1、第四章 植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ) 植物細(xì)胞工程通常采用的技術(shù)手段 植物組織培養(yǎng) 植物原生質(zhì)體培養(yǎng)與體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞培養(yǎng) 第一節(jié)植物細(xì)胞工程概述第二節(jié)植物組織與器官培養(yǎng)第三節(jié)植物細(xì)胞培養(yǎng)第四節(jié)原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交第一節(jié)植物細(xì)胞工程概述一植物細(xì)胞工程的定義二植物細(xì)胞工程的內(nèi)容三存在的理論與生產(chǎn)問題四植物組織培養(yǎng)與細(xì)胞培養(yǎng)的區(qū)別五植物細(xì)胞與組織培養(yǎng)技術(shù)內(nèi)容與分類一、植物細(xì)胞工程（plant cell engineering）的定義：是在植物細(xì)胞全能性的基礎(chǔ)上，以植物細(xì)胞為基本單位，在體外條件下進(jìn)行培養(yǎng)、繁殖或人為的精細(xì)操作，使細(xì)胞的某些生物學(xué)特性按照人們的意愿發(fā)生

2、改變，從而改良品種或創(chuàng)制新種，或加速繁殖植物個(gè)體，或獲得有用產(chǎn)物的過程。二、 植物細(xì)胞工程的內(nèi)容：A、植物細(xì)胞工程（對象或內(nèi)容） 植物細(xì)胞與組織培養(yǎng)技術(shù) 植物細(xì)胞融合技術(shù) 植物細(xì)胞質(zhì)工程技術(shù) 植物染色體工程技術(shù) 轉(zhuǎn)基因植物技術(shù)B、植物細(xì)胞工程（目的或應(yīng)用） 植物細(xì)胞工程與育種 植物細(xì)胞工程與體外快速繁殖 植物細(xì)胞工程與優(yōu)質(zhì)種質(zhì)體外保存 植物細(xì)胞工程與藥物 食品工業(yè)化生產(chǎn)三、存在的理論與生產(chǎn)問題 植物細(xì)胞全能性的本質(zhì) 細(xì)胞分化機(jī)制和代謝途徑的調(diào)控理論 培養(yǎng)細(xì)胞中的生理、后成雜種和遺傳的變異問題 體細(xì)胞雜交和有性雜交的比較 不親和性機(jī)制 細(xì)胞和組織培養(yǎng)方法 細(xì)胞器的分離和引入技術(shù) 原生質(zhì)體誘導(dǎo)融合

3、改進(jìn) 細(xì)胞的培養(yǎng)篩選及鑒定 花粉和花藥培養(yǎng)藥物生產(chǎn)的中間試驗(yàn) 試管苗的大規(guī)模繁殖和生產(chǎn)四、植物組織培養(yǎng)與細(xì)胞培養(yǎng)的區(qū)別 形成時(shí)間對象培養(yǎng)方式目標(biāo)特點(diǎn)植物組織培養(yǎng)早組織或細(xì)胞模擬體內(nèi)體外培養(yǎng)植物快速繁殖的組織培養(yǎng)技術(shù)無性繁殖植物細(xì)胞培養(yǎng)晚細(xì)胞（不能形成組織）實(shí)驗(yàn)室無菌條件生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物五、植物細(xì)胞與組織培養(yǎng)技術(shù)內(nèi)容與分類： 試管苗、人工種子、單倍體誘導(dǎo) 植物組織培養(yǎng)技術(shù)（植物微繁殖技術(shù)） 原生質(zhì)體培養(yǎng)、體細(xì)胞雜交、 體細(xì)胞變異、種質(zhì)保存 植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)（植物細(xì)胞大量培養(yǎng)）植物細(xì)胞大量培養(yǎng)技術(shù)根據(jù)對象不同，培養(yǎng)方式也可分為： 根據(jù)水平不同： 植株培養(yǎng)（plantlet culture） 植物胚

