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1、GDOU-B-11-213 植物细胞工程课程教学大纲课程编号10522学分2总学时36理论28实验8英文课程名Engineering of Plant Cell开课院农学院开课系生物技术系修订时间2006年8月10日课 程 简 介课程简介：本课程以植物细胞工程有关的概念、基本原理、操作程序和关键技术为主线，系统传授植物细胞的全能性、植物细胞脱分化和再分化、植物快速微繁殖、人工诱发单倍体、植物胚胎培养、植物单细胞培养与突变体筛选、原生质体培养、细胞融合、人工种子、超低温冷冻贮藏种质、细胞遗传转化体系等内容。课 程 大 纲一、课程的性质与任务： 本课程为作物遗传专业研究生的专业课，其涉及当今生物科
2、技领域的许多高新技术。本课程在专业性上起着承上启下的作用：植物学、植物生理生化和作物遗传学作为本课程的基础课程；基因工程和作物育种学则是本课程的延伸和提高课程。它将理论教学和技能性教学融为一体，是开展科学研究和生产开发的重要工具。二课程的目的与要求：学生学完本课程后，应掌握植物细胞工程有关的概念、基本原理、操作程序和关键技术。三面向专业：本课程适宜作物遗传育种专业研究生选修。四 先修课程：学习本课程前，应先修植物学植物生理生化、作物遗传学、作物栽培学等有关课程。五 本课程与其它课程的联系：先修课植物学为本课程打下植物发育的基础知识；植物生理生化为本课程打下植物生理生化的专业基础知识；作物遗传学
3、为本课程打下植物遗传变异的专业基础知识；作物栽培学为本课程打下作物对光、温、水、肥环境条件要求的专业知识。本课程为后续课程作物育种学提供细胞水平的育种手段；为后续课程基因工程提供组织培养手段。六 教学内容安排、要求、学时分配及作业： （教学要求按从高到低分掌握-A、理解-B、了解-C三种）0 绪论（1学时） 0.1 植物细胞工程的概念和任务植物细胞工程概念（A）。植物细胞工程的内容（C）：器官培养、胚胎培养、组织培养、细胞培养、原生质体培养、培养技术的延伸。植物细胞工程的任务（B）：研究剌激因子和营养条件（无机和有机营养、激素）；环境条件（光、温、湿）；形态发生规律、遗传的稳定性和变异性。 0
4、.2 植物细胞工程的发展历史（C）无机盐和有机成分，将幼胚、茎尖、根尖培养成苗；有机营养获得愈伤组织；利用激素提高组培效率；获得花粉培养、原生质体培养、细胞杂交、脱毒培养、人工种子等进展。1 细胞工程研究的基本设备和无菌操作（3学时）1.1 基本设备实验室的组成（C）：洗涤室、配制室、灭菌室、接种室、培养室、鉴定室、驯化移植室。基本设备（C）：用具、培养瓶、超净工作台、消毒锅、空调器、培养架、施转式摇床、抽湿机、空气灭菌器等。1.2 无菌操作灭菌方法：干热灭菌法（A）、湿热灭菌法（A）、熏蒸灭菌法（A）、过滤灭菌法（B）、药剂灭菌法（A）、烧灼灭菌法（B）、照射灭菌法（B）、钴60射线照射灭菌
5、（B）、臭氧灭菌法（A）。无菌操作：清洗（B）、灭菌（A）、接种（A）。1.3 培养基组成及母液配制培养基组成：无机营养（A）、有机营养（A）、激素（生长素、细胞分裂素）（A）、附加物类（B）。培养基母液的配制（MS配方）（B）。2 植物细胞工程的应用（2学时）2.1 植物细胞工程与植物育种花粉单倍体培养、胚胎培养、细胞融合、突变体筛选及其在育种中的应用（C）。2.2 细胞工程与植物快速无性繁殖和脱毒植物离体培养与育苗工厂化（C）、植物离体培养与脱除植物病素（C）。2.3 植物细胞工程与种质保存种质保存的研究概况（C）、将离体的器官（茎尖分生组织）、组织（愈伤组织）和细胞（悬浮培养细胞、原生质
