原生质体的培养

原生质体的培养
原生质体的培养

原生质体的培养

原生质体(Protoplast):指采用机械或酶解法去掉细胞壁的裸露细胞。

一、原生质体的应用

由于没有细胞壁,原生质体为作物遗传改良和植物学研究提供了极为

有利的试验材料。原生质体可以用于下面几种研究。

用作细胞杂交服务于作物改良

用作遗传转化的对象

研究细胞壁的发生过程

筛选突变体

膜的结构、运输、激素接受位点等的研究

用于分离细胞器和大分子

种质资源保存

二、原生质体分离、纯化

原生质体分离的最基本原则是保证原生质体不受伤害及不损害它的再生能力。

(一)分离方法

机械法分离

缺点:产量极低;应用的材料受限制;操作极费力

酶法分离

Cocking最早开展这方面研究,克服了机械法分离的缺陷,可分为直接法和顺序法两种。酶法可在短时间内获得大量原生质体,缺点是:不纯的酶制剂所含杂质对原生质体可能有不同程度的毒害作用。

(二)影响原生质体分离的因素(酶法)

从理论上讲,只要用适当的酶处理,就能从任何活组织中分离得到原生质体。但是对于原生质体培养来说,要得到活性高、能进行分裂、形成愈伤组织、最后再生完整植株的原生质体则受许多因素的影响。原生质体分离时主要应考虑

取材、酶的种类、纯度、酶液的渗透压、酶解时间、温度等。

1. 外植体来源:

生长旺盛、生命力强的组织和细胞是获得高活力原生质体的关键,并影响着原生质体的复壁、分裂、愈伤组织形成乃至植株再生。用于原生质体分离的植物外植体有叶片、叶柄、茎尖、根、子叶、茎段、胚、愈伤组织、悬浮培养物(Suspension

cultures)、原球茎、花瓣和叶表皮等。叶肉细胞是常用的材料,因为叶片很易获得而且能充分供应。取材时,一般用刚展开的幼嫩叶片。另一个分离原生质

体的常用材料是愈伤组织或悬浮细胞,采用其作材料可以避免植株生长环境的不良影响,可以常年供应,易于控制新生细胞的年龄,处理时操作方便,无需消毒. 选用悬浮细胞作材料时,需每隔3-5天继代一次,培养一段时间使细胞处于旺盛生长状态。一般在继代后的第三天游离原生质体。

2. 酶液组成和浓度:

纤维素,占壁干重的25-50%

植物细胞壁由三个主要成分构成半纤维素, 平均53%,果胶质,5%

用来分离植物原生质体的酶制剂主要有纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和离析酶等,酶解花粉母细胞和四分体小孢子时还要加入蜗牛酶。纤维素酶的作用是降解构成细胞壁的纤维素,果胶酶的作用是降解连结细胞的中胶层,使细胞从组织中分开,以及细胞与细胞分开。

常用的酶制剂及其生产厂家有:

纤维素酶有Cellulase Onozuka R-10 (Kinki Yakult Manuf. Co. Ltd., Nishinomiya, 日本),Cellulase Onozuka RS (Kinki Yakult Manuf. Co. Ltd., Nishinomiya, 日本),Cellulase (Sigma),Driselase (Kyowa Hakko Kogyo Co.,日本)。果胶酶有Pectolyase Y23 (Kikkoman Shoyu Co., Lte. Nishinomiya,日本),Macerozyme(Yakult Biochemicles Co.,日本),Pectinase (Serva)等。半纤维素酶有Rhozyme Hp-150 (Rohm and Haas Co. inde. 美国宾西法尼亚州)。大多数植物分离原生质体时,纤维素酶浓度在1%-3%,果胶酶在0.1%-1%,但也有很多例外。

3. 渗透压:

原生质体操作需要在一定渗透压存在下进行,常用的配制分离原生质体酶液的溶液以及洗涤原生质体的溶液为CPW液,CPW盐成分为:

KH2PO4 27.2mg/L

KNO3 101.0mg/L

CaCl2.2H2O 1480.0mg/L

MgSO4.7H2O 246.0mg/L

KI 0.16mg/L

CuSO4.5H2O 0.025mg/L

pH 5.8

根据渗透剂的浓度和成分可分为以下几种培养基:

CPW13M: CPW盐+13%甘露醇(mannitol)

CPW9M: CPW盐+9%甘露醇

CPW21S: CPW盐+21%sucrose

CPW0M: CPW盐溶液。

多数情况下,甘露醇是常用的渗透剂,可能是由于它的钝性及扩散入

原生质体的速度很慢的缘故,这样一来能保证一个稳定的渗透压。

4. 分离培养基:

钙、镁离子很重要(?);有时需要激素;PVP有时能增加原生质体

产量。分离原生质体的培养基用量一般为10mg/g组织。

5. 培养条件:

最主要的是酶处理时的温度和pH。不同的酶需要的pH值不一样,但pH大于6时不利于原生质体生存。一般而言,分离原生质体的培养时间与温度成反比,可是高温下短时间分离的原生质体不适于培养,他们易发褐和破裂。但酶处理时间一般不超过24小时。一般常用温度是23-320C。酶处理时一般在暗处培养。叶片分离原生质体可在静置条件下进行,悬浮细胞由于壁厚,培养(分离)

过程中间断低速震荡有利于酶渗透。

6. 组织前处理: 主要目的是便于原生质体分离和促进细胞分裂

高渗前处理

激素处理

低温处理

激素处理与低温处理结合使用

(三) 原生质体的收集、纯化与活力测定

经酶解处理后,得到的混合物是一个由原生质体、细胞团与细胞碎片等组成的混合液,只有将杂质和酶液去掉,使原生质体纯化,才能进行培养。

1. 收集:原生质体混合液用滤网(40-100μm)去掉没有降解的细胞及组织,收集滤液.

2. 洗涤: 将网下物低速离心,去掉上清液,再加无酶液的CPW液悬起原生质体,再离心,弃上清,重复几次即可.

3.纯化:

采用上浮法和下沉法两种纯化方法。上浮法是将酶解的原生质体与蔗糖溶液(23%左右)混合,下沉法是先将原生质体与13%的甘露醇混合,然后加到23%的蔗糖溶液顶部,形成一个界面。两种方法中,均在100′g下离心5-10分钟,会在蔗糖溶液顶部形成一条原生质体带。用吸管将带轻轻地吸出来,用培养基悬浮离心,然后稀释到104-105/ml,用于培养。

4. 活力测定:

原生质体培养前通常要进行活力检查,以便知道其状态是否正常。测定原生质体活力的方法主要有观察胞质环流(Cytoplasmic streaming)、测定呼吸强度和FDA染色,其中最常用的是FDA法。FDA是荧光素双醋酸酯(Fluorescein diacetate,FDA),常用丙酮配置成2mg/ml溶液,在冰箱(4°C)中保存。FDA 本身没有极性,无荧光,可以穿过细胞膜自由出入细胞,在细胞中不能积累。在活细胞中,FDA经酯酶分解为荧光素,后者为具有荧光的极性物质,不能自由出入细胞膜,从而在细胞中积累。在紫外光照射下,发出绿色荧光。相反如果是死细胞,则不会发出绿色荧光。

三、原生质体培养

1.原生质体计数

原生质体培养前必须调到一定密度,即确定每毫升培养基中含多少原生质体.用CPW13M悬浮原生质体,血球计数板计数,计算稀释倍数,离心,去除CPW13M

,用所算体积的培养基悬起原生质体,用于培养.