4、胎培養(yǎng)(plant embryo culture) 細(xì)胞類型（體、生殖細(xì)胞） 植物器官培養(yǎng)(plant organ culture) 單倍體、二倍體和多倍體 植物組織培養(yǎng)(plant tissue culture) 離體、人工無菌環(huán)境 愈傷組織培養(yǎng)(callus culture) 原生質(zhì)體培養(yǎng)(plant protoplast culture) 第二節(jié)植物組織與器官培養(yǎng)一、植物細(xì)胞的全能性 二、植物組織與器官培養(yǎng)1.定義： 生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整個(gè)體的潛能的特性。2. 原理：生物體的每一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需的全部基因，從理論上講，生物

5、體的每一個(gè)活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性。3. 差異：植物細(xì)胞全能性動(dòng)物細(xì)胞全能性在植物細(xì)胞中受精卵生殖細(xì)胞具有分化能力的細(xì)胞成熟的體細(xì)胞一、植物細(xì)胞的全能性在生物體內(nèi)，細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化為不同的組織、器官，是因?yàn)椋?A、細(xì)胞喪失了全能性 B、基因的表達(dá)有選擇性 C、不同的細(xì)胞內(nèi)基因不完全相同 D、在個(gè)體發(fā)育的不同時(shí)期，細(xì)胞內(nèi)的基因發(fā)生 了變化。 科學(xué)研究表明，處于離體狀態(tài)的植物活細(xì)胞，在一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件的作用下，就可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整的植株。人工條件下實(shí)現(xiàn)的這一過程，就是植物組織培養(yǎng)。 全能性表現(xiàn)的條件？二、植物組織與器官培養(yǎng)再分化脫分化愈傷組織外植體試管苗植株

6、1. 定義： 植物組織與器官培養(yǎng)是指在無菌條件下，將離體的植物器官（如根尖、莖尖、葉、花、未成熟的果實(shí)、種子等）、組織（如花藥組織、胚乳、皮層等）、細(xì)胞（體細(xì)胞、生殖細(xì)胞等）、胚胎（如成熟和未成熟的胚）、原生質(zhì)體等培養(yǎng)在人工配置的培養(yǎng)基上，給予適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件，誘發(fā)產(chǎn)生愈傷組織、潛伏芽，或者長成新的完整植株的一種實(shí)驗(yàn)技術(shù)。細(xì)胞離體、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件2. 必要條件：環(huán)境條件：溫度：252光照：光照強(qiáng)度、光質(zhì)（光波長）、光周期無機(jī)成分：N，P，K， S，Ca，Mg等大量元素及部分微量元素碳源：2%5%的蔗糖維生素：B族，Vc；0.110mg/L植物生長物質(zhì)：生長素類，細(xì)胞分裂素類有

7、機(jī)附加物：如水解酪蛋白（CH）、酵母提取物（YE）、麥芽提取物（ME）和椰子乳（CM）等營養(yǎng)條件：3. 發(fā)展歷程： 1934年4. 幾個(gè)概念 外植體（explantation）：是指植物組織培養(yǎng)中用來進(jìn)行無菌培養(yǎng)的離體材料，可以是器官、組織、細(xì)胞和原生質(zhì)體等。愈傷組織（callus）：是指由外植體組織增生的細(xì)胞產(chǎn)生的一團(tuán)不定型的疏散排列的薄壁細(xì)胞。（細(xì)胞的大小、形狀、液泡化程度、胞質(zhì)含量和細(xì)胞壁特性具很大差異；細(xì)胞水平已分化，但沒有組織、器官水平分化，無組織結(jié)構(gòu)）（去）脫分化（dedifferentiation）：一個(gè)已經(jīng)停止分裂的成熟細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚鸂顟B(tài)，并形成未分化的細(xì)胞團(tuán)或愈傷組織的現(xiàn)象。

