【精品课件】植物组织培养第八章植物体细胞无性系变异
植物体细胞变异
changes may remain
through cell division
for the remainder of
the cell's life and may
also last for multiple
generations. However,
there is no change in
the underlying DNA
体细胞无性系变异： 体细胞培养的任何阶段所产生的变异（细胞，原生 质体，愈伤组织，再生植株等）的统称 。
5
3.体细胞无性系变异的主要表现
A 培养细胞的形态结构及生长能力的变化
不同的培养条件下棉花细胞的形态结构
6
B 细胞器官分化或体细胞胚胎发生能力的改变
长期继代培养容易导致植物愈伤组织丧失胚胎发生能力
19
7 DNA 甲基化变化与体细胞无性系变异
➢DNA methylation: Addition of a methyl group to the 5 position of cytosine pyrimidine ring or the number 6 nitrogen of the adenine purine ring . ➢This modification can be inherited through cell division. DNA methylation is typically removed during zygote formation and reestablished through successive cell divisions during development. ➢A crucial part of normal organismal development and cellular differentiation in higher organisms.
园艺植物育种学(9.1)--植物离体培养育种
园艺植物育种学—离体培养育种
第八章 植物离体培养育 种
第一节 植物离体培养的概念及应用 第二节 组织与器官培养 第三节 花药和花粉培养与单倍体育种 第四节 植物细胞培养及其突变体筛选 第五节 原生质体培养与体细胞杂交
园艺植物育种学—离体培养育种
第一节 植物离体培养的概念及其应用
三、植物离体培养在园艺植物育种中的应用 3 、获得体细胞杂种
通过原生质体融合途径可以部分克服有性 杂交种间的障碍，获得体细胞杂种。
不同种间、属间甚至科间通过该技术可以广 泛杂交，这对于无性繁殖的园艺植物具有更特殊的 意义。
对称融合、非对称融合。
园艺植物育种学—离体培养育种
第一节 植物离体培养的概念及其应用
一、植物离体培养的概念
植物离体培养（ Plant in vitro culture ）：即广义的植 物组织培养（ Plant tissue culture ），是指通过无菌 操作，将植物的组织、器官、细胞以及原生质体等 接种于人工配制的培养基上，在人工控制的环境条 件下进行培养，以获得再生的完整植株或生产具有 经济价值的其他生物产品的一种技术。是现代生物 技术的一个重要组成部分。
园艺植物育种学—离体培养育种
第二节 组织与器官培养
一、实验室 1 、无菌操作室 2 、培养室 3 、化学实验室、洗涤消毒室和细胞学实验室
园艺植物育种学—离体培养育种
第二节 组织与器官培养
二、培养条件 1 、培养基 2 、无菌操作 3 、培养的环境条件
园艺植物育种学—离体培养育种
第二节 组织与器官培养
二、培养条件 1 、培养基 种类：固体培养基 液体培养基 营养成分：无机成分、有机成分、天然复合物、
植物组织培养第8章突变体的诱导与选择
百万到千万个植物细胞。 与种子、芽体比较，细胞水平突变重复性、稳定
性好。 离体筛选的意义：
对农作物形状进行遗传改良；为细胞杂交和转基 因技术提供选择标记，如互补选择；对突变体细 胞进行遗传及生理代谢研究。
突变是遗传变异性的终极来源，它为种群变异提 供原材料。是体现生物多样性和适应多变环境的 重要方式。
Chal effand carlson（1975）进行了高赖氨酸水 稻突变体筛选的研究，采用甲基磺酸乙酯，S（2-氨乙基）-半胱氨酸为选择因子，得到的突变 体中，蛋氨酸含量增加14%；游离天冬氨酸增加 17%；游离异亮氨酸和亮氨酸比野生种增加4～8倍。
