植物细胞工程.ppt

细胞工程是指应用细胞生物学和分子细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过生物学的原理和方法，通过细胞水平细胞水平或或细细胞器水平胞器水平上的操作，按照人们的意愿来上的操作，按照人们的意愿来改改变变细胞内细胞内的的遗传物质遗传物质或或获得细胞产品获得细胞产品的一的一门综合科学技术。门综合科学技术。什么叫细胞工程？包括哪两大类型？什么叫细胞工程？包括哪两大类型？第一节第一节 植物细胞工程植物细胞工程 一、植物细胞工程的基本技术一、植物细胞工程的基本技术 脱分化脱分化 再分化再分化 正常菊花正常菊花 花瓣花瓣（高度分（高度分 化的组织）化的组织）愈伤组织愈伤组织 根、芽根、芽（试管苗）（试管苗）移栽移栽 让已经让已经分化分化的细胞，经过的细胞，经过诱导诱导后，失去其特后，失去其特 有的结构和功能而转变成有的结构和功能而转变成未分化未分化细胞的过程细胞的过程 排列疏松、无规则、高度液排列疏松、无规则、高度液 泡化的无定形状态的薄壁细胞泡化的无定形状态的薄壁细胞 愈伤组织重新分化成愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程根或芽等器官的过程 植物组织培养植物组织培养 探究：探究：1 1、为什么植物的一个花瓣就可以培、为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？育出完整的植株呢？植物细胞具有全能性。植物细胞具有全能性。2 2、什么是细胞的全能性？、什么是细胞的全能性？（一）植物细胞的全能性（一）植物细胞的全能性 1 1、细胞全能性的概念：、细胞全能性的概念：具有某种生物全部遗传信息的具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，每个生物细胞每个生物细胞都具有全能性的特点。都具有全能性的特点。植物组织培养植物组织培养 技术的理论依据技术的理论依据 2 2、原因：、原因：生物体的每一个细胞都含有本物种的生物体的每一个细胞都含有本物种的全套遗传物质全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的都有发育成完整个体所必需的全套基因全套基因。3 3、现实表现：、现实表现：在生物体的生长发育过程中，细胞并不会表现出在生物体的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是全能性，而是分化分化成各种组织和器官。成各种组织和器官。细胞分化的原因：细胞分化的原因：基因选择性表达基因选择性表达 4 4、细胞全能性的差异：、细胞全能性的差异：（二）植物组织培养技术（二）植物组织培养技术 请认真阅读资料请认真阅读资料2828页的“实验原理”部分，思考页的“实验原理”部分，思考下列问题：下列问题：1 1、根据实验原理的内容可知，植物组织培养技术的整个、根据实验原理的内容可知，植物组织培养技术的整个过程证明了什么观点？过程证明了什么观点？2 2、细胞表现出全能性，需要哪些必要条件？、细胞表现出全能性，需要哪些必要条件？3 3、你觉得选择胡萝卜的哪个部位作为实验材料较好？、你觉得选择胡萝卜的哪个部位作为实验材料较好？证明了分化的植物细胞，仍具有形成完整植株所需要证明了分化的植物细胞，仍具有形成完整植株所需要的全部基因。的全部基因。离体状态离体状态 离体的植物器官、离体的植物器官、组织、细胞叫做组织、细胞叫做外植体外植体 营养物质营养物质:无机营养成分：水、无机盐无机营养成分：水、无机盐 有机营养成分：氮源（维生素和氨基酸）、有机营养成分：氮源（维生素和氨基酸）、碳源（蔗糖）碳源（蔗糖）2 2、细胞表现出全能性，需要哪些必要条件？、细胞表现出全能性，需要哪些必要条件？激素：激素：细胞分裂素：细胞分裂素：其他适宜条件：其他适宜条件：无菌、适宜温度、湿度、无菌、适宜温度、湿度、pH、氧气、适时、氧气、适时光照等光照等 主要是主要是 生长素：生长素：用于诱导细胞分裂和根的分化用于诱导细胞分裂和根的分化 主要作用是促进细胞分裂主要作用是促进细胞分裂或分化出不定芽或分化出不定芽 根据诱导的需求，对生长素和细胞分裂素根据诱导的需求，对生长素和细胞分裂素要按要按一定比例使用一定比例使用。3 3、你觉得选择胡萝卜的哪个部位作为实验材料较好？