园艺植物生物技术理论课教案

园艺植物生物技术理论课教案内容摘要：

tagens (carcinogens) – Many different chemicals ? Most are highly toxic, usually result in point mutations （（ 二二 ）） 组组 织织 培培 养养 过过 程程 变变 异异 的的 利利 弊弊 与与 利利 用用 ? Advantages – Screen very high populations (cell based) – Can apply selection to single cells ? Disadvantages – Many mutations are nonheritable – Requires dominant mutation (or double recessive mutation)。 most mutations are recessive ? Can avoid this constraint by not applying selection pressure in culture, but you loose the advantage of high throughput screening – have to grow out all regenerated plants, produce seed, and evaluate the M2 ? Alternative: perform on haploid cell lines Disease Resistant Success using Somaclonal Variation 第第 五五 节节 几几 种种 组组 织织 培培 养养 技技 术术 在在 园园 艺艺 中中 应应 用用 一一 胚胚 培培 养养 （（ Embryo Culture）） （一） Embryo Culture as a Source of Geic Variation ? Rescue F1 hybrid from a wide cross ? Overe seed dormancy, usually with addition of hormone to media (GA) ? To overe immaturity in seed – To speed generations in a breeding program – To rescue a cross or self (valuable genotype) from dead or dying plant ? Hybridization – Can transfer mutant alleles between species 12 – Can introduce new geic binations through interspecific crosses ? Polyploidy – Can bine embryo culture with chromosome doubling to create new polyploid species (allopolyploidy) ? Embryo culture developed from the need to rescue embryos (embryo rescue) from wide crosses where fertilization occurred, but embryo development did not occur。 ? These techniques have been further developed for the production of plants from embryos developed by nonsexual methods (haploid production discussed later) （（ 二二 ）） 胚胚 抢抢 救救 （（ Embryo Rescue Process）） ? Make cross between two species ? Dissect embryo (usually immature) – The younger the embryo, the more difficult to culture ? Grow on culture medium using basic tissue culture techniques, use for breeding if fertile ? Many times, resulting plants will be haploid because of lack of pairing between the chromosomes of the different species – This can be overe by doubling the chromosomes, creating allotetraploids – Polyploids are another source of geic variation → （（ 三三 ）） 幼幼 胚胚 离离 体体 培培 养养 的的 生生 长长 发发 育育 方方 式式 (embryonal development)： (early mature sprouting) （（ 四四 ）） 胚胚 抢抢 救救 应应 注注 意意 的的 几几 个个 因因 素素 1 培养时期 自养（ autotrophy） ? 异养（ heterotrophy） 活体内胚 带胎座的胚珠 胚珠 退化或败育胚 2. 培养基和培养条件 3. 碳水化合物 4. 激素种类和水平 5. 温度 两步培养法 二二 胚胚 乳乳 培培 养养 （（ Endosperm culture）） （一） 概况 ： 胚乳培养始于 1933年 ， 进行玉米胚乳培养。 胚乳培养研究主要集中探讨以下问题 ： 胚乳细胞全能性：在离体培养条件下，胚乳细胞是否与其它体细胞和花粉一样，具有全能性而再生植株。 多数被子植物胚乳是三倍体，能否通过胚乳培养获得三倍体植株而得到无籽结实；通过 胚乳培养，探索改良农林、园艺植物三倍体育种技术的可能性。 研究离体培养条件下胚和胚乳的关系。 迄今已有 40多种植物进行胚乳培养。 苹果、柚、甜橙、檀香、枸杞、猕猴桃、玉米、大麦、小黑麦、水稻、马铃薯、梨、核桃等胚乳培养再生了植株。 