8、再分化（redifferentiation）：指原已分化的細(xì)胞過脫分化后再次分化的現(xiàn)象，最終可進(jìn)一步形成完整的小植株。繼代培養(yǎng)（subculture）：是指愈傷組織在培養(yǎng)基上生長一段時(shí)間后，營養(yǎng)物枯竭，水分散失，并已積累了一些代謝產(chǎn)物，此時(shí)需要將這些組織轉(zhuǎn)移到新的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)的方式。 胚狀體（embryoid）：是在植物組織培養(yǎng)中起源于非合子細(xì)胞，經(jīng)過胚胎發(fā)生和胚胎發(fā)育形成的胚狀結(jié)構(gòu)，其主要特征是有根、芽兩極，和母體植物或外植體的維管組織無直接聯(lián)系。 5. 植物組織培養(yǎng)基本步驟： 培養(yǎng)材料的采集；培養(yǎng)材料的消毒；制備外植體；接種和培養(yǎng)；根的誘導(dǎo)；組織苗的練苗移栽。 植物材料的采集和取材外植

9、體的制備外植體：從活植物體上切下進(jìn)行培養(yǎng)的那部分組織或器官。外植體滅菌消毒（根尖、莖、芽、嫩葉、種子、花粉等）；用消毒過的器械將外植體置于培養(yǎng)皿上；切取所需的外植體；將外植體接種于培養(yǎng)容器的培養(yǎng)基上。整個(gè)試驗(yàn)在超凈工作臺上進(jìn)行，保持無菌！外植體經(jīng)過一段時(shí)間在培養(yǎng)基上生長后，會(huì)形成愈傷組織。接種6. 愈傷組織培養(yǎng)的基本過程： 愈傷組織的形成；愈傷組織的生長；愈傷組織的分化和形態(tài)的發(fā)生。 愈傷組織的形成愈傷組織：在人工培養(yǎng)基上由外植體長出來的一團(tuán)無序生長的薄壁細(xì)胞（細(xì)胞排列疏松、無規(guī)則）。愈傷組織的形成試管苗的形成試管苗培養(yǎng)室移栽經(jīng)過煉苗的小苗，可以和一般植物一樣進(jìn)行大規(guī)模栽培試管苗大規(guī)模培養(yǎng)實(shí)例

10、：非洲紫羅蘭的組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)過程過程離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織根、芽植物體外植體脫分化植物激素：細(xì)胞分裂素、生長素再分化植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)條件： 含有全部營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、一定的溫度、空氣、無菌環(huán)境、適合的pH、適時(shí)光照等。上述過程中細(xì)胞的全能性和營養(yǎng)類型發(fā)生了什么變化？7. 植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用1）植物離體快繁2）培養(yǎng)無病毒植株（植株脫病毒）3）花藥離體培養(yǎng)（單倍體育種）4）制作“人工種子”5）利用愈傷組織生產(chǎn)植物細(xì)胞產(chǎn)品人工種子用人工種皮包被體細(xì)胞胚，可以制造人工種子人工種皮：藻酸鈉解決有些植物結(jié)子困難、發(fā)芽率低、繁殖困難等問題人工種子自然種子胚狀體人工種皮人工胚乳胚種皮

11、胚乳制作過程體細(xì)胞胚與藻酸鈉混合后，滴入到硝酸鈣或CaCl2中，20分鐘后，表面聚合，形成人工種子細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)第三節(jié)植物細(xì)胞培養(yǎng)一概述二植物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基三植物細(xì)胞生物反應(yīng)器大規(guī)模培養(yǎng)四植物細(xì)胞培養(yǎng)的應(yīng)用一、概述1. 概念植物細(xì)胞培養(yǎng)：是指在離體條件下，將愈傷組織或其他易分散的組織置于液體培養(yǎng)基中進(jìn)行振蕩培養(yǎng)，得到懸浮細(xì)胞，再通過繼代培養(yǎng)使細(xì)胞增殖，從而獲得大量細(xì)胞群體的技術(shù)。它是在組培基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 細(xì)胞培養(yǎng)的目的不是使細(xì)胞形成組織以致更多的植物體，而是通過大規(guī)模的細(xì)胞培養(yǎng)獲得人類所需的細(xì)胞次生代謝產(chǎn)物。與組織培養(yǎng)不同的是：2. 方法： 根據(jù)培養(yǎng)對象根據(jù)培養(yǎng)基類型單細(xì)胞培養(yǎng)單倍