Hibberd等（1987）用高浓度苏氨酸和赖氨酸为选 择剂，得到了抗这两种氨基酸的玉米突变体，在 愈伤组织中，其苏氨酸比正常细胞高6倍，在种子 中提高75～100倍。
4 抗逆突变体
耐盐突变体的筛选是通过在培养基中加入高盐浓度，甚至 海水来进行的。在盐浓度逐渐增加的条件下，诱导并筛选 出耐盐的细胞系。
Dix和Steet（1975）利用加入NaCl的液体培养基，培养辣 椒和烟草，结果得到一种可在含1%～2% NaCl条件下生存 的抗盐突变细胞株，培养几代在回到含盐培养基中，仍具 有抗盐性。在抗盐细胞中游离脯氨酸积累量增加，表明脯 氨酸与植物抗盐性的关系。
植物细胞工程目前分为五个分支： 脱毒与快速繁殖。 细胞的大量培养。 体细胞杂交。 细胞遗传转化及产生转基因植株。 无性系变异与分离突变体。
前两者主要利用遗传自动调节，本身遗传潜力进行繁 殖；
后三者则主要利用遗传变异，创建新种质。
离体筛选的优点： 离体筛选突变体的可控程度高，便于进行定向选
植物组织培养 PPT课件
植物细胞全能性的发现和证实，为植物种质资源的长期保存开辟 了一条新途径。采用液氮超低温保存技术，能保持很高的存活率，并 且能再生出新植株和保持原来的遗传特性。如建立茎尖分生组织培养 物的超低温保存种质库，不仅可以防止种质的遗传变异和退化，而且 可以长期保存无病毒的原种。
• <6>植物组织培养与转基因技术的应用
试管苗大规模培养
• <2>目前进展较多的大概还有胚状体形成、离体胚培养、高频 再生系 统建立、药用植物细胞培养、染色体检测、抗性研究等， 随着与其他 学科的相互渗透，植物组织培养的前景也将越来越宽广
5.植物组织培养的应用现状
• <1>植物快速繁殖和无病毒种苗生产
目前，通过离体培养获得小植株并且具有快速繁殖潜力的植物已有 100 多科1000 种以上，有的已经发展成为工业化生产的商品。世界 上80% ～ 85% 的兰花是通过组织培养进行脱毒和快速繁殖的。利用 组织培养进行植物快速繁殖及无病毒种苗生产，不仅能够挽救珍惜濒 危物种，而且能够解决植物野生资源缺乏的问题。
植物组织培养
生命科学学院0802班梅定兰2008114010239
植物组织培养
1.植物组织培养技术的历史 2.植物组织培养的原理 3.植物组织培养技术的研究应用现状 4.植物组织培养技术存在的问题及对策
《体细胞无性系变异》课件
未来研究方向
在未来，研究人员将进一步探索体细胞无性系变 异的分子机制和应用领域。
总结
1 体细胞无性系变异的重要性
体细胞无性系变异在遗传学和分子生物学领域具有重要的理论和应用价值。
2 需要进一步深入研究和应用的方向
未来的研究应该聚焦于体细胞无性系变异的机制、调控以及在医学和农业领域的应用。
《体细胞无性系变异》 PPT课件
体细胞无性系变异是指体细胞中染色体在无性繁殖过程中发生的异常变化。 本课件将介绍体细胞无性系变异的概述、分类、诱发因素、检测和诊断、应 用以及体细胞无性系变异是指体细胞中染色体在无性繁殖过程中发生的异常变化。
为什么会发生体细胞无性系变异
应用
1
体细胞无性系变异在医学上的应用
体细胞无性系变异的研究为遗传疾病的治疗和基因编辑技术的发展提供了重要的依据。
2
体细胞无性系变异在农业上的应用
体细胞无性系变异的研究为改良农作物的耐性和产量提供了新的途径。
研究进展
相关学科的发展趋势
随着生物学和基因组学的进展，体细胞无性系变 异的研究正日益受到重视。
2 辐射
高能辐射，如X射线和γ射线，可能会导致细胞染色体的结构和数量异常。
3 病毒感染
某些病毒感染可能会引起细胞染色体的变异，以及遗传信息的改变。
检测和诊断
常用的检测技术
• 核酸杂交技术 • 染色体核型分析 • 荧光原位杂交技术
临床诊断应用
体细胞无性系变异的检测和诊断在遗传疾病的 预防和治疗中具有重要的意义。
体细胞无性系变异发生的原因可能涉及化学物质、辐射和病毒感染等多种因素。
分类
染色体数目变异
染色体结构变异
- 多染色体综合征 - 单染色体缺失 - 单染色体重复 - 倒位重组 - 染色体环形结构 - 染色体片段缺失或重复
植物组培
名词解释1植物细胞的全能性：是指每个具有完整细胞核的植物活细胞，含有该植物的全套遗传信息，具有在适宜条件下发育成完整植株的潜在能力。