2.原生质体培养

主要有三种方法:

(1)液体浅层培养(Liquid thin layer culture)

原生质体纯化后,将原生质体悬浮于液体培养基中,取少许于培养皿底部形成很薄的一层,封口进行培养。

(2)固体培养(Solid culture)

也叫琼脂糖平板法(Agarose plate culture)或包埋培养法(Embedding culture)。将原生质体悬浮于液体培养基后,与凝固剂(主要是琼脂或低熔点琼脂糖,LMT agarose)按一定比例混合,在培养皿底部形成一薄层,凝固后封口培养。

(3)固液双层培养法(Solid over liquid culture)

此法结合液体浅层培养和固体培养的优点,在培养皿底部先铺一层固体培养基,待凝固后再在其上进行液体浅层培养。固体培养基中的营养成分可以被液体层中的原生质体吸收利用,而原生质体产生的有毒物质可以被固体培养基吸收。

植板率(Plating efficiency,即形成愈伤组织的原生质体数量占所培养原生质体总数的百分比).

3.细胞再生

(1)细胞壁的形成

原生质体培养后经过一段时间会再生出细胞壁,原生质体在培养初期仍然为圆球形,随着培养时间的延长,逐渐变为椭圆形,此时表明已经开始再生细胞壁。不同植物原生质体培养再生细胞壁所需时间不一样,从几小时到几天。简单的鉴别壁的再生的方法是用荧光增白剂(Calcofouor White),专染纤维素,在荧光灯下发出荧光。一些因素影响壁的再生:①碳源;②培养条件——固体培养时细胞壁再生比液体培养时快;③渗透剂的种类。

(2)细胞分裂

第一次分裂通常发生在培养后2-5天,可在黑麦中需14天。

4.植株再生

具有再生能力的原生质体就会不断分裂,形成多细胞团。当细胞团进一步发育成为肉眼可见的小愈伤组织(Minicallus),要及时转移到分化培养基(Differentiation medium)中 ,培养与再生过程同一般的愈伤组织培养。

四、影响原生质体细胞分裂的因素

物理条件

密度: 低于一定密度不能分裂,一般培养密度为:5×103—5×105/ml。

光:一般原生质体首先在暗处培养一周利于壁形成和细胞再生。照光如何、什么时候照光、光强如何等,直接影响着植板率。

温度:通常22-250C。

化学因素

(1)培养基:

即使来源于同一种基因型的原生质体,在不同培养基中的再生能力也不一样。许智宏等(1982,1984)发现在形成细胞团的数量上,KM5P和KM5都不如B5P培养基,但对细胞的持续分裂来说,KM5P和KM5又优于B5P培养基。培养基中的附加物质也会影响到原生质体培养效果,如培养基中的激素、无机盐组成、氨基酸、有机酸等。MS铁盐一般对原生质体培养是有害的,50μM较合适,因为高铁能降低培养基的pH。

常用的KM8P培养基含有丰富的有机成分,包括维生素、AA、有机酸、核苷酸、糖及糖醇等,已经证实有机酸(丙酮酸、苹果酸、柠檬酸、延胡索酸)可以提高烟草原生质体的植板率。一些研究证明多胺类物质对原生质体发育有影响,培养基中添加腐胺、精胺、亚精胺及精氨酸可以促进巴旦杏原生质体发生分裂。生长素的使用量一定要小心确定,因为它很易使液泡长大或增加新液泡,从而使细胞破裂。

(2)渗透压调节剂

培养的原生质体随发育进程需要不断降低渗透压,以促进细胞分裂。物的原生质体培养基中,以蔗糖和果糖作碳源和渗透压稳定剂时,细胞不能持续分裂,而用葡萄糖时,原生质体能持续分裂并形成细胞团。现在一个趋势是将蔗糖或葡萄糖单独使用或与甘露醇结合作为稳定剂,一旦糖被降解,培养基渗透压降低,很利于细胞分裂。

3.原生质体来源

分离原生质体所用外植体的生理状态与原生质体的质量和其后的分裂频率有着密切的关系。如在小麦原生质体培养中,3-6月龄的悬浮细胞系分离的原生质体分裂率比1月龄的原生质体高。

4.基因型

基因型与原生质体培养及形态分化有一定的关系,同一植物不同基因型的原生质体脱分化与再分化所要求的条件不一样,造成不同品种在相同条件下的再生能力也会不同。

5.微电流处理

已经发现微电流处理能够促进三叶草、白芷、石防风、梨属、李属、大豆属和茄属植物原生质体细胞壁再生,提高分裂频率,促进细胞团的形成

植物原生质体相关材料

植物原生质体相关材料 2013-9-2 From HZB 一、植物材料 研究表明,几乎从植物的所有部位都能得到原生质体,其中以叶片为多。根尖组织也是植物原生质体的重要来源,它可由各种植物的种子萌发后取得。花粉经特异酶处理也能得到原生质体,在单倍体遗传育种中有特殊的用途。 但是,要获得高质量的原生质体,则须选用生长旺盛、生命力强的组织作材料。材料的生理状况是原生质体质量的决定性因素之一。 1. 细胞悬浮培养物 在建立细胞悬浮培养物之前,需提前培养愈伤组织: 取用成熟种子胚、未成熟胚、幼穗、花药、胚芽鞘或幼叶,经无菌消毒后,在26℃黑暗条件下,在含2,4-D 2-4mg/L的MS固体培养基上,诱导愈伤组织,每隔2-4d转接一次。从中选出增殖较快而且呈颗粒状的愈伤组织,或经继代培养一次后,转移到液体培养基的100ml三角瓶中进行悬浮培养。具体方法是用旋转式振荡器,速度控制在80-120r/min,在25±1℃下暗培养。通常经悬浮培养3~4月后,悬浮培养细胞的大小变得较为一致,且细胞质变得较浓时,可用作分离原生质体。 2. 叶肉细胞 叶肉细胞是分离原生质体的最好的细胞材料,用叶片的薄壁组织作为材料来源,既要考虑植株的生长环境,又要考虑叶片的年龄及其生理状态对原生质体分离的影响。取生理状态适宜的叶片,有利于原生质体的细胞再生和细胞分裂。要获得良好的培养材料,下列外界因素是需要着重考虑的: (1)光强为3000-6000lx。 (2)温度为20-25℃培养。 (3)相对湿度在60%-80%左右。 植物的其他器官也可用于分离原生质体,如用花粉四分体和花粉壁细胞。 3. 植物材料的预处理 对原生质体材料进行预处理能提高原生质体的分裂频率;也可以逐步提高植物材料的渗透压,以适应培养基中的高渗环境。这些处理包括:暗处理、预培养、低温处理等。 例如,把豌豆的枝条取下后,在分离原生质体前,先让材料在黑暗中的一定湿度条件下放1~2d,这样得到的原生质体存活率高,并能继续分裂。在羽衣甘蓝叶肉组织原生质体分离和培养中,先去掉叶片的下表皮,再在诱导愈伤组织的培养基中预培养7d,然后再去壁;经预培养的叶片分离的原生质体高度液泡化,叶绿体也解体。龙胆试管苗的叶片只有用4CC低温处理后分离得到的原生质体才能分裂。但在很多情况下材料不必经过专门的预处理。 二、酶 1. 酶的种类 构成植物细胞壁的三个主要成分是:①纤维素,占细胞壁干重的25%至50%不等;②半纤维素,平均约占细胞壁干重的53%左右;③果胶质,一般占细胞壁的5%。分离原生质体最常用的酶有纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶。 ZA3-867纤维酶是上海植物生理研究所从野生型绿色木霉同各菌种中提取制成的,粗制品是多种酶的复合物,含有纤维素酶(包括C1、CX、B一葡萄糖苷酶等)、果胶质、半纤维素酶等,分离细胞壁的效果较好。这种复合酶使用时不需加半纤维素酶和果胶酶等,就可以分离出植物原生质体。 日本产的Onozuka纤维素酶常和果胶酶结合使用,可先用果胶酶降解果胶,使分开细胞,再用纤维素酶处理降解细胞壁。即二步法降解。 2. 渗透稳定剂