12、體培養(yǎng)原生質(zhì)體培養(yǎng)懸浮培養(yǎng)（液體培養(yǎng)）固體培養(yǎng)3. 分類： 二、植物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基無機(jī)鹽類：如硝酸鹽、銨鹽碳源：如蔗糖、葡萄糖植物生長激素：主要是生長素和細(xì)胞分裂素有機(jī)氮源：如某些蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物，谷氨酰胺或氨基酸混合物復(fù)合物質(zhì)：細(xì)胞生長調(diào)節(jié)劑，復(fù)雜物質(zhì)。如：酵母抽提液、麥芽抽提液、椰子汁、水果汁如椰子汁三、 植物細(xì)胞生物反應(yīng)器大規(guī)模培養(yǎng) 1. 培養(yǎng)特性與微生物比較，植物細(xì)胞大。 懸浮培養(yǎng)時(shí)，植物細(xì)胞易結(jié)團(tuán)（細(xì)胞數(shù)2200，直徑2mm）；易分泌粘多糖（硅油降低粘度），易產(chǎn)生泡沫（需消泡）。細(xì)胞有壁，易受剪切力高的裝置損傷。與微生物細(xì)胞相比，生長慢，周期長，分批需2-3周，半連續(xù)或連續(xù)需2-3

13、個(gè)月。與微生物細(xì)胞比較，需光、好氣，CO2 / O2比要控制。單細(xì)胞3-5天內(nèi)可分裂，1周后形成小細(xì)胞團(tuán)，2周后可將小愈傷組織轉(zhuǎn)移至分化培養(yǎng)基上，連續(xù)光照，3周后可分化出試管苗。植物懸浮細(xì)胞生長與增殖可分為：延遲、對數(shù)生長、直線生長、減緩、靜止、衰亡期。 2. 培養(yǎng)過程 四、植物細(xì)胞培養(yǎng)的應(yīng)用 第四節(jié)原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交一、原生質(zhì)體培養(yǎng)（技術(shù)線路，以經(jīng)濟(jì)海藻紅籬為例） 原生質(zhì)體：是指取出植物體細(xì)胞壁后獲得的裸露的植物細(xì)胞。 主要來源于各種植物的葉片、根尖等部位，也可從組織培養(yǎng)產(chǎn)生的愈傷組織中獲得。1. 定義：用兩個(gè)來自不同植物的體細(xì)胞融合成一個(gè)雜種細(xì)胞，且把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的方法。

14、2. 優(yōu)勢：（與有性雜交方法比較）打破了不同種生物間的生殖隔離限制，大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍。 二、體細(xì)胞雜交 3. 基本步驟(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物體細(xì)胞雜交過程示意圖基本過程獲得原生質(zhì)體獲得雜種細(xì)胞獲得雜種植株細(xì)胞A細(xì)胞B原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B融合原生質(zhì)體雜種細(xì)胞愈傷組織雜種植株 植物間的體細(xì)胞雜交所得到的雜交細(xì)胞，已達(dá)到了完整的植株水平，獲得了新的雜交植物，使來自兩個(gè)親本細(xì)胞的基因有可能都被表達(dá)，這就打破了遠(yuǎn)緣生物不能雜交的屏障，提供了創(chuàng)造新物種的可能。 4. 意義本章內(nèi)容到此結(jié)束謝謝大家歡迎研討【復(fù)習(xí)思考題】名詞解釋：去分化、再分化、外植體、胚狀體簡要比較植物組

15、織培養(yǎng)與植物細(xì)胞培養(yǎng)。判斷題：根、莖、芽、嫩葉、種子、花粉均是植物組織培養(yǎng)外殖體的來源。一個(gè)細(xì)胞由分生狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒鞝顟B(tài)的過程，叫脫分化。植物細(xì)胞的規(guī)?；囵B(yǎng)方法包括：分批培養(yǎng)、半連續(xù)培養(yǎng)、連續(xù)培養(yǎng)和固定化培養(yǎng)。 關(guān)節(jié)脫位的定義凡相連兩骨之間失去正常的連接關(guān)系，稱為關(guān)節(jié)脫位。關(guān)節(jié)脫位的分類 外傷-病理完全-不完全（半脫位）新鮮-陳舊-習(xí)慣開放性-閉合性關(guān)節(jié)脫位的原因 直接暴力打擊：少見間接暴力打擊：多見最常見：肘關(guān)節(jié)后脫位、肩關(guān)節(jié)前脫位關(guān)節(jié)脫位的癥狀與體征疼痛與壓痛腫脹關(guān)節(jié)功能喪失彈性固定畸形放射線（X光） 肩關(guān)節(jié)前脫位(喙突下)： 正位片，肋骨頭向內(nèi)下脫位。軸位片，顯示向前脫位于喙突前下方，