6、体）在-196条件下超低温长期保存（C）。2.4 植物细胞工程与医药和食品工业化生产酶制品、生物碱类、甾体类、萜类、天然色素类（C）。3 植物细胞全能性细、胞脱分化和再分化（2学时）3.1 植物细胞全能性植物的再生现象、植物细胞全能性概念（A），植物细胞全能性的实现途径：植物体细胞培养、植物性细胞培养、原生质体培养（B）；原生质体融合培养、转基因（A）。3.2 植物细胞的分化植物细胞的分化现象（B）、植物细胞分化（A）。3.3 离体培养条件下植物细胞的脱分化和再分化细胞的脱分化、愈伤组织和再分化的概念（A）、细胞脱分化和再分化的条件（机械隔离和生理隔离、植物激素的作用）（B）、细胞的脱分化和再
7、分化的时期（诱导期、分裂期、分化期）（B）。3.4 植物胚状体植物胚状体发生的普遍性（C）；植物胚状体的概念（A）；胚状体获得途径：花药或花粉培养、愈伤组织培养、离体器官培养、单细胞悬浮培养（A）；状体的发生、胚状体的类别（体细胞胚、生殖细胞胚、三倍体胚）和特点（B）；植物离体培养中器官发生的四种基本形式（B）。4 影响植物细胞脱分化和再分化的因子（3学时）外因：营养条件、环境条件（C）；内因： 遗传性和生理状态（C）。4.1 培养基组成对植物脱分化和再分化的影响培养基的营养组成无机盐混合物类（A）、有机物类（A）、植物激素类（A）、植物激素的应用规律（A）、天然复合物类（B）；培养基的渗透压
8、对植物细胞的脱分化、再分化、器官发生的影响（B）；培养基酸碱度的影响（B）。4.2 环境条件与植物细胞的脱分化和再分化湿度和温度条件（B），光照条件（光周期、光量、光质）（A）。4.3 供体遗传性生理状态与植物细胞脱分化和再分化供体植物的遗传性和生理状态与器官发生的关系。（C）5 植物离体快速无性繁殖和无病毒植物的培养（3学时）5.1 植物的离体快速无性繁殖离体无性繁殖的概念（A）和优越性（C）、器官发生方式（不定芽型、器官型、器官发生型、类胚体发生型、原球茎型）（A）、离体无性繁殖的程序（无菌母株、不定芽增殖、完整植株、炼苗、鉴定、移植）（B）。5.2 无病毒植物的培养植物病毒的危害和培养无
9、病毒植物的意义（C）、植物病毒的侵染途径（B）、脱除植物病毒的原理及方法（茎尖培养脱毒法、热处理脱毒法、微体嫁接离体培养脱毒法、珠心组织脱毒法）（A）、无病毒植株的鉴定（B）、无毒原种苗的繁殖（C）。6 人工诱发单倍体及其应用（3学时）6.1 植物单倍体的概念（B）和单倍体的发生方式（孤雌生殖、孤雄生殖、无融合生殖、体细胞减数分裂）（A）、人工诱发单倍体的方式（B）、单倍体在植物育种中的应用（C）。6.2 离体培养条件下小孢子发育成植物体的途径花粉孢子体概念（B）、花粉孢子体发育途径（途径A、途径B、途径C）（A）、花粉植株的形态发生形式（器官发生型、类胚体发生型）（B）、6.3花粉单倍体植物
10、的培养程序材料准备（材料消毒灭菌、花粉的鉴定和选择、逆境处理的效应）（A）；诱导小孢子脱分化和再分化（小孢子脱分化和再分化的时间、产生愈伤组织和胚状体的关键技术）（A）；分化培养和壮苗培养（培养基的选择、植物激素的调节）（A）；完整植物体的形成（B）；再生小植株的驯化和移植（C）。6.4 单倍体植株的鉴定和二倍化的方法花粉单倍体植株的鉴定（B）；单倍体植物的染色体加倍（B）。7 植物胚胎培养（2学时）7.1胚胎培养的概念（A）、意义（C）、胚胎培养的用途（B）。7.2 胚培养离体胚培养的方法（成熟胚、幼胚）（B）；胚龄与胚性发育的关系（大量元素、微量元素、维生素、氨基酸、核酸及水解物、植物激素
