植物细胞的全能课件.ppt

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1、植物细胞的全能性植物细胞的全能性1 1、定义：、定义： 具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，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，每个生物细胞都具有全能性的特点。每个生物细胞都具有全能性的特点。 2 2、原理：、原理： 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特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。体所必需的全部基因。 3 3、大小：、大小： （1 1） 受精卵的全能性受精卵的全能性最高最高 （2 2） 分化程度低（有分裂能力

2、）的细胞，全能性分化程度低（有分裂能力）的细胞，全能性高高，反之则低，反之则低。 受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞细胞的全能性细胞的全能性 植物细胞动物细胞植物细胞动物细胞 4.4.全能性的实例全能性的实例 花药的离体培养、植物的组织培养、克隆技术等。花药的离体培养、植物的组织培养、克隆技术等。离体的植物器官或组织或细胞离体的植物器官或组织或细胞（外植体）（外植体）愈伤组织愈伤组织脱脱分化分化胚状体胚状体或或丛芽丛芽植物幼体植物幼体继续分裂和分化继续分裂和分化一棵完整的植株一棵完整的植株细胞分裂细胞分裂和和再再分化分化需要适需要适宜的环宜的环境条件境条件适宜温度、适宜温度、 pHpH和

3、无菌环境。和无菌环境。无机、有机成分无机、有机成分和植物激素（和植物激素（生长生长素、细胞分裂素素、细胞分裂素）分化程度分化程度低去分化低去分化较易较易光照问题光照问题: :形成愈伤组织不需形成愈伤组织不需要光照而愈伤组织要光照而愈伤组织的再分化需要光照的再分化需要光照适当调整植物激素的适当调整植物激素的比例比例生长素生长素与与细胞分裂素细胞分裂素的浓度及其比例不同的浓度及其比例不同调控脱分化和根与芽调控脱分化和根与芽的再分化的再分化离体的植物器官或组织或细胞离体的植物器官或组织或细胞（外植体）（外植体）愈伤组织愈伤组织脱脱分化分化胚状体胚状体或或丛芽丛芽植物幼体植物幼体继续分裂和分化继续分裂

4、和分化一棵完整的植株一棵完整的植株细胞分裂细胞分裂和和再再分化分化植物组织培养中用到的有机碳源一般为蔗糖植物组织培养中用到的有机碳源一般为蔗糖, ,用用 葡萄糖也可以葡萄糖也可以, ,但后者的成本高。但后者的成本高。诱导愈伤组织再分化形成胚状体或丛芽及生根诱导愈伤组织再分化形成胚状体或丛芽及生根 的过程中的过程中, ,要进行换瓶处理要进行换瓶处理, ,以改变培养基中的激以改变培养基中的激 素配比及浓度。素配比及浓度。愈伤组织再分化形成植物幼苗时愈伤组织再分化形成植物幼苗时, ,需光照需光照 处理处理, ,以以便诱导叶绿体的形成。便诱导叶绿体的形成。 提醒提醒植物组织培养植物组织培养: 植物组织

5、培养就是在植物组织培养就是在无菌无菌和和人工控制人工控制条件下，将离体的条件下，将离体的植物器官、组织、细植物器官、组织、细胞胞，培养在人工配制的培养基上，给予，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、愈伤组织、丛芽丛芽，最终形成，最终形成完整的植株完整的植株。愈伤组织：愈伤组织：胡萝卜的愈伤组织胡萝卜的愈伤组织未分化的具有分生能力的未分化的具有分生能力的薄薄壁细胞群壁细胞群。脱分化脱分化 是指让是指让已经分化的细胞，已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结经过诱导后，失去其特有的结构和功能而变成构和功能而变成未分化细胞未分化细胞的过程。的

6、过程。再分化再分化: :脱分化产生的愈伤组织继续脱分化产生的愈伤组织继续进行培养又可以重新分化成进行培养又可以重新分化成根或芽等器官，这一过程称根或芽等器官，这一过程称为植物细胞的再分化。为植物细胞的再分化。实质是指已实质是指已去分化的细胞去分化的细胞在某种诱导因素的激活下，再出现在某种诱导因素的激活下，再出现程序化的分化程序化的分化。植物组织培养技术流程简图植物组织培养技术流程简图二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术 将不同种的植物体细胞，在一定条件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。成新的植物体的技