植物原生质体培养方法

植物原生质体培养方法 1 植物原生质体培养的简史 植物细胞原生质体, 在植物学上指植物细胞通过质壁分离后, 可以和细胞壁分开的那部分细胞物质。原生质体分离纯化后, 须在适当的培养基上应用适当的培养方法, 才能再生细胞壁, 并启动细胞持续分裂, 直至形成细胞团、长成愈伤组织或胚状体、分化和发育成苗, 最终再生完整植株。其中, 选择合适的培养方法始终是原生质体培养中最基础也是最关键的一环。 植物原生质体培养方法起源于植物单细胞培养方法。早在1902 年,Haberlant 通过实验就预言: 体外培养单个细胞可通过其分裂得到培养组织。直到1954 年, 植物单细胞培养才获得成功。M uir 将培养的万寿菊及烟草悬浮细胞植入到长有愈伤组织的培养基上而得到了它们的单细胞克隆, 并建立了看护培养的方法。悬滴培养由De Ropp1954 年开创, 1960 年Jones 等完善了这一技术, 并建立了微室培养的方法。同年, Cock ing 应用酶法分离原生质获得了成功, 从而在实验条件下很容易获得大量的原生质体。随着多种适用于原生质体分离的商品酶的出现, 原生质体的培养方法也得到了不断的改进, 现在常用的液体浅层培养、双层培养法、琼脂糖包埋法、琼脂岛培养法以及使用条件培养基或饲喂培养等技术, 使原生质体培养获得了极大的成功。 2 原生质体培养方法 2. 1 液体培养法 2. 1. 1 液体浅层培养(L iquid th in culture) 这是目前较常用的原生质体培养方法, 一般适用于容易分裂的原生质体, 将含有原生质体的培养液在培养皿底部铺一薄层, 封口进行培养。这种方法操作简单, 对原生质体损伤较小, 且易于添加新鲜培养物。用这种方法, J.T rmeouillaax 等成功地培养长春花冠瘿组织的激素自养型的原生质体单细胞克隆; H isato Kunitake 等也在改良的M S 培养基上培育了Eustom a g rend if lorum (龙胆科, 原产美国) 原生质体再生植株。但这种方法也常使原生质体分布不均匀, 发育的原生质体之间产生粘连而影响其进一步的生长和发育, 尤其是难以定点观察单个原生质体的命运。王吉吉之等认为液体浅层培养在培养过程中, 应经常轻轻晃动培养基, 以增强通气, 促进愈伤组织形成。 2. 1. 2 微滴培养(D rop let culture) 微滴培养是由液体浅层培养发展起来的一种方法, 它克服了后者局部密度过高和原生质体粘聚的缺点。此方法是将0. 1m l 或更少的原生质体悬浮液用滴管滴于培养皿底部, 封口后进行培养。为避免微滴蒸发, 可将培养器皿置于湿润的环境中, 或在微滴上覆盖矿物油。此法适用于融合体及单个原生质体培养, 尤其适用于较多组合的实验。为了比较黄瓜两个品系在不同的植板密度以及在不同的激素水平下原生质体生长情况, Z. K. Punja 等选用了此方法获得很好的效果; 同样, S. V essabutr 等培养百脉根时也比较了不同预处理、不同酶液组合对原生质体培养的影响。 2. 2 固体培养—— 琼脂糖平板法(A grose beadmethed) 固体培养作为凝固剂的物质可以是琼脂、琼脂糖或Gellan gum , 近来很多实验证明, 琼脂糖尤其是低熔点的琼脂糖是一种良好的培养基凝固剂, 并且具有促进原生质体细胞分裂的作用。琼脂糖平板法是将原生质体纯化后悬浮在液体培养基中, 然后与热融并冷却到45℃的琼脂糖按一定比例混合, 轻轻摇动使原生质体均匀分布, 凝固后封口培养。由于原生质体彼此分开并固定了位置, 就避免了细胞间有害代谢产物的影响, 既便于定点观察, 又有利于追踪原生质体再生细胞的发育过程。Z. K. Punja 等证明琼脂平板法比微滴培养及液体浅层培养具有更高的植板率; 甘霖等也得出同样结论。但此种方法对操作技术要求比较严格, 尤其是温度一定要适宜; 添加低渗透压的培养基和转移再生愈伤组织也比较繁琐, 而且培养的原生质体极易褐变死亡。 2. 3 液体2固体结合培养 2. 3. 1 双层培养法(A grose2liquid doublelayer) 这种方法即在培养皿的底部先铺一薄层含或不含原生质体或细胞的固体培养基,

植物组织培养 第十章 原生质体培养

第十章原生质体培养 ?教学目的与要求: ?深入了解植物细胞结构功能与细胞全能性表达的关系,掌握原生质体的分离以 及培养过程中渗透压和激素的调控原理与技术。 第一节、原生质体研究概况 一、原生质体的概念 ?原生质体(p r o t o p l a s t):指除去细胞壁的细胞或是说一个被质膜所包围的裸露 细胞。 二、原生质体研究进展 ?据统计,目前已有49个科,146个属的320多种植物经原生质体培养得到了再 生植株(1993)。其趋势仍以农作物和经济作物为主,但从一年生向多年生、草本向木本、高等植物向低等植物扩展。 三、原生质体研究的意义 ?1、除去了细胞壁为植物细胞之间的融合扫平了障碍,同时叶为制造新杂种开辟 了道路。2、原生质体可摄入外源D N A,细胞器、细菌或病毒颗粒,这些特性与植物全能性相结合为高等植物的遗传饰变打下基础。3、获得细胞无性系和选育突变体的优良起始材料。 第二节、原生质体的制备 1、用于分离原生质体的材料准备 ?无菌试管苗叶片 ?上胚轴和子叶 ?培养细胞 2、酶处理 ?原生质体分离常用的商品酶 ?纤维素酶类 ?果胶酶类 ?半纤维素酶 酶溶剂及其渗透压 ?酶溶剂:原生质体培养基或特殊配制。 ?渗透压调节剂:葡萄糖、甘露醇、山梨醇等。 ?酶浓度及酶解时间 ?酶解时间 ?酶浓度酶解温度 3、原生质体的收集和纯化 ?飘浮法:常用的飘浮剂有蔗糖、P e r c o l l、F i c o l l。 ?P e r c o l l是一种包有乙烯吡咯烷酮的硅胶颗粒。渗透压很低(<20m o s m/k g H2O), 粘度也很小,可形成高达1.3g/m l密度,采用预先形成的密度梯度时可在低离心力(200~1000g)于数分至数十分钟内达到满意的细胞分离结果。由于P e r c o l l 扩散常数低,所形成的梯度十分稳定。此外,P e r c o l l不穿透生物膜,对细胞无毒害,因此广泛用于分离细胞、亚细胞成分、细菌及病毒,还可将受损细胞及其碎片与完好的活细胞分离。