2外植体：指从植物体上分离出来，用于离体培养的活的各类组织、器官或细胞。
愈伤组织：指在自然或人工培养条件下，植物组织和器官受到外界的机械损伤或物化因子的刺激，在伤口处的细胞脱分化，不断增殖形成的一团无序生长的薄壁细胞团。
3细胞的分化：指来源相同、遗传背景一致的细胞转变为形态、结构、功能和潜在发育方式都不同的细胞的过程。
4脱分化：指已经分化并具有一定功能的细胞或组织，逐渐丧失其原有的结构和功能，转变到分生组织状态，恢复分裂活性，形成胚性细胞或愈伤组织的现象。
5再分化：指脱分化后的细胞，由分生细胞或愈伤组织在特定的条件下，恢复细胞分化的能力，再形成另一种细胞、组织、不定器官或完整植株的过程。
体细胞胚：在植物离体培养过程中。
由单个的非合子细胞经分裂、分化二形成的类似合子胚的结构，可来源于单个的体细胞、生殖细胞或原生质体。
6极性：是指植物细胞的器官、组织甚至单个细胞中不同轴向上存在的形态结构及生理生化上的差异。
7人工种子：将植物组织培养中产生的体细胞胚胎或芽珠等包埋在人工胚乳和人工种皮里，制成的具有播种功能、类似天然种子的颗粒。
8微繁殖：又称无性繁殖或离体快繁。
是指在离体条件下，将来自优良植株的茎尖。
腋芽、叶片、鳞片等器官。
组织和细胞进行无菌培养，经过不断地切割和重复培养使其增值并再生形成完整植株，在短期内获得大量遗传均一的个体的方法9繁殖系数：表示植物增值的快慢。
即经过一次增殖培养或在一定时间内有一个繁殖体所增殖获得的总繁殖体数后苗数10玻璃化：又称超水化作用，是离体培养过程中试管苗发生的形态生理和代谢异常的现象。
11褐变：是指在组织培养中由于材料被切割而使多酚氧化酶活化将组织中的酚类物质氧化形成的醌类物质，并向培养基中扩散。
抑制培养物生长甚至导致死亡的现象12茎尖分生组织：指茎尖最幼龄叶原基上方的由2-3层分生细胞组成的很小区域，一般最大直径不超过0.1mm长度约为0.25mm13不定芽：凡从叶、根、或茎节间等通常不形成芽的部位生出的芽，则统称为不定芽14植物体细胞无性系变异：指由离体培养条件下获得的培养物或再生植株中所产生的变异（包括形态、生理生化、育性、抗性等方面）。
植物组织培养【优质PPT】
2021/5/27
26
2、植物组织培养技术的初步形成（1930-1960年）
1933年，我国植物生理学家李继侗培养银杏胚胎，并发现银杏胚乳提取 液可促进离体胚的生长。
1937年，White发现B族维生素对离体根培养的重要性。并指出IAA对植 物生长发育的控制起重要作用。
1937,1938年，Gantheret在培养基中加入上述生长因子，使得柳树形成层 诱导形成的愈伤组织连续生长。Nobecomt对烟草种间杂种茎段的形成层细 胞培养也得到了类似的结果。
（3）液体培养(Liquid Culture)：震荡、旋转或静置培 养。
2021/5/27
16
固体培养： 液体培养
2021/5/27
17
三、植物组织培养技术的理论基础
植物细胞的全能性(Plant cellular totipotency）
从理论上讲，植物体的每个生活细胞都具有该 植物体的全部遗传信息，在特定的离体培养条件 下，具有发育成完整植株的潜在能力。
2021/5/27
28
3、植物组织培养技术的发展（1960年以后）
1960年，Morel利用兰花茎尖培养对兰花进行营养繁殖；
1962年，Murashige和Skoog开发出最著名的Murashige和Skoog培养基 （MS基本培养基），并被后来广泛采用的基本培养基。
1964年，印度人Guha和Maheshwari利用曼陀罗花粉培养获得第一例 单倍体植株。从而开辟了单倍体育种技术。
细胞团培养
茎尖分生组织培养 原生质体培养
2021/5/27
4
矮牵牛茎尖离体培养培养
2021/5/27
5
2021/5/27
大蒜根尖培养及植株
植物体细胞无性系变异及其育种上的应用
植物体细胞无性系变异及其育种上的应用在Schleiden和Schwann的细胞学基础上，1902年德国Haberlandt提出植物细胞具有全能性（totipotent）的理论，直到二十世纪四十年代，组织培养得以建立。
经众多科学家和学者的不断努力，植物组织培养技术得以完善，被应用于植物生产的众多领域。
