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方便经济的控制无菌环境的装置,缓冲间、接种室和培养室必备。
(三)无菌操作设备
1、接种箱
使用较早的最简单的无菌装置,主体为玻璃箱罩、入口有袖罩,内装紫外灯和日光灯,使用时对无菌室要求较高。 2、净化工作台
其操作台面是半开放区,具方便、操作舒适优点,通过过滤的空气连续不断吹出,大于0.03um直径的微生物很难在工作台的操作空间停留,保持了较好的无菌环境。由于过滤器吸附微生物,使用一段时间后过滤网易堵塞,因此应定期更换。
(四)培养设备
指根据需要所选用的不同规格和控制精度的用于植物细胞、组织和器官培养的设施和设备。 1、培养架
目前植物组织培养实验室植株繁殖培养的通用设施。成本低、设计灵活、充分利用培养空间。一般有4-5层,层间间隔40-50cm,光照强度可根据培养植物特性来确定,一般每架上配备2-4盏日光灯。 2、培养箱
细胞培养、原生质体培养等要求精确培养的实验,可用光照培养箱、CO2培养箱、湿度控制培养箱等培养。
3、摇床:进行液体培养时,为改善通气状况,可用振荡培养箱或摇床。 4、生物反应器:进行植物细胞生产次生产物的实验室,还需生物反应器。
(五)其他设备
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时间程序控制器、温度控制系统或空调、实体显微镜、倒置式生物显微镜及配套的摄影、录像和图像处理设备、电泳仪、萃取和层析设备、紫外分光光度计、高效液相色谱仪、气相
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色谱仪、酶联免疫测定系统。
二、培养容器与用具
(一)培养容器:包括各种规格的培养皿、三角瓶、试管、培养瓶。一般分为: 玻璃容器—一般用无色并不产生颜色折射的硼硅酸盐玻璃材质。
塑料容器—材质轻、不易破碎、制作方便,广泛使用。一般为聚丙烯、聚碳酸酯材料的培养容器
(二)金属用具
1、镊子:植物组织解剖用小的尖头镊子,分株转移繁殖转接用枪型镊子,16-22cm长。 2、剪刀:不锈钢医用弯头剪,做取材和切段转移繁殖,14-22cm长。 3、解剖刀:进行组织切段,多用短柄可换刀片的医用不锈钢解剖刀。 4、其他用具:接种铲、接种针在花药培养、花粉培养中有用。
三)塑料用具:各种封口膜、盖、塑料盘及其它实验用具。
第三节:基本操作 一、洗涤
(一)重铬酸钾洗涤法
饱和重铬酸钾洗液的配制方法是:将43g重铬酸钾溶与1000ml蒸馏水(20℃可以达到饱和状态),制成重铬酸钾饱和水溶液。然后缓慢加入浓硫酸,最后使重铬酸钾饱和水溶液以浓硫酸比例达到1:1。在配制过程中,只能把浓硫酸缓慢加入进去,决不可把重铬酸钾水溶液加入浓硫酸中,因会产生大量热量而来不及扩散,从而引起浓硫酸溅出。 洗涤方法:
一般用具:用水洗净玻璃器皿,晾干后放入重铬酸钾洗涤液中,浸泡1夜,第二天取出,用自来水冲洗,然后用蒸馏水洗两次。干燥后备用。 小的玻璃制品法:
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吸管:先用自来水冲洗,放在特制的防腐不锈钢网筒内,用重铬酸钾浸泡一夜,再将网筒放入虹吸式自动冲洗装置中,用自来水冲洗数十次,最后用蒸馏水冲洗,干燥后备用。 (二)洗涤剂洗净法
重铬酸钾洗液的最大缺点是铬离子会造成环境污染,因此,应尽量避免使用。 普通无磷中性洗涤剂,是理想的选择。 (三)超声波洗净法
这是一种物理的洗净法,对环境无任何污染,而且对比较顽固的污垢也十分有效,但超声波发生器容量有限,因此,常用来清洗较小的玻璃仪器和器械。
方法:将玻璃制品放入超声波洗净器中,注入自来水,设定时间,然后进行处理,拿出用自来水冲净,蒸馏水冲洗。 (四)玻璃器皿的清洗
新购置的玻璃器皿:带有游离的碱性物质,先用1%的稀盐酸浸泡1夜,再用肥皂水洗净,清水冲洗,蒸馏水冲淋,烘干。
已用过的培养器皿:去掉培养基,洗涤剂溶液浸泡,刷子刷洗,自来水冲洗,蒸馏水冲洗。 较脏的玻璃器皿:洗衣粉或洗洁精刷洗,冲净,浸入洗涤液中,按 上面方法洗涤,浸泡时间根据脏的程度定。
被污染的玻璃器皿:121高压蒸汽灭菌后,用洗涤剂刷掉污染物,冲洗,重铬酸钾洗涤液浸泡,2h后取出,自来水冲洗,蒸馏水冲淋。
用过的吸管或滴管:在洗涤液中浸泡2h以上,取出冲洗干净。 洗净后的玻璃器皿应透明发亮,内外壁水膜均匀,不挂水珠。
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第二章 植物组织培养的基本原理
植物细胞全能性理论是植物组织培养的核心理论。