植物原生质体培养

原生质体的培养 1. 原生质体的分离与纯化 原生质体培养的意义 (1)再生植株由原生质体再生生成植株,不论在进行有关细胞生物学或生物合成和代谢的实验研究上,还是在组织培养实践中,都有一定的优点:①可利用均一的分化细胞群体; ②因无细胞壁,试剂对细胞作用更为直接,其反应能直接测量,以使反应产物能较快的分离出来;③在理论和实践中,可极大节省空间,如在一个三角瓶就能培养210个细胞,但在大田种植需要4亩地;④可缩短实验周期,如悬浮培养时仅需1~2个小时。 原生质体培养可在遗传学方面进行基因互补,不亲和性,连锁群和基因鉴定,分析基因的激活和失活水平的研究。在研究分化问题时,用一个均一的原生质体群体可以筛选数以千计的不同。营养和激素条件,探索诱导单细胞的分化条件等。 (2)用于远缘体细胞融合,进行体细胞杂交。这是一种新的远缘杂交方法,为人们提供新的育种方法。两个亲缘关系较远的植株用一般杂交方法是不容易成功的,而用细胞融合的方法却成为可能。首先,两个原生质体融合形成异核体,异核体再再生细胞壁,进行有丝分裂,发生核融合,产生杂种细胞,由此可培养新的杂种。 一、原生质体(protoplast)的分离 (一)材料来源 原生质体是通过质壁分离与细胞壁分开的部分,是能存活的植物细胞的最小单位。自从1960年用酶法制备大量植物原生质体首次获得成功以来,原生质体培养成为生物技术最重要的进展之一。通过大量的试验表明,没有细胞壁的原生质体仍然具有"全能性",可以经过离体培养得到再生植株。原生质体的分离研究较早,1892年Klereker首先用机械的方法分离得到了原生质体,但数量少且易受损伤。1960年,英国植物生理学家Cocking首先用酶解法从番茄幼苗的根分离原生质体获得成功。他使用一种由疣孢漆斑菌培养物制备的高浓度的纤维素酶溶液降解细胞壁。然而,直至1960年纤维素酶和离析酶成为商品酶投入市场以后,植物原生质体研究才成为一个热门的领域。至今从植物体的几乎每一部分都可分离得到原生质体。并且能从烟草、胡萝、矮牵牛、茄子、番茄等70种植物的原生质体再生成完整的植株。此外,原生质体融合,体细胞杂交的技术也得到广泛的应用。 (二)分离方法 1.机械分离法 1982年,Klercker第一次用机械方法从Stratiots aloides中获得原生质体.他们的做法是首先使细胞发生质壁分离,然后切开细胞壁释放出原生质体. 2.酶法分离 (1)酶的种类及特点 构成植物细胞壁的三个主要成分是: ①纤维素酶类:占细胞壁干重的25%至50%不等。 ②半纤维素酶类:平均约占细胞壁干重的53%左右。 ③果胶酶类:一般占细胞壁的5%。分离原生质体最常用的酶有纤维素酶、半纤维素 酶和果胶酶。

实验一植物原生质体的分离和培养一教学目标 了解植物原生质

实验一植物原生质体的分离和培养 一.教学目标:了解植物原生质体作为细胞工程研究的重要意义,了解原生质体活性鉴定的原理。掌握分离和培养原生质体的技术、方法和原理。掌握细胞活性的检测方法。掌握细胞计数的原理和方法。二.重点:掌握分离和培养原生质体的技术、方法和原理。掌握细胞活性的检测方法。掌握细胞计数的原理和方法。 三.难点:分离和培养原生质体的技术。 四.授课方式与教学方法:讲解原理、实验操作示范或具体指导。 五.教学内容: 实验原理 植物原生质体(protoplast)是除去细胞壁后为原生质所包围的“裸露细胞”,是开展基础研究的理想材料。其中,酶解法分离原生质体是一个常用的技术,其原理是植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素和果胶质组成,因而使用纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶能降解细胞壁成分,除去细胞壁,即可得到原生质体。由于原生质体内部与外界环境之间仅隔一层薄薄的细胞膜,必须保持在渗透压平衡的溶液中才能保持其完整性, 使原生质体分离后不致膨胀破裂,渗透剂常用甘露醇或蔗糖,酶液还应含一定Ca2+来稳定原生质膜。其次,还应当考虑取材、酶的种类和纯度、酶液的渗透压、酶解时间及温度等因素对分离原生质体的影响。将原生质体接种在培养基上进行培养,细胞壁再生,细胞分裂和再生植株。 测定原生质体的活性有多种方法。荧光素双醋酸酯(FDA)染色是常用的一种方法,FAD 本身无荧光,无极性,可透过完整的原生质膜。一旦进入原生质体后,由于受到酯酶分解而产生具有荧光的极性物质荧光素。它不能自由出入原生质膜,因此有活力的细胞能产生荧光,无活力的原生质体不能分解FAD无荧光产生。 细胞计数一般用血细胞计数极,按白细胞计数法进行计数。 从理论上讲,植物体的任何一部分都可以通过酶解作用去除细胞壁而得到原生质体。但在实际操作中,只有幼嫩的组织才能完成去壁的过程。所以,为了制备健康的原生质体,

植物原生质体融合方法的研究进展

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/9618493322.html, 植物原生质体融合方法的研究进展 作者:李琦 来源:《种子科技》2018年第06期 摘要:原生质体融合(protoplast fusion)是指通过物理或化学方法使两个细胞的原生质体进行融合,经培养获得具有双亲全部或部分遗传物质后代的方法。应用植物原生质体融合技术,可以克服远缘杂交不亲和的障碍,打破物种之间的生殖隔离,扩大杂交亲本范围,实现基因在物种间的转移和遗传重组,培育新品种和创造新物种。主要就植物原生质体融合的方法进行了阐述。 关键词:植物原生质体;融合方法;研究进展 文章编号: 1005-2690(2018)06-0038-02 中图分类号: Q943 文献标志码: A 原生质体是组成细胞的一个形态结构单位,原生质体是指被去掉了细胞壁后的被细胞膜包围的“裸露细胞”,是开展基础研究的主要材料。1960年英国科学家Cocking第一次用酶法大量制备原生质体,Cocking采用的方法是在番茄幼苗的根组织中加入可降解细胞壁的等渗酶液,在一定条件下培养一段时间后,发现大部分细胞的细胞壁被降解,从而制备出大量有活力的原生质体。 1 原生质体融合的目的及意义 原生质体融合技术可克服不同原生质体间的排斥力,使两种不同种属的原生质体间发生膜融合、胞质融合和核融合,进而形成具有含两种遗传物质的杂交细胞,克服远缘杂交的不亲和性和子代不育等障碍。另外,可转移优良的生物性状,实现基因重组,而改良现有品种。目前原生质体融合所改良的目标性状包括抗冻、抗干旱、抗病毒、抗虫、耐高盐等,还可按照人们预先的期望创造出新物种。 2 原生质体的融合方法 2.1 自发融合 在酶解细胞壁形成原生质体的过程中,相邻的原生质体会因细胞间胞间连丝的扩展和粘连而彼此融合形成同核体(homokaryon)。每个同核体内可包含两个或多个核,这种类型原生质体的融合被称作为自发融合。多核融合体常出现在植物幼嫩叶片或分裂旺盛的培养细胞制备的原生质体中。如在玉米胚乳愈伤组织细胞和玉米胚悬浮细胞原生质体中,大约有50%是多核融合体。 2.2 高pH-高Ca2+法