三 花药和花粉培养 （（ 一一 ）） 图图 示示 流流 程程 （二） Anther/Microspore Culture Factors ? Genotype – As with all tissue culture techniques 13 ? Growth of mother plant – Usually requires optimum growing conditions ? Correct stage of pollen development – Need to be able to switch pollen development from gametogenesis to embryogenesis大多数园艺作物花粉培养适宜的时期为盛花期、处于单核中期至晚期的花粉 （ 单核靠边期 ） ? Pretreatment of anthers – Cold or heat have both been effective ? Culture media – Additives, Agar vs. ?Floating? （（ 三三 ）） 花花 粉粉 培培 养养 方方 法法 有二种方法， ? 一种是将接种的花药在培养基上预培养数天，然后将花粉分离出来进行悬浮培养，小孢子便可以启动发育； ? 另一种 取出经消毒处理的花蕾中的花药，放在加有 4～ 5ml的液体培养基的小烧杯中。 用玻棒或镊子挤压花药，使花粉从花药中释放出来。 再根据不同植物花粉粒的大小，选用孔径大小合适的尼龙网（孔径 20～ 60μ m） 过滤，除去药壁组织。 过滤后的花粉液再经低速离心（ 100～ 160r/min） 3min， 将沉淀用新鲜培养期稀释，重复两 次，可得到较纯净的花粉群体。 然后将花粉进行悬滴培养和液体浅层培养。 （（ 四四 ）） 花花 粉粉 培培 养养 的的 培培 养养 基基 ? 基本培养基 MS、 Nitsch、 White和 N NLN、 B5等，其中花粉培养以 MS、 Nitsch或 White最为常用 ? 碳源 以蔗糖效果较好，一般花药培养蔗糖浓度为 6%～ 10%，花粉培养则要求 13%左右，不同植物种类品种所需蔗糖浓度有些差异。 ? 生长素和细胞分裂素比较常用，一般低浓度的生长素类物质可提高胚状体的诱导率而高浓度则易使胚状体发生愈伤组织化和使单细胞倍性复杂化。 作业布置； ? 概念： 组织培养、体细 胞无性系变异、外植体、愈伤组织、胚状体、细胞全能性、离体保存等 ? 简答题： ? 简述组织培养室的基本设施； ? 简述培养基配制的基本流程、应注意哪些方面。 ? 简述组织培养技术主要有哪些应用。 课后自我总结分析 该章是本课程的重点，是同学们毕业后可以应用的最基础技术；除技术外，同学们对基本建立起一个组培实验室也很有兴趣。 注：板书设计可在授课进程中直接用横线、浪线等标示出。 14 华中农业大学教案（课时备课） 第 67 次课 4 学时 课目、课题 （章节） 第 三章 原生质体培养与体细胞融合 主要 参考资料 ? 邓秀新 胡春根主编 园艺植物生物技术 高等教育出版社 2020。 ? 植物生物技术导论 (许亦农 麻密 译 ) 化学工业出版社 ? 肖尊安 植物生物技术 化学工业出版社 教学目 的 和要求 通过本次学习，要求同学们掌握原生质体操作的意义、基本步骤及应用，体细胞杂交的概念、融合方法方式、在育种中的应用。 重 点 难 点 原生质体分离培养步骤、主要应用；原生质体培养方法。 原生质体融合方法 /方式、主要应用；体细胞杂种的遗传鉴定。 教学进程 （ 含 教学内容、 教学方法、 辅助手段、 师生互动、 学时分配、 板书设计） 第第 一一 节节 原原 生生 质质 体体 培培 养养 一一 、 原原 生生 质质 体体 研研 究究 概概 况况 （一） 原生质体的概念 ? Protoplast (原生质体 ): a naked cell without cell wall ? Subprotoplast (亚原生质体 ):inplete protoplast with or without nucleus ? Nucleoplast (核质体 ): nuclear protoplast with little cytoplasm (由原 生质膜和薄层细胞质包围细胞核形成的小原生质体，即小原生质体 ) (Miniprotoplast) ? Microprotoplast: protoplast with one or a few chromosomes ? Cytoplast (胞质体 ): enucleated protoplast (不含细胞核而仅含部分胞质的原生质体 ) (二 ) 原生质体研究进展 Key achievements in plant PP research 1880, protoplast was first used by Hanstein 1960, PP isolation from tomato root by enzyme incubation by Cocking 1971, mesophyll PP plant regeneration in tobacco by Takebe 1981, embryogenic PP plant regenration by Vardi in Isreal 1985, First Rice PP plant regeneration by Fujimura 1986, single PP culture amp。 plant regeneration in Rapeseed by Spangenberg Fact sheet in plant PP research In Horticultural crops, citrus ranks first in PP research. PP plant regeneration succeeded in citrus, persimmon, banana, apple, pear, grape, kiwi, etc. PP regeneration succeeded in over 320 plant species belonging to 49 families amp。 146 genera. Tendency: model plants to staple amp。 econom。