植物原生质体培养方法
植物原生质体培养(PPT)

杨树原生质体培养植株再生
Liquid MS+5 M 2,4-D;
MS+10 M KT or 1 M TDZ.
杨树原生质体培养植株再生
1/2 MS
原生质体的培养方法
•1. 液体浅层培养
将含原生质体的培养液倒入培养皿底部, 使其成一薄层,封口后进行培养。
含原生质体的液体 培养基
特点: 操作简单,对原生质体的损伤小; 容易添加新鲜培养基和转移培养物;
材料与酶解液的比例:2-10g/100ml酶 解液。
一般在25±2℃、黑暗中酶解,期间轻 轻摇动几次,或放在50rpm的摇床上。 酶解时间因材料而异,2小时~十几小时。
苜蓿叶片的酶解法分 离原生质体
三、原生质体的收集与纯化
1. 过滤:酶解结束后,将酶解物通过孔径为2080µm的不锈钢筛网过滤,除去未被酶解的组 织块和细胞团。
苜蓿叶片原 生质体的纯 化
完整的原生质体
5. 收集原生质体:
完整的原生质体
四、原生质体活力的测定
原生质体活力的高低对后来的原生质 体培养和融合影响极大。原生质体分离 过程中的任何一个步骤都会影响到原生 质体的活力,因此,必须十分小心。测 定原生质体活力的方法常用荧光素双醋 酸酯(FDA)染色法。
2. 离 心 : 滤 液 转 到 离 心 管 中 在 50×g 下 离 心 5min。
3. 反复洗涤:离心结束后,弃去上清液,用培 养基和原生质体洗液重新悬浮沉淀的原生质 体,再离心。如此反复2-4次,就可以将残留 的酶液去掉。
4. 纯化:用含高浓度(21%)蔗糖的培养基进 行离心、纯化,完整的原生质体漂浮在上清 液的上部。
一、 材料的选择
用于分离原生质体的植物材料应是细胞分 裂旺盛的材料,如幼嫩小苗的根、胚轴、子
植物原生质体培养及细胞融合

柱花草
第二节 植物细胞融合(体细胞杂交)
体细胞杂交(Somatic cell hybridization):
通过物理或化学的方法使原 生质体融合,通过培养获得 具有双亲遗传物质的后代。 也叫做原生质体融合 (protoplast fusion)。
诱导融合有:物理方法和化学方法
1、物理方法
利用离心、振动、电刺激等物理方法促使原生质体融合。
电融合(Electrofusion): 1)微电极控制仪:两个微电极尖端,同时与两个靠近的原生
质体表面接触,用5~12μA电波1~5ms(毫秒)。原生质 体发生暂时收缩,引起了原生质膜状态暂时变化,从点连到 面再到形成球形融合体约需要20~30min。
2、原生质体培养的意义
① 比较容易摄取外来的遗传物质(壁中有活性很强的核酸 酶)—研究植物原生质体培养和再生植株技术,有可能采 用细胞遗传工程的方法培育出新品种。
② 便于进行细胞融合,形成杂交细胞—可广泛地重组植物 界优良遗传性状,创造新物种和新品种(如能固N的禾本 科植物,高光效植物,高抗植物)
离(细胞失水),原生质体收缩成球状; ②破碎组织,从伤口处可释放出完整的原生质体。
最早在19世纪末,利用机械法分离藻类原生质。 缺点:获得的原生质体少、产生的原生质体的细胞类型受到限制。
一般取材局限于具有液泡化程度较大的细胞或长形细胞的组织。 但可避免酶制剂对原生质体的某些破坏作用(优点)。
液 泡
使原生质体处于固定位置,避免了原生质体的漂浮游动,有利于对 单个原生质体的细胞壁再生及细胞团形成的全过程进行定点观察。
植物原生质体培养