第7章 原生质体的培养

第7章原生质体的培养和体细胞杂交(3学时) 目的要求: (1)了解原生质体培养的意义 (2)掌握原生质体分离的大致步骤 (3)掌握原生质体培养的方法 (4)掌握原生质体融合的方凑 第一节原生质体的分离与纯化 原生质体培养的意义 (1)再生植株由原生质体再生生成植株,不论在进行有关细胞生物学或生物合成和代谢的实验研究上,还是在组织培养实践中,都有一定的优点:①可利用均一的分化细胞群体; ②因无细胞壁,试剂对细胞作用更为直接,其反应能直接测量,以使反应产物能较快的分离出来;③在理论和实践中,可极大节省空间,如在一个三角瓶就能培养210个细胞,但在大田种植需要4亩地;④可缩短实验周期,如悬浮培养时仅需1~2个小时。 原生质体培养可在遗传学方面进行基因互补,不亲和性,连锁群和基因鉴定,分析基因的激活和失活水平的研究。在研究分化问题时,用一个均一的原生质体群体可以筛选数以千计的不同。营养和激素条件,探索诱导单细胞的分化条件等。 (2)用于远缘体细胞融合,进行体细胞杂交。这是一种新的远缘杂交方法,为人们提供新的育种方法。两个亲缘关系较远的植株用一般杂交方法是不容易成功的,而用细胞融合的方法却成为可能。首先,两个原生质体融合形成异核体,异核体再再生细胞壁,进行有丝分裂,发生核融合,产生杂种细胞,由此可培养新的杂种。 一、原生质体(protoplast)的分离 (一)材料来源 原生质体是通过质壁分离与细胞壁分开的部分,是能存活的植物细胞的最小单位。自从1960年用酶法制备大量植物原生质体首次获得成功以来,原生质体培养成为生物技术最重要的进展之一。通过大量的试验表明,没有细胞壁的原生质体仍然具有"全能性",可以经过离体培养得到再生植株。原生质体的分离研究较早,1892年Klereker首先用机械的方法分离得到了原生质体,但数量少且易受损伤。1960年,英国植物生理学家Cocking首先用酶解法从番茄幼苗的根分离原生质体获得成功。他使用一种由疣孢漆斑菌培养物制备的高浓度的纤维素酶溶液降解细胞壁。然而,直至1960年纤维素酶和离析酶成为商品酶投入市场以后,植物原生质体研究才成为一个热门的领域。至今从植物体的几乎每一部分都可分离得到

原生质体制备方法

原生质体制备方法 培养基: ①PDA:200g土豆、20g葡萄糖、20g琼脂、1L水 ②MYG液体培养基:5g麦芽糖、5g酵母提取物、10g葡萄糖、1L水、 ③MYG液体再生培养基:5g麦芽糖、5g酵母提取物、10g葡萄糖、蔗糖、1L水、 ④MYG软再生培养基:5g麦芽糖、5g酵母提取物、10g葡糖糖、8g琼脂粉、蔗糖、试剂: ①1mol/L MgSO4 ②L MgSO4 ③STC:山梨醇、50mM Tris-Hcl()、50mM CaCl2 ④肝素 ⑤SPTC:山梨醇、40% PEG、50mM Tris-Hcl()、50mM CaCl2 ⑥无菌水 操作步骤: ①倒若干PDA平板,将GF-WT接入PDA平板,23℃,活化5-7days ②用无菌黄枪头在GF-WT平板上打孔,用长牙签挑出4个菌饼接入50ml/瓶的MYG 液体培养基中,120rmp,28℃,12h ③以10%的接种量接5瓶以上50ml/瓶的MYG液体培养基中,60rpm,28℃,16h ④混有大量悬浮菌丝的培养基用无菌的带有三层擦镜纸的漏斗过滤下来,用无菌 水和1mol/L MgSO4各冲洗三次,菌丝发白即可,冰上备用 ⑤酶解体系的配制:取Dryslase 45mg+Yartlase105mg至无菌量管中,用10ml 1mol/L MgSO4溶解彻底,用无菌滤头和针筒过滤除菌,滤液保存于冰上 ⑥1g菌丝加入到10ml酶解体系中,于无菌三角瓶中进行酶解反应,30℃,60rpm, 3h ⑦用带有无菌滤布的漏斗过滤酶解液,滤液用无菌50ml大管收集,用20ml L MgSO4 冲洗三角瓶和漏斗,3500rpm,10min,取上清

植物原生质体提取培养1

实验原理: 植物原生质体是除去细胞壁后为原生质所包围的“裸露细胞”,是开展基础研究的理想材料。其中酶解法分离原生质体是一个常用的技术,其原理是植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素和果胶质组成,因而使用纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶能降解细胞壁成分,除去细胞壁。 许多化学、物理学和生物学方法可诱导原主质体融合,现在被广泛采用并证明行之有效的融合方法是聚乙二醇(PEG)法。高Ca高pH法和电融合法: PEG作为一种高分子化合物,20~50%的浓度能对原生质体产生瞬间冲击效应,原生质体很快发生收缩与粘连,随后用高Ca高pH法进行清洗.使原生质体融合得以完成。 PEG诱导融合的机理:PEG由于含有醚键而具负极性,与水、蛋白质和碳水化合物等一些正极化基团能形成氢键,当PEG分子足够长时,可阼为邻近原生质表面之间的分子桥而使之粘连。PEG也能连接Ca2+等阳离子,Ca2+可在一些负极化基团和PEG之间形成桥,因而促进粘连。在洗涤过程中,连接在原生质体膜上的PEG分子可被洗脱.这样将引起电荷的紊乱和再分布.从而引起原生质体融合:高Ca高pH由于增加了质膜的流动性,因而也大大提高了融合频率,洗涤时的渗透压冲击对融合也可能起作用。原生质体分离纯化或融合后,在适当的培养基上应用合适的培养方法,能够再生细胞壁,并启动细胞持续分裂,直至形成细胞团,长成愈伤组织或胚状体,再分化发育成苗。其中,选择合适的培养基及培养方法是原生质体培养中最基础也是最关键的环节。 [实验内容] 1.原生质体分离2.原生质体融合3.原生质体及融合体的培养 材料用品: 三角瓶、离心管、烧杯、200目滤网、解剖刀、长、短镊子、培养皿、滤纸、0.2μm滤膜、滤器、培养瓶(注:以上用品要进行高压灭菌)、台式离心机、高压灭菌锅、倒置显微镜、超静工作台 温度25±2℃,光照度1000Lx,光照14~16h/d 的条件下培养。培养时间约1周。 实验步骤: 1.溶液及培养基的配制 (1)酶液(2)PEG融合液(3)13%CPW洗液 1%纤维素酶 1%果胶酶 0.7mol/L甘露醇 0.7mmol/LKH2PO4 10mmol/LCaCl2·2H2O pH6.8—7.040% PEG (MW 1500-6000) 0.3 mol/L葡萄糖 3.5mmol/L CaCl2·2H2O 0.7mm0l/L KH2PO4 27.2 mg/L KH2PO4 101.0 mg/L KNO3 1480.0 mg/L CaCl2·2H2O 246.0 mg/L MgSO4 0.16 mg/L KI 0.025 mg/L CuSO4 13% W/V甘露醇 pH 6.0 (4)20%蔗糖溶液

