211植物细胞工程的基本技术PPT课件

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1、 细胞工程是指应用细胞工程是指应用细胞生物学细胞生物学和和分子分子生物学生物学的原理和方法，通过的原理和方法，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的细胞内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。什么叫细胞工程什么叫细胞工程？第1页/共47页细胞工程应用的原理和方法研究的水平研究的目的细胞生物学和分子生物学细胞水平或细胞器水平按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品概念分类植物细胞工程动物细胞工程第2页/共47页植物细胞工程的基本技术和理论基础植物细胞工程的基本技术和

2、理论基础 植物细胞工程的理论基础是：植物细胞工程的理论基础是：植物细胞的全能性植物细胞的全能性植物细胞工程植物细胞工程常用的技术是常用的技术是 植物体细胞杂交（植物体细胞杂交（原理：细胞膜原理：细胞膜的流动性、细胞的全能性的流动性、细胞的全能性）植物组织培养（植物组织培养（原理：细胞全原理：细胞全能性能性）第3页/共47页2.1植物细胞工程植物细胞工程2.1.12.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植物组织培养植物组织培养利用菊花花瓣利用菊花花瓣微型繁殖微型繁殖培养的菊花培养的菊花第4页/共47页植物组织培养的植物组织培养的概念概念 植物组织培养就是在植物组织培养就是在无菌无菌

3、和人工控制条件下，和人工控制条件下，将将离体的植物器官、组织、细胞离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。愈伤组织（callus）原指植物体的局部受到创伤刺激后，在伤口表面新生的组织。它由活的薄壁细胞组成，可起源于植物体任何器官内各种组织的活细胞。（愈伤组织是未分化的一群细胞,在不同比例和种类激素的作用下可能形成地上或地下部分.）第5页/共47页1.1.植物组织培养属于哪种生殖方式？植物组织培养属于哪种生殖方式？2.2.植

4、物组织培养得到的植物体细胞中染色体数植物组织培养得到的植物体细胞中染色体数目？目？3.3.植物组织培养得到的植物，遗传物质来自几植物组织培养得到的植物，遗传物质来自几个亲本？个亲本？4.4.为什么运用植物组织培养技术能把植物离体为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？器官、组织或细胞培养成完整植物体？5.5.什么是什么是细胞的全能性细胞的全能性？无性繁殖无性繁殖和亲本染色体数目相同和亲本染色体数目相同 一一植物细胞具有全能性。植物细胞具有全能性。第6页/共47页1 1、概念：、概念：细胞的全能性是指生物体的细胞具有形细胞的全能性是指生物体的细胞具有形成完整个体的

5、潜能的特性。成完整个体的潜能的特性。 细胞的全能性细胞的全能性 在特定的在特定的时间和空间时间和空间条件下，细胞中的条件下，细胞中的基因基因会会有有选择地表达选择地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官，因此，不同组织和器官，因此，要实现细胞的全能性，要实现细胞的全能性，首先必须使生物体的细胞处于首先必须使生物体的细胞处于离体状态离体状态。 3、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？是分化成不同的组织器官？2 2、原因：、原因：是生物体的每一个细胞都含有该物种所是生物体的每一个细胞都含有

6、该物种所特有的特有的全部遗传物质全部遗传物质（全部遗传信息全部遗传信息）, ,具有发育具有发育成完整个体所必需的成完整个体所必需的全部基因全部基因。第7页/共47页5. 5. 高度分化的植物细胞表现全能性条件：高度分化的植物细胞表现全能性条件：当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态离体状态时时，在在一定的营养物质、激素和其他外界条件一定的营养物质、激素和其他外界条件（温度、光照、无菌）（温度、光照、无菌）的作用下，就可能表现出全能性，的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株发育成完整的植株。4、大小大小： （1 1） 受精

7、卵的全能性受精卵的全能性最高最高 受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞（2）植物细胞动物细胞植物细胞动物细胞 （3）（4）分裂能力强的细胞分裂能力弱的细胞）分裂能力强的细胞分裂能力弱的细胞第8页/共47页1 1、有关全能性的表述中，不正确的是（、有关全能性的表述中，不正确的是（ ） 受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完 整个体，因此全能性最高整个体，因此全能性最高 生物体内细胞由于分化全能性不能表达生物体内细胞由于分化全能性不能表达 卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能 性很高性很高 植物细胞离体培养在一定条件下能表现

