酶解时间、渗透压稳定剂和质膜稳定剂等。
(二)、原生质体的纯化,供体体材料经酶处理后,除有完整的原生质体外还有未被消化的细胞、破碎的原生质体,叶绿体、线粒体等,可以用镍丝网除去较大碎屑,进一步纯化方法有下三种:
1、沉降法:
离心,使原生质体下沉,碎片留于上清液。
2、漂浮法:
根据密度不同,利用密度大的高渗溶液,离心后使原生质体漂浮其上,碎片等沉底。
3、界面法:
采用两种不同密度的溶液,离心后使完整的原生质体处于两液相的界面。
(三)、原生质体再生形成植物细胞,原生质体分离后,经过技术和适当稀释,在一定条件下进行原生质体培养,使细胞壁再生,从而得到植物单细胞,单细胞培养,长成细胞团,再经过继代培养,形成由原生质体形成的细胞系。
采用固体培养或者液体静止培养,形成植物细胞。
植物单细胞的培养方法,
(一)、看护培养法1、概念;采用一块活跃生长的愈伤组织块来看护单细胞,使单细胞持续分裂和增殖,而获得单细胞形成的细胞系的方法。
2、基本过程:
(1)、配制好宜于愈伤组织继代培养的固体培养基。
(2)、将生长活跃的愈伤组织块植入固体培养基中间部位。
(3)、愈伤组织上方放置一片面积为1平方厘米的滤纸,滤纸下方紧贴培养基和愈伤组织块。
(4)、取一小滴经过稀释的单细胞悬浮液接种于滤纸上方。
(5)、置于培养箱,在一定的温度和光照条件下培养若干天,单细胞在滤纸上进行持续分裂和增殖,形成细胞团(6)、将细胞团转移到新鲜的固体培养基中进行继代培养,获得由单细胞形成的细胞系。
(二)、微室培养法,1、概念;将接种有单细胞的少量培养基,置于微室中培养,使单细胞生长繁殖的方法。
2、特点:
使用培养基用量少,可通过显微镜观察个体细胞的生长、分裂、分化、发育情况。
利于对单细胞全过程进行跟踪。
(三)、单细胞培养法,1、概念:
将单细胞接种于固体培养基,在培养皿中进行培养,使细胞生长繁殖,获得由单细胞形成的细胞系的培养方法。
2、基本过程,
(1)、单细胞悬浮液的密度调整
(2)、固体培养基的配制(3)、接种单细胞(4)、培养(5)、继代培养,(四)、条件培养法,将单细胞接种于条件培养基中进行培养,使细胞生长繁殖,而获得有单细胞形成的细胞系的培养方法。
植物单细胞培养的条件,
(一)、培养基。
不同种类植物单细胞对营养成分的要求各不相同,要根据不同的要求配置培养培养基。
(二)、细胞密度。
单细胞培养要求接种的细胞有一定的密度。
过低,不利于细胞生长繁殖,过高,则难得到单细胞系。
(三)、植物生长激素。
主要是生长素和分裂素。
(四)、温度。
一般控制在25度左右,许可范围内适当提高温度可加快单细胞生长速度。
(五)、PH。
一般控制在5.26.0(六)、CO2含量。
植物细胞培养系统中CO2含量对细胞生长繁殖有一定影响。
细胞悬浮培养,
(一)含义及特点,2、特点1)细胞可不断增殖,形成高密度的细胞群体,适于大规模培养;2)能够提供大量较为均匀的细胞,为研究细胞的生长、分化创造方法和条件。
1、含义:
将离体的植物细胞悬浮在液体培养基中进行的无菌培养,3、悬浮培养类型和方法,成批培养,连续培养,
(1)、成批培养/分批培养,含义:
将愈伤组织培养在一定容积的密闭容器中进行培养。
它是进行细胞生长和细胞分裂的生理生化研究常用的培养方法。
A、成批培养特点,
(1)培养基体积固定;
(2)必须适当搅拌;(3)培养过程中,细胞生长,其数目不断发生变化,呈S增长;(4)但要进行下一批培养,则生长一定时间后,需要继代转移。
B、成批培养的方法,
(1)旋转培养
(2)往返震荡培养(3)旋转震荡培养(4)搅动培养,
(2)、连续培养,含义:
指在培养过程中,以不断抽取悬浮培养物并注入等量新鲜培养基,使培养物不断得到养分补充,保持其恒定体积的培养。
A、连续培养的特点:
(1)新鲜培养基的不断加入,保证了养分的充分供应;
(2)可使细胞保持在增殖旺盛的对数生长期中;(3)适于大规模工业化生产,
(1)半连续培养:
每隔一定时间倒出一定量的悬浮液,同时补充加入等量的新鲜培养液
(2)连续培养:
封闭式和开放式,B、连续培养的种类:
Productionofanthocyanin,
(二)、细胞悬浮培养主要应用,1、植物有用物质的生产2、诱发和筛选突变体3、原生质体培养和细胞分离4、食品生产。
植物细胞培养技术的应用,
(一)、在细胞转化方面的应用1、药物的合成。
手性药物、天然药物的合成以及现有药物的修饰改造。
2、食品添加剂的合成。
辣椒素、香兰素等的合成。
(二)、在农业上的应用1、植物种质的保存。
2、人工种子的制备。
3、植物的快速繁殖。
植物细胞培养技术的意义,与从植物中提取分离产物相比,植物组织培养生产天然产物具有以下显著优点:
产率高、周期短、产品质量高、易于管理,减轻劳动强度。
因此对于农业产品的工业化生产具有深远意义。
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