原生质体

原生质体(Protoplast):指采用机械或酶解法去掉细胞壁的裸露细胞。 一、原生质体的应用 由于没有细胞壁,原生质体为作物遗传改良和植物学研究提供了极为有利的试验材料。原生质体可以用于下面几种研究。 用作细胞杂交服务于作物改良用作遗传转化的对象 研究细胞壁的发生过程筛选突变体 膜的结构、运输、激素接受位点等的研究用于分离细胞器和大分子 种质资源保存 二、原生质体分离、纯化 原生质体分离的最基本原则是保证原生质体不受伤害及不损害它的再生能力。 (一)分离方法 机械法分离 缺点:产量极低;应用的材料受限制;操作极费力 酶法分离 Cocking最早开展这方面研究 克服了机械法分离的缺陷,可分为直接法和顺序法两种。 酶法可在短时间内获得大量原生质体,缺点是:不纯的酶制剂所含杂质对原生质体可能有不同程度的毒害作用。 (二)影响原生质体分离的因素(酶法) 从理论上讲,只要用适当的酶处理,就能从任何活组织中分离得到原生质体。但是对于原生质体培养来说,要得到活性高、能进行分裂、形成愈伤组织、最后再生完整植株的原生质体则受许多因素的影响。原生质体分离时主要应考虑取材、酶的种类、纯度、酶液的渗透压、酶解时间、温度等。 1. 外植体来源: 生长旺盛、生命力强的组织和细胞是获得高活力原生质体的关键,并影响着原生质体的复壁、分裂、愈伤组织形成乃至植株再生。用于原生质体分离的植物外植体有叶片、叶柄、茎尖、根、子叶、茎段、胚、愈伤组织、悬浮培养物(Suspension cultures)、原球茎、花瓣和叶表皮等。叶肉细胞是常用的材料,因为叶片很易获得而且能充分供应。取材时,一般用刚展开的幼嫩叶片。另一个分离原生质体的常用材料是愈伤组织或悬浮细胞,采用其作材料可以避免植株生长环境的不良影响,可以常年供应,易于控制新生细胞的年龄,处理时操作方便,无需消毒. 选用悬浮细胞作材料时,需每隔3-5天继代一次,培养一段时间使细胞处于旺盛生长状态。一般在继代后的第三天游离原生质体。 2. 酶液组成和浓度: 纤维素,占壁干重的25-50% 植物细胞壁由三个主要成分构成 半纤维素, 平均53% 果胶质, 5%

实验一植物原生质体的分离和培养一教学目标 了解植物原生质

实验一植物原生质体的分离和培养一教学目标了解 植物原生质 The following text is amended on 12 November 2020.

实验一植物原生质体的分离和培养 一.教学目标:了解植物原生质体作为细胞工程研究的重要意义,了解原生质体活性鉴定的原理。掌握分离和培养原生质体的技术、方法和原理。掌握细胞活性的检测方法。掌握细胞计数的原理和方法。二.重点:掌握分离和培养原生质体的技术、方法和原理。掌握细胞活性的检测方法。掌握细胞计数的原理和方法。 三.难点:分离和培养原生质体的技术。 四.授课方式与教学方法:讲解原理、实验操作示范或具体指导。 五.教学内容: 实验原理 植物原生质体(protoplast)是除去细胞壁后为原生质所包围的“裸露细胞”,是开展基础研究的理想材料。其中,酶解法分离原生质体是一个常用的技术,其原理是植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素和果胶质组成,因而使用纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶能降解细胞壁成分,除去细胞壁,即可得到原生质体。由于原生质体内部与外界环境之间仅隔一层薄薄的细胞膜,必须保持在渗透压平衡的溶液中才能保持其完整性, 使原生质体分离后不致膨胀破裂,渗透剂常用甘露醇或蔗糖,酶液还应含一定Ca2+来稳定原生质膜。其次,还应当考虑取材、酶的种类和纯度、酶液的渗透压、酶解时间及温度等因素对分离原生质体的影响。将原生质体接种在培养基上进行培养,细胞壁再生,细胞分裂和再生植株。 测定原生质体的活性有多种方法。荧光素双醋酸酯(FDA)染色是常用的一种方法,FAD 本身无荧光,无极性,可透过完整的原生质膜。一旦进入原生质体后,由于受到酯酶分解而产生具有荧光的极性物质荧光素。它不能自由出入原生质膜,因此有活力的细胞能产生荧光,无活力的原生质体不能分解FAD无荧光产生。 细胞计数一般用血细胞计数极,按白细胞计数法进行计数。 从理论上讲,植物体的任何一部分都可以通过酶解作用去除细胞壁而得到原生质体。但在实际操作中,只有幼嫩的组织才能完成去壁的过程。所以,为了制备健康的原生质体,一般选用根尖、茎尖、嫩叶及对数生长期的愈伤组织为材料,一旦细胞具有木质化或次生加厚的外壁,则不能被酶降解。因此,取材成为实验成功与否的首要问题。花期短的花瓣,由于其组织鲜嫩,又具有色素标记,是该实验中较好的材料。 实验方法 1.把叶片(或花期短的花瓣)洗净,把表面水吸干。(2人一组)

实验九 植物原生质体的分离和培养

实验九植物原生质体的分离和培养 实验目的 掌握植物原生质体分离和培养的基本方法,并对培养的结果进行初步观察。 实验原理 原生质体是除去细胞壁的裸露细胞。在适宜的培养条件下,分离的原生质体能合成新壁,进行细胞分裂,并再生成完整植株。 植物的幼嫩叶片、子叶、下胚轴、未成熟果肉、花粉四b咻、培养的愈伤组织和悬浮培养细胞均可作为分离原生体的材料来源。 分离愿生厦籀萨采用酶解法。其原理是根据由纤维素酶、罘胶酶和半纤维素酶配制而成的溶液对细胞壁成分的降解作用,而使原生质体释放出来。原生质体的产率和活力与材料来源、生理状态、酶液的组麟,以及原生质体收集方法有关。酶液通常需要保持较高的渗透压,以使原生质体在分离前细胞处于质壁分离状态,分离之后不致膨胀破裂。渗透剂常用甘露醇,山梨醇,葡萄糖或蔗糖。酶液中还应含一定量的钙离子,来稳定原生质膜。游离出来的原生质体可用过筛一低速离心法收集,用蔗糖漂浮法纯既,然后进行培养。 实验用品 一、材料 1.烟草幼苗的叶片、或向日葵无菌苗的叶片、子叶或下胚轴等。 2.胡萝卜根切片诱导的松软愈伤组织。 二、器材 超净工作台、台式离心机或手摇离心机、倒置显微镜、普通显微镜、培养室、灭菌锅、血细胞计数板、石蜡膜带等。 细菌过滤器和0·45μm的滤膜、300目不锈钢网筛及配套的小烧杯、解剖刀、尖头镊子、注射器(5、10m1)和12号长针头、带皮头的刻度移液管(5、10ml,上部管口加棉塞)、培养皿(直径6cm)或扁平培养瓶(50m1)、大培养皿、吸水纸等、使用前需经过灭菌。 三、试剂 1. 70%酒精。 2. 0.1%升汞水溶液,并滴入少许TWeen 80。 3. 灭菌蒸馏水。 4. 0.16mo/L和0.20mo/L CaCl2·2H2O溶液,并加有0.1%MES(2-N-吗啉已烷磺酸), PH5.8~6.2。 5. 20%和12%蔗糖溶液,pH PH5.8~ 6.2。 6. 酶液A 纤维素酶(cellulase,Onozuka R-10 2% 果胶酶(13ectinase,Serva) 1 % (若用国产EA3-867纤维索酶,则果胶酶可省去。) 甘露醇0.6 mol/L CaCl2·2H2O 0.05 mol/L MES 0.1% pH 5.8~6.2 7.酶液B 纤维素酶(Onozuka R-10) 2%