16、不合并骨折。肩盂外側(cè)緣有真空現(xiàn)象。圖234 肩關(guān)節(jié)前脫位(孟下脫位) 肋骨頭明顯向下移位，脫出于肩盂之下，肋骨干外展外旋，大結(jié)節(jié)劈裂骨折，骨折部嵌在肩盂之下。關(guān)節(jié)脫位的急救越早越易復(fù)位，效果越好復(fù)位成功的標(biāo)志是被動(dòng)活動(dòng)恢復(fù)正常，骨性標(biāo)志復(fù)原，X線檢查顯示已復(fù)位沒整復(fù)條件時(shí)應(yīng)立即用夾板和繃帶在脫位所形成的姿勢下固定傷肢，保持病員安靜，盡快送醫(yī)院肩關(guān)節(jié)脫位肩關(guān)節(jié)前脫位者很多見，常因間接暴力所致，如跌倒時(shí)上肢外展外旋，手掌或肘部著地，外力沿肱骨縱軸向上沖擊，肱骨頭自肩胛下肌和大園肌之間薄弱部撕脫關(guān)節(jié)囊，向前下脫出，形成前脫位。 （1）盂下脫位 （2）喙突下脫位 （3）鎖骨下脫位 （4）后脫位 臨床表

17、現(xiàn)及診斷外傷性肩關(guān)節(jié)前脫位均有明顯的外傷史，肩部疼痛、腫脹和功能障礙，傷肢呈彈性固定于輕度外展內(nèi)旋位，肘屈曲，用健側(cè)手托住患側(cè)前臂外觀呈“方肩”畸形，肩峰明顯突出，肩峰下空虛。在腋下、喙突下或鎖骨下可摸到肱骨頭。傷肢輕度外展，不能貼緊胸壁，如肘部貼于胸前時(shí)，手掌不能同時(shí)接觸對側(cè)肩部（Dugas征，即搭肩試驗(yàn)陽性）X線檢查可明確脫位類型和確定有無骨折情況。固定方法取三角巾兩條，一條懸掛前臂，另一條繞過傷肢上臂，在健側(cè)腋下打結(jié)。 科氏法（Kochers法）此法在肌肉松弛下進(jìn)行容易成功，切勿用力過猛，防止肱骨頸受到過大的扭轉(zhuǎn)力而發(fā)生骨折手法步驟：一手握腕部，屈肘到90度，使肱二頭肌松弛，另一手握肘部

18、，持續(xù)牽引，輕度外展，逐漸將上臂外旋，然后內(nèi)收使肘部沿胸壁近中線，再內(nèi)旋上臂，此時(shí)即可復(fù)位。并可聽到響聲。足蹬法（Hippocrates法）患者仰臥，術(shù)者位于患側(cè)，雙手握住患肢腕部，足跟置于患側(cè)腋窩，兩手用穩(wěn)定持續(xù)的力量牽引，牽引中足跟向外推擠肱骨頭，同時(shí)旋轉(zhuǎn)，內(nèi)收上臂即可復(fù)位。復(fù)位時(shí)可聽到響聲。肩部護(hù)套MFC Unilateral Shoulder Orthosis 習(xí)慣性肩關(guān)節(jié)脫位矯形器This support fits over the users shoulder and upper arm and is held in place with a strap that ties around the users back. The support restricts shoulder movement and positions the arm and shoulder correctly to facilitate healing. It supports weak shoulder muscles and strained or damaged ligaments.The support is easy to put on and take off and can be worn comfortably under clothing.This sh