离体细胞具有生命的特征属性,在全能性的基础上,提供合适的营养和环境条件,离体细胞经历脱分化和再分化过程
第一节:植物细胞全能性和细胞分化
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植物细胞的全能性(totipotent):植物细胞具有该植物体全部遗传的可能性,在一定条件下具有发育成完整植物体的潜在能力。
原理:生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质,都有发育成为完整个体所必需的全部基因,从理论上讲,生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。
差异:(1) 受精卵的全能性最高 (2) 受精卵分化后的细胞中,体细胞的全能性比生殖细胞的低。
潜在全能性的原因:基因表达的选择性
科学研究表明,处于离体状态的植物活细胞,在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下,就可能表现出全能性,发育成完整的植株。 人工条件下实现的这一过程,就是植物组织培养。
分化:植物体各个部分出现异质性的现象,可以在细胞水平、组织水平或器官水平上表现出来。
细胞分化:导致细胞形成不同结构,引起功能改变或潜在的发育方式改变的过程。 细胞分化是组织分化和器官分化的基础,是离体培养再分化和植株再生得以实现的基础。
第二节:离体条件下植物器官的发生
脱分化(dedifferentiation):将来自已分化组织的已停止分裂的细胞从植物体部分的抑制性影响下解脱出来,恢复细胞的分裂活性。
再分化(redifferentiation):离体培养的植物细胞和组织可以由脱分化状态重新进行分化,形成另一种或几种类型的细胞、组织、器官,甚至形成完整植株,这个过程称为再分化。 一、脱分化和再分化
类型:(1)细胞水平的再分化 (2)组织水平的再分化(3)器官水平的再分化:器官型和器官发生型(4)植株再生:先芽后根、先根后芽、芽根同时 二、影响细胞脱分化和再分化的因素 (一)影响细胞脱分化的因素
1、损伤2、生长调节剂3、光照 4、细胞位置5、外植体的生理状态6、植物种类差异 (二)影响细胞再分化的因素 因素:(同上)
原因:1、不同植物种类再分化能力差异很大2、对某些植物的植物再生条件还没有完
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全掌握
三 愈伤组织培养
(一)愈伤组织形成、生长和保持 1、愈伤组织的形成
在脱分化过程中,大多数情况下形成愈伤组织。愈伤组织的结构往往是异质的,无明显极性,其形成过程可分为诱导期、分裂期和分化期。
1)诱导期(启动期):是愈伤组织形成的起点。 是指细胞准备进行分裂的时期。 2)分裂期:外植体的外层细胞出现了分裂,中间细胞常不分裂,故形成一个小芯。由于外层细胞迅速分裂使得这些细胞的体积缩小并逐渐恢复到分生组织状态,细胞进行脱分化。 特征:细胞分裂快,结构疏松,缺少有组织的结构,颜色浅而透明。
3)分化期:停止分裂的细胞发生生理代谢变化而形成由不同形态和功能的细胞组成的愈伤组织,在细胞分裂末期,细胞内开始发生一系列形态和生理变化,导致细胞在形态和生理功能上的分化,出现形态和功能各异的细胞。 2、愈伤组织的生长
诱导期后,外植体外层细胞开始出现分裂,在组织受伤表面形成一种创伤形成层,愈伤组织的细胞数目迅速增多。
愈伤组织在生长过程中的生理生化变化:
1)在诱导期和分裂始期,每个分裂细胞中的RNA含量迅速增加,并达到一个高峰,但在继续分裂的过程中,RNA的含量减少。2)同工酶谱发生变化。3)连续继代培养可能改变次生物质的积累水平或能力。4)延长培养期可能使愈伤组织对生长素的需求发生变化,导致生长素的自给和自养,出现驯化现象.
愈伤组织的质地明显不同,有松脆和致密两种类型,但它们之间是可以相互转变的。 一般加入较高浓度生长素,可使致密的愈伤组织变的松脆;而降低或去除生长素或加入高浓度的细胞分裂素,往往使愈伤组织变的致密。 3、愈伤组织的保持
大多数情况下,随继代培养代数的增加和培养时间的延长,愈伤组织表现出生长势下降、褐变、分化和形态发生能力逐渐降低甚至死亡或形态发生能力完全丧失。
这种情况的发生主要是遗传和生理因素所致。前者包括染色体畸变、基因突变等;后者是细胞或组织内激素平衡的改变或细胞对外源生长物质的敏感性的改变。因生理因素导致的形态发生能力下降可通过改变培养条件而得以改善。
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