第六章:植物原生质体培养请问同学们你知道哪些植物育种的方法?(杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种、基因工程育种、植物组织培养、植物体细胞杂交、动物细胞核移植等。
)自1999年11月20日中国的神舟飞船首飞获得成功后,2012年6月16日18时许中国的载人航天飞船“神舟九号”发射成功,6月29日10时许,神九载人飞船返回舱在内蒙古主着陆场安全着陆,这次发射验证了空间交会对接技术,首次实现地面向在轨飞行器进行人员和物资的往返运输与补给,我国的载人航天工程的“空间实验室”工程有望实现。
2002年12月30日凌晨“神舟”四号发射升天,一起带入太空的还有一批特殊的乘客——100粒牡丹花种子。
有着“牡丹城”之称的洛阳,将牡丹种子送上太空进行育种,是洛阳城“牡丹战略”的一个重要组成部分。
经过太空环境的各种重粒子、强辐射等作用,相当一部分种子的性状会发生较大的变异,也许牡丹花开的会更大更鲜艳。
“神舟四号”共搭载了几百种的植物种子、组织胚胎试管苗、生物菌种等。
此外,太空环境还是一个微重力环境。
中科院(上海生命科学研究院植物生理生态研究所和中科院上海生物化学细胞生物学研究所)的科研人员,分别将精心培育了10年的不同品系的烟草细胞,小白鼠淋巴细胞和骨髓瘤细胞也带入太空,进行了太空细胞电融合实验(由于重力沉降现象消失,不同的细胞更容易融合,提高融合率和细胞存活力),以期获得新品种。
这就是这则新闻提到的动植物细胞举行的“太空婚礼”。
自然条件下,植物间遗传物质的交换可以通过有性生殖来实现,保持物种稳定性的同时,也推动了物种的进化。
但物种间存在的生殖隔离,制约了物种间的遗传信息的交换和整合,也限制了通过杂交进行的作物遗传改良。
因此,人们就想方设法,从其它的途径寻找突破口。
细胞融合技术为克服这一障碍提供了一条新的途径。
而植物细胞是有细胞壁包裹的,实现细胞融合,首先要突破细胞壁的障碍。
6.1 原生质体的概念和研究进展6.1.1原生质体的概念原生质体(protoplast):我们把除去细胞壁、裸露的、有生活力的原生质团或是说一个被质膜所包围的裸露细胞,称为原生质体。
实验五植物原生质体的分离和培养

实验五植物原⽣质体的分离和培养实验四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。
第八章植物原生质体培养

一、原生质体的分离 二、原生质体的纯化 三、原生质体的培养方法 四、影响原生质体培养的因素 五、原生质体再生
原生质体: 原生质体:指脱去植物细胞壁 后裸露的、有生活力的原生质团。 后裸露的、有生活力的原生质团。 和植物正常细胞相比,除了没有细 和植物正常细胞相比, 胞壁外,具有活细胞的一切特征。 胞壁外,具有活细胞的一切特征。
封口后,离心, 封口后,离心,原生质体漂浮在上面
用吸管收集原生质体液面, 用吸管收集原生质体液面,放入液体培养基 或甘露醇悬浮洗涤原生质体2-3次 或甘露醇悬浮洗涤原生质体 次
将原生质体悬浮在液体培养基中备用
漂浮法的优点: 漂浮法的优点:原生质体纯度高。 缺点:原生质体收率低。 缺点:
3、不连续梯度法 、
(2)酶分离法 )
两步法: 两步法:
果胶酶处理材料
优点:
所获得的原生质 体均匀一致、 体均匀一致、质 量好; 量好;
游离出单细胞
纤维素酶处理单细胞
缺点:
操作复杂, 操作复杂,已被 淘汰。 淘汰。
分离出原生质体
一步法
外植体
酶液配制:注意纤维素酶、 酶液配制:注意纤维素酶、果胶酶和渗 透压稳定剂(甘露醇)的配比及pH 透压稳定剂(甘露醇)的配比及 酶液离心 过滤灭菌后-20℃ 过滤灭菌后 ℃保存 外植体放入酶液, 外植体放入酶液,真空泵抽引渗透处理 26℃摇床振荡2-8小时 ℃摇床振荡 小时
3、原生质体的分离方法 、
首先对外植体进行预处理,有两种方法: 首先对外植体进行预处理,有两种方法:
低温处理:外植体放在4℃下,黑暗中1-2天。 外植体放在 ℃ 黑暗中 天 等渗溶液处理:外植体放在等渗溶液中数小时。 外植体放在等渗溶液中数小时。
植物原生质体培养的技术流程

植物原生质体培养的技术流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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原生质体培养方法和再生植株的遗传与变异