原生质体的培养

原生质体的培养 原生质体(Protoplast):指采用机械或酶解法去掉细胞壁的裸露细胞。 一、原生质体的应用 由于没有细胞壁,原生质体为作物遗传改良和植物学研究提供了极为 有利的试验材料。原生质体可以用于下面几种研究。 用作细胞杂交服务于作物改良 用作遗传转化的对象 研究细胞壁的发生过程 筛选突变体 膜的结构、运输、激素接受位点等的研究 用于分离细胞器和大分子 种质资源保存 二、原生质体分离、纯化 原生质体分离的最基本原则是保证原生质体不受伤害及不损害它的再生能力。 (一)分离方法 机械法分离 缺点:产量极低;应用的材料受限制;操作极费力 酶法分离 Cocking最早开展这方面研究,克服了机械法分离的缺陷,可分为直接法和顺序法两种。酶法可在短时间内获得大量原生质体,缺点是:不纯的酶制剂所含杂质对原生质体可能有不同程度的毒害作用。 (二)影响原生质体分离的因素(酶法) 从理论上讲,只要用适当的酶处理,就能从任何活组织中分离得到原生质体。但是对于原生质体培养来说,要得到活性高、能进行分裂、形成愈伤组织、最后再生完整植株的原生质体则受许多因素的影响。原生质体分离时主要应考虑 取材、酶的种类、纯度、酶液的渗透压、酶解时间、温度等。 1. 外植体来源: 生长旺盛、生命力强的组织和细胞是获得高活力原生质体的关键,并影响着原生质体的复壁、分裂、愈伤组织形成乃至植株再生。用于原生质体分离的植物外植体有叶片、叶柄、茎尖、根、子叶、茎段、胚、愈伤组织、悬浮培养物(Suspension

cultures)、原球茎、花瓣和叶表皮等。叶肉细胞是常用的材料,因为叶片很易获得而且能充分供应。取材时,一般用刚展开的幼嫩叶片。另一个分离原生质 体的常用材料是愈伤组织或悬浮细胞,采用其作材料可以避免植株生长环境的不良影响,可以常年供应,易于控制新生细胞的年龄,处理时操作方便,无需消毒. 选用悬浮细胞作材料时,需每隔3-5天继代一次,培养一段时间使细胞处于旺盛生长状态。一般在继代后的第三天游离原生质体。 2. 酶液组成和浓度: 纤维素,占壁干重的25-50% 植物细胞壁由三个主要成分构成半纤维素, 平均53%,果胶质,5% 用来分离植物原生质体的酶制剂主要有纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和离析酶等,酶解花粉母细胞和四分体小孢子时还要加入蜗牛酶。纤维素酶的作用是降解构成细胞壁的纤维素,果胶酶的作用是降解连结细胞的中胶层,使细胞从组织中分开,以及细胞与细胞分开。 常用的酶制剂及其生产厂家有: 纤维素酶有Cellulase Onozuka R-10 (Kinki Yakult Manuf. Co. Ltd., Nishinomiya, 日本),Cellulase Onozuka RS (Kinki Yakult Manuf. Co. Ltd., Nishinomiya, 日本),Cellulase (Sigma),Driselase (Kyowa Hakko Kogyo Co.,日本)。果胶酶有Pectolyase Y23 (Kikkoman Shoyu Co., Lte. Nishinomiya,日本),Macerozyme(Yakult Biochemicles Co.,日本),Pectinase (Serva)等。半纤维素酶有Rhozyme Hp-150 (Rohm and Haas Co. inde. 美国宾西法尼亚州)。大多数植物分离原生质体时,纤维素酶浓度在1%-3%,果胶酶在0.1%-1%,但也有很多例外。 3. 渗透压: 原生质体操作需要在一定渗透压存在下进行,常用的配制分离原生质体酶液的溶液以及洗涤原生质体的溶液为CPW液,CPW盐成分为: KH2PO4 27.2mg/L KNO3 101.0mg/L CaCl2.2H2O 1480.0mg/L MgSO4.7H2O 246.0mg/L KI 0.16mg/L CuSO4.5H2O 0.025mg/L pH 5.8 根据渗透剂的浓度和成分可分为以下几种培养基: CPW13M: CPW盐+13%甘露醇(mannitol) CPW9M: CPW盐+9%甘露醇

原生质体分离与融合

原生质体的分离、融合与培养 一、实验目的 1.了解植物原生质体分离、融合和培养的基本原理。 2.掌握植物原生质体分离、融合和培养的基本过程。 3.了解并掌握利用PEG原生质体融合的原理和方法。 二、实验原理 植物原生质体是除去细胞壁后为原生质所包围的“裸露细胞”,是开展基础研究的理想材料。其中酶解法分离原生质体是一个常用的技术,其原理是植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素和果胶质组成,因而使用纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶能降解细胞壁成分,除去细胞壁。 许多化学、物理学和生物学方法可诱导原主质体融合,现在被广泛采用并证明行之有效的融合方法是聚乙二醇(PEG)法、高Ca高pH法和电融合法。 PEG诱导融合的机理:PEG由于含有醚键而具负极性,与水、蛋白质和碳水化合物等一些正极化基团能形成氢键,当PEG分子足够长时,可阼为邻近原生质表面之间的分子桥而使之粘连。PEG也能连接Ca2+等阳离子,Ca2+可在一些负极化基团和PEG之间形成桥,因而促进粘连。在洗涤过程中,连接在原生质体膜上的PEG分子可被洗脱.这样将引起电荷的紊乱和再分布.从而引起原生质体融合:高Ca高pH由于增加了质膜的流动性,因而也大大提高了融合频率,洗涤时的渗透压冲击对融合也可能起作用。 三、实验材料、试剂与仪器

1.材料 新鲜的菠菜叶片 2.试剂 (1)酶液:依次加入 1.25%纤维素酶、0.3%果胶酶、0.04%甘露醇、20mmol/LKCl和20mmol/L2-吗啉乙磺酸(MES),55℃水浴10min,冷却至室温,再加10mmol/LCaCL2、5mmol/Lβ-巯基乙醇和0.1%BSA,0.45um微孔滤膜过滤,溶液呈透明橙色。 (2)PEG溶液:4GpPEG4000\3mL去离子水、2.5mL0.8mol/L甘露醇和1mL1mol/L CaCL2。 (3)MMg溶液:0.4mol/L甘露醇、15mmol/LMgCl2、mmol/LCaCl2和4mmol/LMES。 (4)W5溶液:154mmol/LNaCl、125 mmol/LCaCl2、5 mmol/LKCl、和2 mmol/LMES (pH5.7) (5)MS母液:依次加入,大量元素mg/L、微量元素mg/L、铁盐mg/L、有机物质mg/L。 (6)0.2mol/LCaCL2,pH6.8磷酸缓冲液,植物激素,13%CPW洗液、20%蔗糖溶液、无菌蒸馏水0.1% HgCl2 3.试剂 三角瓶、离心管、离心机、烧杯、解剖刀、镊子、培养皿、滤纸、0.2μm滤膜、