7、术。杂杂种种植植株株筛选融筛选融合合ABAB的的原生质原生质体体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ABAB去去 壁壁去去 壁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？融合融合完成完成的的标志标志植物细胞植物细胞B B植物体细胞杂交技术过程植物体细胞杂交技术过程原理？原理？原理？原理？细胞的全能性细胞的全能性细胞膜的流动性细胞膜的流动性1.1.提醒：提醒： (1)(1)植物体细胞杂交的障碍植物体细胞杂交的障碍 植物

8、细胞都有细胞壁。根据酶的专一性原植物细胞都有细胞壁。根据酶的专一性原理理, ,用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。 原生质体融合。人工诱导方法包括物理法原生质体融合。人工诱导方法包括物理法, ,如离如离心、振动、电激心、振动、电激;化学法化学法,如聚乙二醇如聚乙二醇(PEG)等。等。 (2)杂种细胞的类型杂种细胞的类型 有三种：有三种：AA、BB、AB,符合要求的只有符合要求的只有AB,需要进行筛选。需要进行筛选。 (3)杂种细胞杂种细胞AB形成的标志形成的标志： 新的细胞壁的生成。新的细胞壁的生成。( 4 )( 4 ) 杂 种 植 株 遗 传 物 质 的 变 化 ：杂

9、 种 植 株 遗 传 物 质 的 变 化 ： 细胞融合属于染色体变异细胞融合属于染色体变异, ,杂种植株的染色体数杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和通常是两亲本细胞染色体数目之和, ,染色体组数也染色体组数也是两个亲本染色体组数之和，形成异源多倍体。是两个亲本染色体组数之和，形成异源多倍体。( 5 )( 5 ) 植 物 体 细 胞 杂 交 的 原 理 ：植 物 体 细 胞 杂 交 的 原 理 ：原生质体融合的过程利用了原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性细胞膜的流动性, ,杂种细胞发育成杂种植株利用了杂种细胞发育成杂种植株利用了细胞的全能性细胞的全能性。2.2.该技术的目的该技

10、术的目的 植物体细胞杂交的植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株终点是培育成杂种植株, ,而不是而不是 形成杂种细胞就结束。形成杂种细胞就结束。杂种植株特征杂种植株特征：具备两种：具备两种 植物的遗传特征植物的遗传特征, ,原因是杂种植株中含有两种植物原因是杂种植株中含有两种植物 的遗传物质。的遗传物质。3.3.该技术在育种上应用时最大的优点该技术在育种上应用时最大的优点 克服远缘杂交不亲和的障碍。克服远缘杂交不亲和的障碍。4.4.未解决的问题未解决的问题 目前还不能让杂种植物完全按人们的需要去表达目前还不能让杂种植物完全按人们的需要去表达 亲代的优良性状亲代的优良性状, ,如番茄如番茄马铃薯。

11、马铃薯。思维误区警示思维误区警示 对植物体细胞杂交和有性杂交辨析不清对植物体细胞杂交和有性杂交辨析不清 (1)(1)植物体细胞杂交植物体细胞杂交 若两个不同品种的植物细胞若两个不同品种的植物细胞A A、B B进行融合进行融合,A,A含含有有2X2X条染色体条染色体,2,2个染色体组个染色体组, ,基因型为基因型为Aabb,BAabb,B含有含有2Y2Y条染色体条染色体,2,2个染色体组个染色体组, ,其基因型为其基因型为ccDd,ccDd,则新植株则新植株应为应为四倍体四倍体, ,其体细胞中染色体数为其体细胞中染色体数为2X+2Y2X+2Y, ,基因型为基因型为AabbccDdAabbccDd

12、, , 从中不难看出从中不难看出, ,体细胞杂交即两个细胞融合成一体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞个细胞, ,不管染色体数、基因组还是染色体组都采用不管染色体数、基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。直接相加的方法。(2)(2)植物有性杂交植物有性杂交 有性杂交的结果：子代细胞中染色体数有性杂交的结果：子代细胞中染色体数为为X+Y X+Y 、基因型为、基因型为“AbcD”AbcD”或或“abcD”abcD”或或“Abcd”Abcd”或或“abcd”,abcd”,即先减半再相加即先减半再相加。 (3)(3)有性生殖过程中符合孟德尔遗传定律有性生殖过程中符合孟德尔遗传定律, ,而植物体细胞杂交