压,否则细胞团不会继续生长。待 小愈伤组织长至1 -2mm时,应及时
转移至固体培养基使其进一步生长
4.植株再生
原生质体培养再生的愈伤组织可直接转移到分化培养基,一步成苗 (器官发生)。愈伤组织也可通过体细胞胚发生,先形成胚状体,再 诱导生芽、生根。不同植物种属,其再生方式不同
供体细胞的分化程度:同一个基因型的植株生长在不同的环境条件下,其 生理状态会有改变。供试植株最好生长在控制条件下,以提高原生质体的细 胞分裂频率和再生能力,并且可提高实验重复性
柑橘:叶肉原生质体无论单独培养还是共培养均不能再生,只有胚性愈伤 组织来源的原生质体才能再生
起始培养密度与培养基
–起始培养密度:适宜密度为1-5×105/ml –培养基激素水平:柑橘不添加外源激素,也可再生 –培养基营养成分完全性:越丰富越好
仙客来原生质体的再生
香蕉原生质体再生—Assani等2006 看护培养
Sugarbeet (糖 甜菜)callus and protoplast regeneration
影响原生质体培养的主要因素
基因型
– 番茄与秘鲁番茄有性杂交后性状分离的遗传分析表明,其愈伤组 织再生能力受2个显性基因决定(Koornneef等1987)。Cheng和 Veilleux(1991)对芙薯(S. phureja)原生质体培养能力进行遗传 分析,证明从原生质体培养到形成愈伤组织受2个独立位点的显性 基因控制(Cheng等1991)
• 变异程度的大小与起始材料及培养过程中产生的 变异有关
• 原生质体再生植株变异可为体细胞遗传学研究和 品种改良提供有益的材料
• 从原生质体培养再生植株已选育一些新品种(体细
胞突变育种)
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/LKH2PO410mmol/LCaCl2·2H2O pH6.8—7.040% PEG (MW 1500-6000)0.3 mol/L葡萄糖3.5mmol/L CaCl2·2H2O0.7mm0l/L KH2PO427.2 mg/L KH2PO4101.0 mg/L KNO31480.0 mg/L CaCl2·2H2O246.0 mg/L MgSO40.16 mg/L KI0.025 mg/L CuSO413% W/V甘露醇pH 6.0(4)20%蔗糖溶液(5)黄瓜种子萌发与生根培养基(固体):1/2MS(注:MS无机成份减半,蔗糖0.2%,琼脂0.7%)(6)黄瓜原生质体形成愈伤组织培养基(固体和液体):MS+0.05mg/L NAA+1mg/L BA(MS成份见 )(7)黄瓜原生质体愈伤组织分化培养基(固体):MS+5mg/L NAA(8) 无菌蒸馏水(9) 0.1% HgCl2注:以上(1)-(4)溶液均要用孔径0.2μm滤膜过滤以除去细菌。
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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,
再在其上进行原生质体的液体浅层培养, 这是目前广泛应用的培养方法之一, 有利于固体培养基中的营养成分(或细胞有用代谢物) 缓慢地向液体培养基中释放, 以补充培养物对营养的消耗, 同时培养物所产生的有害物质也可被固体培养基吸收。
在固体培养物中加入吸附剂如PV P、活性碳, 则更有利于培养物的生长。
刘培等比较4 种不同培养方法对紫草原生质体的影响, 发现双层培养法最有利于紫草细胞生长,并成功进行了单细胞克隆的筛选。
由双层培养法引伸的看护培养(N urse culture) 又叫饲喂层培养(The feeder layer technique) 是将原生质体与其同种或不同种的植物细胞共同培养以提高其培养效率的一种方法, 主要适用于低密度原生质体培养, 融合细胞的筛选和原生质体培养不易成功的植物,如禾本科、豆科植物的原生质体。
此方法是将看护细胞包埋于琼脂或琼脂糖的培养基中, 在上面铺上聚脂纤维或硝酸微孔滤膜, 再将靶原生质体的液体培养液置于其上进行培养。
2. 3. 2 琼脂岛培养法(A grose island culture)
此方法由Sh illito 等于1983 年开创的“念球培养法”衍生改进而来, 也是目前广泛使用的有效的原生质体培养方法。
此方法是将悬浮于液体培养基中原生质体与琼脂糖混合, 用滴管将混合液滴于器皿底部, 待其凝固后再滴加适量液体培养基(多少一般以刚刚浸没琼脂小岛为标准)。
用这种方法可以在摇床上旋转以增强通气状况,并通过定时更换液体培养基以及调整液体培养基的渗透压促进其进一步的生长和发育。
这种方法由于改变了培养物的通气和营养环境, 从而促进了原生质体的分裂及细胞团的形成。
此种方法的缺点是更换液体培养基过频时很容易造成污染, 更换培养基的不同间隔天数对原生质体生长发育也有很大的影响。
3 提高原生质体培养质量的一些常见方法
1) 选择适当的外植体 一般选取生长活跃的部位如分生组织、子叶、茎端等或者有胚性愈伤组织。
2) 预处理 酶解的原生质体如果预先质壁分离,植板率将有所提高, 其原因在于质壁分离时, 原生质体的收缩封闭了胞间连丝, 避免了细胞内容物的流失。
3) 褐变的防止 原生质体早期阶段的培养是遭受机械或生理损伤的植物细胞完成其自身修复的过程,因此原生质体耐受损伤及自身修复能力的大小是决定其能否培养成功的主要因素, 所以, 原生质体培养过程中常出现的现象之一即培养物发生褐变。
一般采用的方法是在培养过程中加入抗氧化剂如V c、A SA 和GSH等或吸附剂PV P 及活性碳或不断更换新的培养基。
4) 不断发展新的培养方法 原生质体培养方法层出不穷, 以上介绍的只是几种常用的方法, 近年来, 不同的研究工作者用了不同的方法, 也产生了很好的效果, 如陈喜文等的海藻酸钠包埋培养, 李名扬等的琼脂糖薄层培养。
4 结束语
原生质体培养方法作为关键的一环, 已愈来愈引起人们广泛的重视, 其总体思路主要围绕以下几个方面展开: 1) 避免原生质体在培养过程中受到机械或化学伤害; 2) 使原生质体处于最佳的营养吸收状态; 3) 多种培养方法相结合。
目前, 原生质体培养方法日臻完善, 为其广泛用于遗传转化、作物改良、生长分化及高产次生代谢物细胞株的筛选打下了坚实的基础。