8、出植物细胞离体培养在一定条件下能表现出 全能性全能性C趁热打铁：第9页/共47页1 1、植物组织培养的过程、植物组织培养的过程1.1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？植物细胞表现出全能性的条件有哪些？2.2.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？消毒，灭菌，并且要求无菌操作？3.3.为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成小植株吗？能培养成小植株吗？4.4.为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？5.5.请同学们根据上述过程概括出植物组织培养请同

9、学们根据上述过程概括出植物组织培养技术的流程图，并与同学交流。技术的流程图，并与同学交流。实验：实验：胡萝卜的组织培养胡萝卜的组织培养第10页/共47页(1)(1)在组织培养实验中，为什么要强调所在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？ 防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会和培养物和培养物争夺营养。争夺营养。杂菌生长过程中会杂菌生长过程中会产生有害的物质，产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。导致培养物迅速死亡。第11页/共47页(2)(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有在本实验中，切取胡萝卜块根

10、时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），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，你能用实验的方法进行验是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？证吗？胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。3.3.为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？在有光时，不易形成愈伤组织。在有光时，不易形成愈伤组

11、织。第12页/共47页切取切取形成层形成层无菌无菌接种接种诱导愈伤组织诱导愈伤组织的形成的形成试管苗的形成试管苗的形成培养室培养室移栽移栽脱分化脱分化再分化再分化4.4.请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技术的请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技术的流程图，并与同学交流。流程图，并与同学交流。第13页/共47页外植体外植体愈伤组织愈伤组织新植株新植株外植体：外植体：用于离体培养的植物器官、组织或细胞。用于离体培养的植物器官、组织或细胞。 愈伤组织：愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在培离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种养一段时间以后，通过细胞分裂

12、，形成一种高度高度液泡化、具有分生能力、无定形状态液泡化、具有分生能力、无定形状态的薄壁细胞的薄壁细胞组成的组成的排列疏松无规则排列疏松无规则的组织。的组织。第14页/共47页脱分化：脱分化：由高度分化的植物器官、组织由高度分化的植物器官、组织或细胞，经过诱导后，失去其特有的结或细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而产生愈伤组织的过程。（避构和功能而产生愈伤组织的过程。（避光）光）再分化：再分化：脱分化产生的愈伤组织重新分脱分化产生的愈伤组织重新分化成根或芽等器官，进而发育成一棵完化成根或芽等器官，进而发育成一棵完整的植株的过程。（需光）整的植株的过程。（需光）第15页/共47页试管苗大规

13、模培养试管苗大规模培养第16页/共47页移栽移栽经过炼经过炼苗的小苗的小苗，可苗，可以和一以和一般植物般植物一样进一样进行大规行大规模栽培模栽培炼苗是在保护地育苗的情况下，采取放风、降温、适当控水等措施对幼苗强行锻炼的过程，使其定植后能够迅速适应陆地的不良环境条件，缩短缓苗时间，增强对低温、大风等的抵抗能力第17页/共47页离体的植物组织、器官、细胞脱分化适宜的养料、激素、（温度、避光、无菌）愈伤组织再分化适宜的养料、激素、（温度、光照、无菌）胚状体或丛芽植物体植物组织培养的大致过程：植物组织培养的大致过程：细胞分裂素细胞分裂素= =生长素：生长素：促进愈伤组织形成和生长促进愈伤组织形成和生长

14、细胞分裂素细胞分裂素生长素：生长素：诱导芽的形成诱导芽的形成细胞分裂素细胞分裂素生长素的：生长素的： 诱导根的形成诱导根的形成关键因素：植物激素的比例关键因素：植物激素的比例（细胞分裂素、生长素）（细胞分裂素、生长素）第18页/共47页1.1.在离体的植物器官、组织或细胞在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（列哪一项条件是不需要的（ ）A.A.消毒灭菌消毒灭菌B.B.适宜的温度适宜的温度C.C.充足的光照充足的光照D.D.适宜的养料和激素适宜的养料和激素C反馈练习第19页/共47页若用若用“ ” 表示植物组织培养的过程。