13、则不符合孟德尔遗传定律。而植物体细胞杂交则不符合孟德尔遗传定律。植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用1 1、植物繁殖的新途径、植物繁殖的新途径微型繁殖微型繁殖作物脱毒作物脱毒人工种子人工种子2 2、作物新品种的培育、作物新品种的培育单倍体育种单倍体育种突变体的利用突变体的利用3 3、细胞产物的工厂化生产、细胞产物的工厂化生产（快速、保持亲本优良性状，无性繁殖）（快速、保持亲本优良性状，无性繁殖）（分生区附近病毒少，常用茎尖）（分生区附近病毒少，常用茎尖）（人工薄膜（人工薄膜+ +胚状体胚状体/ /不定芽不定芽/ /顶芽顶芽/ /腋芽）腋芽）（花药离体培养（花药离体培养+ +秋水仙素处理

14、）秋水仙素处理）（常利用理化方法诱变愈伤组织）（常利用理化方法诱变愈伤组织）（如生产人参皂甙甚至人参）（如生产人参皂甙甚至人参）1 1、（、（20112011年江苏卷）年江苏卷）下列有关植物组织培养的叙下列有关植物组织培养的叙述，正确的是述，正确的是 A A愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞B B二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株定遗传的植株C C用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子制成人工种子D D植物耐盐突变体可通过添加适量植物耐盐

15、突变体可通过添加适量NaClNaCl的培养基的培养基培养筛选而获得培养筛选而获得D D2 2（1111年上海卷）年上海卷）下列关于植物组织培养的表述，下列关于植物组织培养的表述，错误的是错误的是A A外植体可以来自于植物的任何细胞外植体可以来自于植物的任何细胞B B培养应在无菌条件下进行培养应在无菌条件下进行C C以花粉作为外植体可得到单倍体植株以花粉作为外植体可得到单倍体植株D D不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同例不同答案：答案：A A不是所有细胞都行，必须是活的有细胞核的细胞，不是所有细胞都行，必须是活的有细胞核的细胞，比如说木质部，导

16、管都是死细胞。比如说木质部，导管都是死细胞。 成熟的筛管成熟的筛管细胞无细胞核，也不能取其作为外植体。细胞无细胞核，也不能取其作为外植体。 脱分化脱分化 再分化再分化 胚状体胚状体 分化（或发育）分化（或发育） 生根生根 激素激素 单倍体单倍体 细胞的全能性细胞的全能性 染色体加倍染色体加倍 无性生殖无性生殖 乙乙 一一 多多 缩短育种周期缩短育种周期 (1)(1)过程是过程是 ，实际融合的过，实际融合的过程中原生质体可能会形成程中原生质体可能会形成 种细胞种细胞团团( (只考虑两个细胞融合的情况只考虑两个细胞融合的情况) )。与。与过程密切相关的细胞器是过程密切相关的细胞器是 。3高尔基体和

17、线粒体高尔基体和线粒体原生质体融合原生质体融合(2)若番茄细胞内含若番茄细胞内含A A条染色体，马铃薯条染色体，马铃薯细胞内含细胞内含B B条染色体，若将番茄和马铃条染色体，若将番茄和马铃薯采用有性杂交的育种方法培育薯采用有性杂交的育种方法培育( (假设假设能成功能成功) )，得到的后代应含，得到的后代应含 条染条染色体，若采用体细胞杂交技术所得植色体，若采用体细胞杂交技术所得植株含株含 条染色体，条染色体，(3)(3)若番茄是二倍体，马铃薯是四倍体，若番茄是二倍体，马铃薯是四倍体，则杂种植株为则杂种植株为 倍体。倍体。习题习题(A+B)/2A+B六六探究：探究：2 2、克隆羊、克隆羊“多利多

18、利”的诞生说明了什么？的诞生说明了什么？3 3、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分、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？化成不同的组织器官？1.1.表现全能性的条件有哪些？表现全能性的条件有哪些？离体、无菌、提供营养物质、激素及其它适宜离体、无菌、提供营养物质、激素及其它适宜条件。条件。细胞核中含有保持物种遗传性所需的全套基因，并没有因细胞核中含有保持物种遗传性所需的全套基因，并没有因为细胞分化而丢失基因，高度分化的细胞的细胞核仍具有为细胞分化而丢失基因，高度分化的细胞的细胞核仍具有全能性。全能性。在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。的结果。细胞分化原因？细胞分化原因？ 所有细胞含全套基因所有细胞含全套基因 但表达的基因不同但表达的基因不同-分化的根本原因分化的根本原因 使转录的使转录的mRNAmRNA不同不同 翻译成的蛋白质不同翻译成的蛋白质不同-分化的直接原因分化的直接原因 导致细胞的形态、结构、功能不同导致细胞的形态、结构、功能不同