11、）（B）；离体胚培养的技术关键（防止幼胚早熟萌发、调节PH值、环境条件）（A）。7.3 胚乳培养胚乳离体培养的意义（C）、胚乳培养的技术关键（胚乳培养技术、胚性因子的作用、PH值）（B）。7.4 植物的离体受精离体受精的概念（A）；离体受精的方法（B）；离体受精成功的技术关键（B）。8 植物单细胞培养和突变体筛选（2学时）8.1 单细胞培养植物单细胞培养的意义（C）；植物单细胞培养的方法（悬浮培养法、平板培养法、看护培养法、微室培养）（A）；单细胞培养的程序（建立细胞株、高产细胞 株的选择、分化培养和扩大培养、鉴定和提取）（B）；单细胞培养的技术关键（细胞的起始密度、培养周期、培养条件）（A）
12、。8.2 突变体筛选突变体筛选目标（C）；突变体筛选的原理及诱变剂（B）；植物细胞突变体的选择方法（直接选择法、富集选择法）（B）；突变体筛选程序（预处理、预培养、反馈诱发突变、高抗高产细胞株的选择、细胞增殖与器官建成、变异株系的鉴定与遗传分析）（A）。9 植物原生质体培养和细胞融合（3学时）9.1 植物原生质体培养原生质体的概念（B）；影响原生质体数量和活力的因素（B）；原生质体的分离（机械分离法、酶解分离法、）（A）；原生质体的纯化（沉降法、漂浮法、界面法）（A）；原生质体培养及其技术关键（原生质体的活力、原生质体密度、细胞再生速度、营养和环境条件）（A）。9.2 植物细胞融合植物细胞融合
13、的概念（B）；诱导细胞融合的方法（盐酸融合法、高钙（Ca2+）和高PH值融合、聚乙二醇融合法（PEG）法、聚乙二醇与高Ca2+、高PH值相结合的融合法）及融合剂（A）；植物细胞融合的程序（双亲原生质体的制备、诱导融合）（B）；融合体的类型（自体融合、异体融合）（C）；细胞杂种的选择和鉴定（B）。10 超低温冷冻保存种质和人工种子（2学时）10.1 超低温冷冻保存种质种质保存的发展概况（C）;超低温冷冻保存种质的方法（B）和原理（B）;超低温冷冻保存种质的程序(预培养、冷处理、降温冷冻及超低温保存、解冻、再培养) （B）；超低温冷冻保存种质技术（悬浮细胞和愈伤组织的保存、生长点冷冻保存、胚状体的
14、冷冻保存、原生质体冷冻保存）（A）。10.2 人工种子人工种子的概念（B）和意义（C）；植物体细胞胚胎发生及其同步性技术（胚状体的发生方式、控制胚性细胞同步分裂的方法）（A）；人工种皮的研制（B）；人工种子包埋方法（干燥包埋法、液胶包埋法、水凝胶法）（B）；人工胚乳（B）；人工种子的应用前景（C）。11 植物细胞遗传转化体系的建立（2学时）11.1 植物基因转化的受体：原生质体、悬浮细胞、胚性愈伤组织、胚状体、叶圆片、其他受体（B）。11.2 植物基因转化的方法：农杆菌介导法（A）、基因枪转化法（A）、聚乙二醇介导法（B）、其他转化方法（C）。11.3 转基因植株再生及其检测：转基因植株再生（
15、B）、转基因植株的检测（B）。七、实验名称与类别:序号实验名称学时实验类别1植物组织培养生产流程观摩2演示型2甘蔗培养材料的灭菌与接种2操作型3愈伤组织的增殖与出苗2操作型4诱导继代芽出根2操作型八、实验目的、内容与要求实验1 植物组织培养生产流程观摩实验目的：了解植物组织培养生产流程的各个环节。实验内容：培养基配制、消毒手段、接种流程、继代和出根苗培养、炼苗。实验要求：认识组培设备，熟悉操作流程，掌握技术规程。实验2 甘蔗培养材料的灭菌与接种实验目的：学习培养材料的表面消毒方法和掌握植物愈伤组织诱导技术。实验内容：将甘蔗尾梢用75%的酒精作表面消毒，接种于有2.4-D的MS培养基，在遮光和28的室内条件下，培养诱导出甘蔗愈伤组织。实验要求：每人接种15瓶，污染率不得大于10%，每块材料的甘蔗愈伤组织诱导率不小于90%。实验3 愈伤组织的增殖与出苗实验目的：掌握愈伤组织增殖和诱导出苗技术。实验内容：将实验2得到的愈伤组织从甘蔗