15、请回答：表示植物组织培养的过程。请回答：（1 1）表示）表示 ， 能被培养成为能被培养成为的根本原因是的根本原因是（2 2）表示）表示 ，其细胞特点是，其细胞特点是 薄壁细胞。薄壁细胞。 脱分化脱分化离体的植物组织器官、组织或细胞离体的植物组织器官、组织或细胞植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性具有分生能力的具有分生能力的愈伤组织愈伤组织再分化再分化第20页/共47页植物体细胞杂交应用研究植物体细胞杂交应用研究 第21页/共47页1 1、概念、概念 将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体成杂种细胞，并把杂种细胞培育成

16、新的植物体的技术。的技术。2 2、优势和未解决的问题、优势和未解决的问题 优势优势（与有性杂交方法比较）与有性杂交方法比较） ：克服远缘杂交不亲和克服远缘杂交不亲和障碍障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。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未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状。要表现出亲代的优良性状。植物体细胞杂交植物体细胞杂交第22页/共47页植物体细胞杂交过程植物体细胞杂交过程原生质体制备（酶解法去细胞壁）原生质体融合（人工诱导） 杂种细胞的筛选和培养（形成愈伤组织）杂种植株的再生与鉴定物理法：物理法：离心、振动、

17、电刺激等离心、振动、电刺激等化学法：化学法：聚乙二醇等试剂聚乙二醇等试剂酶解法：纤维素酶和果胶酶酶解法：纤维素酶和果胶酶第23页/共47页杂杂种种植植株株融合的融合的原生质原生质体体ABAB再再生生出出细细胞胞壁壁脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织再再分分化化植物细胞的融合植物细胞的融合植物组织培养植物组织培养植物细胞植物细胞A A原生质体原生质体B B原生质体原生质体A A杂种杂种细胞细胞AB去 壁去 壁人人工工诱诱导导方法？方法？促进融合促进融合的方法？的方法？融合完成的标志植物细胞B植物体细胞杂交技术过程植物体细胞杂交技术过程第24页/共47页1 1你认为两个来自不同植物的体细胞你认为两个来自

18、不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？完成融合，遇到的第一个障碍是什么？2 2有没有一种温和的去壁方法呢？有没有一种温和的去壁方法呢？3 3两个原生质体能发生融合，这与细两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？胞膜的什么特性有关？4 4如果两个来源不同的原生质体发生如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？了融合，下一步该做何处理？5 5如何将杂种细胞培育成杂种植株？如何将杂种细胞培育成杂种植株？请思考：请思考：第25页/共47页问题问题 为什么“番茄马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？ 主要原因是：生物基因的表达不是孤立

19、的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。 第26页/共47页问题 自然界中有一种含有叶绿体的原生动物眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。 第27页/共47页异想天开第28页/共47页第29页/共47页白菜细胞白菜细胞 (AA)(AA)甘蓝细胞甘蓝细胞 (BB)(BB)白菜原生质体白菜原生质体 (AA)(AA)

20、甘蓝原生质体甘蓝原生质体 (BB)(BB)原生质体融合原生质体融合植物细植物细胞融合胞融合植物组植物组织培养织培养白菜甘蓝白菜甘蓝植株植株(AABB)(AABB)去细胞壁去细胞壁去细胞壁去细胞壁白菜甘蓝白菜甘蓝原生质体原生质体(AABB)(AABB)白菜甘蓝杂种细胞白菜甘蓝杂种细胞(AABB)(AABB)再生出再生出 细胞壁细胞壁第30页/共47页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第31页/共47页2.1.2 植物细胞工程的实际应用第32页/共47页第33页/共47页第34页/共47页第35页/共47页第36页/共47页第37页/共47页第38页/共47页第39页/共47页第40页/共47页第41页/共47页第42页/共47页第43页/共47页第44页/共47页第45页/共47页第46页/共47页感谢您的观看。第47页/共47页