植物组织培养（plant tissue culture）是指植物的一个细胞、器官或组织，在无菌条件下，经人工培养，使其最终形成完整的新植株的过程。
虽然植物细胞、器官或组织具有分化成完整的植株的能力已广为人知，但是在未来的几十年里，这仍然被视为科学界的重大问题之一[1]。
1980年，Shepard等[2]发现利用可无性繁殖的植物——马铃薯（Solanumtuberosum）栽培品种“Russet Burbank”的叶肉原生质体培养，可获得突变频率较高的突变体。
随后，Larkin和Scowcroft[3]将这种现象命名为体细胞无性系变异（somaclonal variation）来描述植物细胞组织培养过程中的再生细胞存在的大量变异现象，为体细胞无性系的筛选和新变异来源做了铺垫。
目前，对于体细胞无性系变异的研究已有很多，但仍有许多没有研究清楚的地方，有待后人在这一方面做出更多贡献，并大规模推广应用。
1.体细胞无性系变异的遗传基础体细胞无性系变异是具有遗传基础的，具体表现在染色体变异、基因突变以及转座子激活等方面[4]。
在水稻[5]、小麦[6]和大蒜[7]等植物愈伤组织培养过程中，均发现了染色体数目倍性变异的现象；组培大蒜愈伤组织[8]，再生黑麦根尖细胞[9]，均发现其中发生了不同类型的染色体结构变异。
袁云香等[10]用含Ac/Ds转座元件的愈伤组织组培，结果6%的再生植株仅含Ac，而Ds因切离而丢失，表明组织培养可获得突变体。
此外，组织培养还会造成植物DNA甲基化的变异，经组织培养的香蕉[11]和豌豆[12]等，研究表明其DNA甲基化水平上升；而在大豆[13]、大麦[14]和草莓[15]上发现，DNA甲基化水平降低。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第三节 细胞无性系变异机理
1. 预先存在的变异表达 2. 染色体数目 3. 点突变 4. 体细胞染色体交换及姐妹染色体交换 5. DNA复制和缺失 6. 转座子的活化 7. DNA甲基化 8. 胞质DNA的改变 9. 外遗传变异
第四节 在育种中的应用
◆改良作物品种、拓宽种质资源 • 利用无性系变异改良定型小麦品种的研究 • 体细胞无性系变异技术在园艺植物育种中的
继代
悬浮
3、将愈伤组织在液体培养基中培养， 建立悬浮培养物
摇床用于振荡
优点：细胞团成小细胞团 或单细胞；在培养基中均 匀分布；有空气交流。
愈伤组织培养 悬浮细胞培养
第二节 影响细胞无性系变异的因素
●外植体 ●物种和基因型
低频变异 高频变异 ●培养基 1. 2，4—D 2. 细胞分裂素 3. 生长素和细胞分裂素的组合 ●继代培养时间
小 麦
● 染色体变异
• 植物细胞染色体在愈伤组织阶段稳定性差。 • 通过愈伤组织再生植株的根尖细胞学研究来
证明 • 在许多作物中展开，以小麦，马铃薯的研究
最为深入。
◆ 染色体变异的类型
1. 数目变异：由整倍体变异为非整倍体， 或出现异源双二倍体
2. 结构变异 • 缺失 • 互换 • 倒位 • 易位
缺失
倒 位
易 位
◆体细胞无性系变异体的筛选
●在个体水平上
●在细胞水平上
步骤：
●起始材料的选择
外植体
愈伤组织
悬浮培养
●突变株的选择
1）培养细胞的种类
2）突变细胞的选择方法
小细胞团
单细胞
外植体
步骤：
1、诱导产生愈伤组织； 2、愈伤组织反复继代，使 组织不断增殖，提高愈伤 组织的松散性；
愈伤 组织
第八章
植物体细胞无性系变异
本章内容提要：
• 变胞无性系变异的机理 • 在育种中的应用
第一节 体细胞无性系变异
◆定义：指培养物在培养阶段发生变异，进而导
致再生植株亦发生遗传改变的现象。（广泛存在， 特别是存在于体细胞胚和器官发生途径）
◆变异类型：
应用 ◆加强外源基因向栽培中渗透
• 作业：
• 1、回去复习本章书上内容。 • 2、细胞无性系变异含义，其机理是什么？ • 3、细胞无性系变异的缺点和优点，有什么
利用价值。
1. 形态特征 2. 生长习性 3. 抗性 4. 染色体变异
◆举例：
● 甘蔗体细胞再生植株中出现的变异 • 形态特征变异； • 生长习性变异； • 抗性的变异。 ● 马铃薯体细胞无性系变异有： • 形态特征变异； • 生长习性变异； • 抗性的变异。 ● 禾谷类作物
见书本143页 表8—1
山杜英无 性系选育 试验