、你觉得选择胡萝卜的哪个部位作为实验材料较好？皮层皮层 形成层形成层 木质层木质层 韧皮部韧皮部 取样部位取样部位 含有形成层的部分含有形成层的部分 什么原因？什么原因？优良的品种优良的品种 操作步骤：操作步骤：1 1、将胡萝卜根进行消毒。、将胡萝卜根进行消毒。2 2、用无菌的解剖刀切取、用无菌的解剖刀切取胡萝卜胡萝卜形成层部位形成层部位的组织的组织块，获得外植体。块，获得外植体。3 3、将外植体接种到灭菌、将外植体接种到灭菌后的培养基上，恒温后的培养基上，恒温避光避光条件下条件下诱导形成愈伤组织诱导形成愈伤组织.4 4、将愈伤组织转接到分、将愈伤组织转接到分化培养基上化培养基上光照下光照下培养，培养，诱导分化生成诱导分化生成胚状体或从胚状体或从芽芽，进而发育成，进而发育成试管苗试管苗。5 5、将试管苗移栽到大田，、将试管苗移栽到大田，培养成正常植株。培养成正常植株。外植体外植体 脱分化脱分化 愈伤组织愈伤组织 胚状体胚状体 试管苗试管苗 正常植株正常植株 再分化再分化 移栽移栽 1 1、在组织培养实验中，要强调对所用器械、培养基灭、在组织培养实验中，要强调对所用器械、培养基灭菌和实验人员的无菌操作，为什么呢？菌和实验人员的无菌操作，为什么呢？2 2、本实验中，切取胡萝卜块时强调要切取含有形成层、本实验中，切取胡萝卜块时强调要切取含有形成层部分，原因是什么呢？请思考一下，胡萝卜的其他部分部分，原因是什么呢？请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株？（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株？植物组织培养就是在_的条件下，将_的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的_上，给予适宜的_，诱导其产生_、从芽，最终形成_。培养条件？培养条件？结果？结果？应用的原理？应用的原理？无菌和人工控制无菌和人工控制 离体离体 培养基培养基 培养条件培养条件 愈伤组织愈伤组织 完整的植株完整的植株 三、植物体细胞杂交技术三、植物体细胞杂交技术 番茄番茄马铃薯马铃薯(理想图理想图)这幅番茄这幅番茄马铃薯图利用传马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？统有性杂交方法能实现吗？为什么？为什么？植物细胞植物细胞A A 植物细胞植物细胞B B 原生质体原生质体A A 原生质体原生质体B B 原生质体融合原生质体融合 正在融合的正在融合的原生质体原生质体 再生出细胞壁再生出细胞壁 杂种细胞杂种细胞 愈伤组织愈伤组织 去除细胞壁去除细胞壁 脱分化脱分化 植物组织培养植物组织培养 植物体细胞杂交植物体细胞杂交 1 1、过过 程程 杂种植株杂种植株 再分化再分化 融合完成的标志融合完成的标志 将不同种的植物体细胞，在一定条将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。育成新的植物体的技术。2 2、概念、概念 3 3、理论基础：、理论基础：植物细胞全能性、细胞膜具有一定的流动性植物细胞全能性、细胞膜具有一定的流动性 4 4、优势和未解决的问题：、优势和未解决的问题：举例：X 白菜甘蓝白菜甘蓝 优势优势（与有性杂交方法比较）与有性杂交方法比较）：打破了不同种打破了不同种生物间的生殖隔离障碍，大大扩展了可用于杂交生物间的生殖隔离障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。的亲本组合范围。未解决的问题：未解决的问题：未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良。未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良。