植物原生质体的分离实验

当前文档修改密码:8362839 实验一植物原生质体的分离和培养 一.教学目标:了解植物原生质体作为细胞工程研究的重要意义,了解原生质体活性鉴定的原理。掌握分离和培养 原生质体的技术、方法和原理。掌握细胞活性的 检测方法。掌握细胞计数的原理和方法。 二.重点:掌握分离和培养原生质体的技术、方法和原理。掌握细胞活性的检测方法。掌握细胞计数的原理和方法。三.难点:分离和培养原生质体的技术。 四.授课方式与教学方法:讲解原理、实验操作示范或具体指导。五.教学内容: 实验原理

植物原生质体(protoplast)是除去细胞壁后为原生质所包围的“裸露细胞”,是开展基础研究的理想材料。其中,酶解法分离原生质体是一个常用的技术,其原理是植物细胞壁要紧由纤维素、半纤维素和果胶质组成,因而使用纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶能降解细胞壁成分,除去细胞壁,即可得到原生质体。由于原生质体内部与外界环境之间仅隔一层薄薄的细胞膜,必须保持在渗透压平衡的溶液中才能保持其完整性, 使原生质体分离后不致膨胀破裂,渗透剂常用甘露醇或蔗糖,酶液还应含一定Ca2+来稳定原生质膜。其次,还应当考虑取材、酶的种类和纯度、酶液的渗透压、酶解时刻及温度等因素对分离原生质体的阻碍。将原生质体接种在培养基上进行培养,细胞壁再生,细胞分裂和再生植株。 测定原生质体的活性有多种方法。荧光素双醋酸酯(FDA)染色是常用的一种方法,FAD 本身无荧光,无极性,可透过完整的原生质膜。一旦进入原生质体后,由于受到酯酶分解而产生具有荧光的极性物质荧光素。它不能自由出入原生质膜,因此有活力的细胞能产生荧光,无活力的原生质体不能分解FAD无荧光产生。 细胞计数一般用血细胞计数极,按白细胞计数法进行计数。

五 植物原生质体的分离与纯化

实验五 植物原生质体的分离与纯化 2017.10.26 6. 实验结果与分析 6.1实验结果 图1.光学显微镜下菠菜原生质体观察(物镜×40倍) H :完整原生质体 K :被压碎的原生质体 P :细胞壁 Q :梯细胞 W :原生质体碎片 结果描述:光学显微镜下,完整的菠菜原生质体为圆形或椭圆形,颜色为中间浅边缘深的绿色,色泽分布不均匀,为颗粒状分布;被压碎的原生质体为松散状聚在一起,绿色;视野中还有一些绿色的原生质体碎片;被分离的细胞壁为透明的圆形;梯细胞为透明螺旋状,形似梯子。 原生质体纯度:完整原生质体/总原生质体=27/65=41.5% ① ② ③ ④ H P Q H K W

结果分析:光学显微镜下原生质体为颗粒状的绿色不均匀分布是由于光学显微镜下看到的是原生质体的叶绿体,所以为颗粒状分布,又因为叶绿体大多沿细胞膜分布,所以原生质体的边缘会比中央的颜色要深;因为菠菜的细胞去除了细胞壁,所以在高渗溶液下原本方形的原生质体变为椭圆形。由于在制作悬浮液或离心时会对原生质体造成冲击,所以会有一些原生质体破碎。梯细胞最终发育为维管。 原生质体的纯度为41.5%,相对来说结果还算理想,因为去除细胞壁的原生质体较为脆弱,很容易受到破坏。 W :完整原生质体 K :被压碎的原生质体 P :木质素 Q :原生质体碎片 结果描述:荧光显微镜下完整的菠菜原生质体为圆形或椭圆形,颜色为中间浅边缘深的红色,色泽分布不均匀,为颗粒状分布;被压碎的原生质体为松散状聚在一起,红色;视野中还有一些红色的原生质体碎片和呈黄色的木质素。 结果分析:荧光显微镜下完整的菠菜原生质体为红色,主要是因为在荧光下叶绿体泛红光,主要通过观察叶绿体来辨别原生质体的具体形态。因为叶绿体大多沿细胞膜分布,所以原生质体的边缘会比中央的颜色要深,又因为菠菜的细胞去除了细胞壁,所以在高渗溶液下原本方形的原生质体变为椭圆形。视野中呈透明黄色的为木质素,为细胞壁的成分。当时间长时,荧光会发生淬灭现象,即原本泛红 图2倒置荧光显微镜下菠菜原生质体观察 W P Q K W

实验七 植物原生质体的分离和培养

实验七植物原生质体的分离和培养 一、实验目的: 了解植物原生质体分离的基本原理及其过程 二、实验原理: 植物原生质体是除去细胞壁后为原生质所包围的“裸露细胞”,是开展基础研究的理想材料,在植物遗传工程和育种研究上具有广阔的应用前景。是植物同源、异源多倍体获得的途径之一,不仅能克服远缘杂交有性不亲和障碍,也可克眼传统的通过有性杂交诱导多倍体植株的麻烦,最终将野生种的远缘基因导入栽培种中,原生质体融合技术可望成为作物改良的有力工具之一。 植物原生质体培养方法起源于植物单细胞的培养方法。1954年,植物单细胞培养才获得成功。Mllir 培养的万寿菊及烟草悬浮细胞植入到长有愈伤组织的培养基上得到了它们的单细胞克隆,并建立了看护培养的方法;1960年Jones等建立了微室培养法。同年,Cocking应用酶法分离原生质获得成功,从而在实验条件下很容易获得大量的原生质体。随着多种适用于原生质体分离的商品酶的出现,原生质体的培养方法也得到了不断地改进,其中酶解法分离原生质体是一个常用的技术,其原理是基于植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素和果胶质组成,因而使用纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶能降解细胞壁成分,除去细胞壁,获得原生质体。其原理是根据由纤维素酶、果胶酶和半纤维素酶配制而成的溶液对细胞壁成分的降解作用,而使原生质体释放出来。原生质体的产率和活力与材料来源、生理状态、酶液的组成,以及原生质体收集方法有关。酶液通常需要保持较高的渗透压,以使原生质体在分离前细胞处于质壁分离状态,分离之后不致膨胀破裂。渗透剂常用甘露醇,山梨醇,葡萄糖或蔗糖。酶液中还应含一定量的钙离子,来稳定原生质膜。游离出来的原生质体可用过筛一低速离心法收集,用蔗糖漂浮法纯化,然后进行培养。 三、实验用品 1、器材: 三角瓶、离心管、烧杯、200目滤网、解剖刀、长、短镊子、培养皿、滤纸、0.2μm滤膜、滤器、培养瓶、台式离心机、高压灭菌锅。 2、实验材料:菠菜叶片 3、试剂: (1)、酶解液成分如下: 纤维素酶(cellulase,Onozuka )2%; 果胶酶(13ectinase,Serva) 1 % (若用国产EA3-867纤维索酶,则果胶酶可省去。) ; 甘露醇0.6 mol/L ; CaCl2 0.05 mol/L ; MES 0.1%;调整 pH 5.8-6.2 (2)、0.2 mol/L 的CaCl2 四、实验方法 取菠菜幼嫩的叶片,洗净晾干切成细丝

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