細胞全能性及其應(yīng)用

細胞全能性及其應(yīng)用第1頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月什么是細胞全能性？什么叫人工種子？人工種子具有哪些特點？內(nèi)容簡介2第2頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月一、細胞全能性（Totipotency）指細胞能夠發(fā)展成為一棵完整植株的能力細胞學說：細胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位遺傳學理論：每一個細胞都具有生物體全部的遺傳物質(zhì)基于：3第3頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月PlantSeedsAplantseedconsistsofanembryoanditsfoodstore(endosperm),surroundedbyaseedcoat(testa).Theseedensuresthatthenextgenerationofplantsexists.TheembryoTheembryoismadeupofoneortwocotyledonsattachedtoacentralaxis.Theupperpartoftheaxiscontainsaplumuleatitstip.Theplumulegrowsintotheshootsystem.Thelowerpartoftheaxisconsistsofthehypocotylandaradicle.Theradiclegrowsintotherootsystem.TheendospermTheendospermisthefoodreservethattheembryousesduringtheearlystagesofgermination.Beforetheembryoisabletoproduceitsownfoodthroughphotosynthesis,theendospermprovidesvitalnutrientstotheembryo.ThetestaThetestaprotectstheembryofrominjuryanddryingout.Italsomakessurethattheembryoremainsviablebeforegermination.Asgerminationoccurs,waterisabsorbedandtheseedcoatbreaksallowingtheradicletofirstemergefromtheseed.二、人工種子(Syntheticseeds)4第4頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月將組織培養(yǎng)產(chǎn)生的體細胞胚或不定芽包裹在能提供養(yǎng)分的膠囊里，再在膠囊外面包上一層具有保護功能和防止機械損傷的外膜，形成一種類似于自然種子的結(jié)構(gòu)。1、基本概念5第5頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月Intheproductionofartificialseeds,anartificialendospermcanbecreatedwithintheencapsulationmatrix.Theencapsulationmatrixisahydrogelmadeofnaturalextractsfromseaweed(agar,carageenanoralginate),plants(arabicortragacanth),seedgums(guar,locustbeangumortamarind)ormicrorganisms(dextran,gellanorxanthangum黃原膠.).Thesecompoundswillgelwhenmixedwithordroppedintoanappropriateelectrolyte(coppersulphate,calciumchlorideorammoniumchloride).Ionicbondsareformedtoproducestablecomplexes.Usefuladjuvantssuchasnutrients,plantgrowthregulators,pesticideandfungicidecanbesuppliedtotheplantpropagulewithintheencapsulationmatrix.Inmostcases,asecondcoatcoveringtheartificialendospermisrequiredtosimulatetheseedcoat..AdvantagesofartificialseedsArtificialseedshavethepotentialforprovidinganinexpensiveplantdeliverysystem.Theprocessofplantingcanbeeasilymechanisedandthisallowsthedirectdeliveryoftissueculturedplantpropagulestothefield.Italsoprovidesrapidbulkingupfortheproductionofindividualgeneticallyengineeredplants.6第6頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月ArtificialSeedsConceptArtificialseedswerefirstintroducedinthe1970sasanovelanaloguetotheplantseeds.Theproductionofartificialseedsisespeciallyusefulforplantswhichdonotproduceviableseeds.Itrepresentsamethodtopropagatetheseplants.Artificialseedsaresmallsizedandthisprovidesfurtheradvantagesinstorage,handling,shippingandplanting.Whatmakesanartificialseed?Artificialseedscanbeproducedbyencapsulatingaplantpropaguleinamatrixwhichwillallowittogrowintoaplant.Plantpropagulesmayconsistofshootbudsorsomaticembryosthathavebeengrownasepticallyintissueculture.Inculture,theseplantpropagulescaneasilygrowintoindividualplantsaswehavethecapacitytocontrolitsgrowthusingchemicalsprovidedintheculturemedia.7第7頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月體胚膠囊外膜人工種子示意圖8第8頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月2、人工種子的特點（8）可以固定雜種優(yōu)勢；解決部分名貴植物自然繁殖難的問題；可以迅速繁殖生物工程產(chǎn)生的新材料；在包裹材料中，可以加入農(nóng)藥化肥激素等；可以產(chǎn)生無毒苗，用于脫毒；批量生產(chǎn)、成本低、發(fā)芽率和生長速率一致；體積小、運輸方便；可以直接播種和機械化操作9第9頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月3、人工種子概況1978年，Murashige提出人工種子的設(shè)想1984年Redenbaugh制造出第一批人工種子中、美、日、法等國從事相關(guān)研究10第10頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月中國人工種子研究情況復旦大學：1988年，研制芹菜和水稻人工種子成功北京大學：高營養(yǎng)胡蘿卜人工種子中山大學：轉(zhuǎn)基因植物人工種子中科院遺傳所：橡膠樹人工種子中科院植物所：體胚同步化研究北京農(nóng)大：體胚發(fā)生的生理生化研究11第11頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月4、人工種子研究存在的問題如何得到同步化的體胚或不定芽選擇合適材料作為體胚的包裹劑膠囊里外，加入合適的物質(zhì)數(shù)量多、質(zhì)量高、出苗速率整齊一致不損害體胚，有利于體胚的發(fā)芽、生長，經(jīng)得起加工、貯藏和運輸使人工種子防腐、防干，使體胚正常生長12第12頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月5、人工種子研制的程序選擇外植體并消毒誘導愈傷組織誘導產(chǎn)生體細胞胚體胚加到含1/2MS和2%-4%藻酸鈉溶液中滴球法制備人工種子13第13頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月1。Shootbudscutfromshootculturescanbeusedforartificialseedproduction.Theyarecutto2-3mminsizeandplacedintheencapsulationmatrixSomaticembryosformedfromculturedplantpartsareidealforartificialseedproduction14第14頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月3。Theshootbudorsomaticembryoisdroppedintothecomplexationsolutionandacapsuleisformedandallowedtoharden.Capsulehardnesscanbecontrolledbytheconcentrationofthecomplexationsolutionandthecomplexationtime.Sizeofthecapsuleisdeterminedbythesizeoftheshootbudorsomaticembryoandtheinnerdiameterofthepipetteused2。Usingasterile10mlpipette,theshootbud/somaticembryoisdrawnupwithsomeencapsulationmatrix.15第15頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月5-1、高質(zhì)量體胚的誘導影響因素外植體的選擇激素調(diào)控在產(chǎn)生體胚中的作用氮和氨基酸對體胚形成的影響天然提取物不同部分外植體產(chǎn)生愈傷組織分化能力不一樣2，4-D、KT、NAA、BA、ABA對體胚形成有一定作用，但不同作物所要求的濃度不一樣銨態(tài)氮（硝酸銨、氯化銨）和有機氮有利于體胚誘導椰子乳汁、YE、CH、植物的傷流液有利于體胚形成16第16頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月5-2、高質(zhì)量體胚的選擇體胚發(fā)生過程與合子胚相似，經(jīng)過原胚、心形胚、魚雷形胚、子葉（成熟）胚等階段球形胚心形胚魚雷胚子葉胚17第17頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月作為人工種子包裹的材料心形胚魚雷胚子葉胚18第18頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月選擇同步化體胚的方法手工選擇法過濾篩選法滲透壓分選法胚性細胞分級儀分離19第19頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月5-3、用藻酸鈉包裹體胚的方法無菌操作，將體胚懸浮于2%-3%的藻酸鈉溶液中；滴球法制作人工種子，0.1MCaCl2作為凝固劑；用無菌水沖洗人工種子2-3次；在無菌條件下，在1/2MS上發(fā)芽、轉(zhuǎn)換，或用外膜材料進行進一步的包裝20第20頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月愈傷組織在誘導培養(yǎng)基上產(chǎn)生體胚體胚懸浮于2%-3%藻酸鈉中藻