所采用技术的理论基础 植物细胞工程 通常采用的技 术 手 段 植物组织培养植物组织培养 植物体细胞杂交植物体细胞杂交 植物细胞的全能性植物细胞的全能性 小结小结：比较比较 植物组织培养植物组织培养 植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术 原理原理 步骤步骤 意义意义 联系联系 细胞全能性细胞全能性 脱分化脱分化 再分化再分化 保持优良性状保持优良性状 繁殖速度快、大规模生产繁殖速度快、大规模生产 提高经济效益提高经济效益 杂交技术应用了组织培养杂交技术应用了组织培养 克服不同种生物远源杂交克服不同种生物远源杂交的障碍的障碍 去除细胞壁去除细胞壁 融合形成杂种细胞融合形成杂种细胞 组织培养组织培养 膜流动性膜流动性 细胞全能性细胞全能性 1 1下列属于组织培养的是下列属于组织培养的是 ()()A A花粉培育成单倍体植株花粉培育成单倍体植株 B B芽发育成枝条芽发育成枝条 C C根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区 D D未受精的卵细胞发育成个体未受精的卵细胞发育成个体 A A 2.2.植物体细胞杂交的过程实质是（植物体细胞杂交的过程实质是（）A A、细胞质融合的过程、细胞质融合的过程 B B、细胞核融合的过程、细胞核融合的过程 C C、细胞膜融合的过程、细胞膜融合的过程 D D、细胞原生质体融合的过程、细胞原生质体融合的过程 D D 3.3.在植物细胞工程中，当原生质体融合成一个细胞后在植物细胞工程中，当原生质体融合成一个细胞后，需需 要诱导产生细胞壁，参与这一过程的细胞器（要诱导产生细胞壁，参与这一过程的细胞器（）A A、叶绿体、高尔基体、叶绿体、高尔基体 B B、线粒体、高尔基体、线粒体、高尔基体 C C、叶绿体、线粒体、叶绿体、线粒体 D D、线粒体、内质网、线粒体、内质网 B B 4.4.用杂合种子尽快获得纯合子植株的方法是（用杂合种子尽快获得纯合子植株的方法是（）A A、种植、种植F1F1选出不分离者选出不分离者纯合子纯合子 B B、种植、种植秋水仙素处理秋水仙素处理纯合子纯合子 C C、种植、种植生长素处理生长素处理纯合子纯合子 D D、种植、种植花药离体培养花药离体培养单倍体幼苗单倍体幼苗秋水仙素处理秋水仙素处理纯合子纯合子 D D 5.5.下面关于植物细胞工程的叙述，正确的是下面关于植物细胞工程的叙述，正确的是(多选多选)()()A A叶肉细胞脱分化后可形成具有分裂能力的薄壁细胞叶肉细胞脱分化后可形成具有分裂能力的薄壁细胞B B叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织 C C融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜 D D叶肉细胞离体培养时，可以表现出全能性叶肉细胞离体培养时，可以表现出全能性 ADAD 6.6.下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答：下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答：步骤是去掉步骤是去掉 ，使植物细胞成为，使植物细胞成为 ，最，最 常用的方法是常用的方法是_。步骤一般常用的化学试剂是步骤一般常用的化学试剂是 ，目的是目的是 。在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的 技术手段是技术手段是 ，其中步骤相当于，其中步骤相当于 ，步骤相当于步骤相当于_。细胞壁细胞壁 原生质体原生质体 酶解法酶解法 聚乙二醇聚乙二醇 诱导原生质体融合诱导原生质体融合 组织培养组织培养 脱分化脱分化 再分化再分化 7.7.下面所列过程是植物组织培养的简略过程。请据此回下面所列过程是植物组织培养的简略过程。请据此回答：答：脱分化脱分化再分化再分化 表示表示 ，它能被培养成的根本原因，它能被培养成的根本原因是是 。表示表示 ，它的细胞特点是，它的细胞特点是 _，它的颜色特点是它的颜色特点是 。外植体外植体 植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性 愈伤组织愈伤组织 细胞排列疏松，高度液泡化无定形状态的薄壁细胞细胞排列疏松，高度液泡化无定形状态的薄壁细胞 色浅色浅 (3)(3)若是花药，则是若是花药，则是 ，这项技术可用，这项技术可用 在在 上。上。(4)(4)若想制造人工种子，应选择（写编号）若想制造人工种子，应选择（写编号）_ 单倍体植株单倍体植株 单倍体育种单倍体育种 二、植物细胞工程的实际应用（一）植物繁殖的新途径 1 1、微型繁殖技术、微型繁殖技术 （1 1）概念：）概念