苏教版植物细胞工程

1、苏教版植物细胞工程 香蕉在自然界是以什么方式繁殖的？香蕉在自然界是以什么方式繁殖的？ 三倍体无籽西瓜是怎样产生的？三倍体无籽西瓜是怎样产生的？ 用什么方法能迅速且大批量的培育出香蕉用什么方法能迅速且大批量的培育出香蕉 和三倍体无籽西瓜幼苗呢？和三倍体无籽西瓜幼苗呢？ 问题探讨 植物组织技术 苏教版植物细胞工程 一、植物组织培养一、植物组织培养 苏教版植物细胞工程 生物体内的细胞为什么没有表现出全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？能性，而是分化成不同的组织器官？ 使已分化的细胞表现出全能性需要哪使已分化的细胞表现出全能性需要哪 些条件？些条件？ 离体、提供营养物质

2、、植物激素及其它适宜条离体、提供营养物质、植物激素及其它适宜条 件。件。 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。 苏教版植物细胞工程 要把一块组织通过培养得到 一株完整植株, 应该如何操作 呢? 请同学们阅读教材，请同学们阅读教材， 回答问题。回答问题。 苏教版植物细胞工程 一、植物组织培养一、植物组织培养 是指依据细胞全能性原理。在是指依据细胞全能性原理。在 无菌条件下，分离植物的器官、组无菌条件下，分离植物的器官、组 织、细胞或原生质体，并在培养基织、细胞或原生质体，并在培养基 上培养，在适宜的条件下使其长成上培养，在适宜的条

3、件下使其长成 部分或完整植株的技术。部分或完整植株的技术。 2.植物组织培养的概念植物组织培养的概念 苏教版植物细胞工程 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 根、芽的形成根、芽的形成 培养室培养室移栽大田移栽大田 脱分化脱分化 再分化再分化 植物激素植物激素 切取切取 形成层形成层 （外植（外植 体消毒）体消毒） 苏教版植物细胞工程 3.3.植物组织培养过程植物组织培养过程 苏教版植物细胞工程 强调几个概念：强调几个概念： 愈伤组织：愈伤组织：离体的植物器官、离体的植物器官、 组织或细胞，在培养一段时组织或细胞，在培养一段时 间以后，通过细胞分裂，形间以后，通过细胞分裂

4、，形 成一种高度液泡化、无定形成一种高度液泡化、无定形 状态薄壁细胞组成的排列疏状态薄壁细胞组成的排列疏 松无规则的组织。松无规则的组织。 苏教版植物细胞工程 脱分化脱分化：分化的细胞经诱导后，失去特分化的细胞经诱导后，失去特 有的结构功能转变成未分化的细胞的过程，有的结构功能转变成未分化的细胞的过程， 又称去分化。又称去分化。 实质是恢复细胞的全能性过程。实质是恢复细胞的全能性过程。 结果是形成愈伤组织。结果是形成愈伤组织。 再分化再分化：脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重 新分化成根或芽等器官的过程新分化成根或芽等器官的过程。 苏教版植物细胞工程 知识拓展

5、知识拓展 当细胞分裂素和生长素共同使用时，能刺当细胞分裂素和生长素共同使用时，能刺 激愈伤组织的形成，而通过调节二者的浓激愈伤组织的形成，而通过调节二者的浓 度比，就可以调控植物细胞培养过程中芽度比，就可以调控植物细胞培养过程中芽 和根的形成；和根的形成；但两者的比例变化后，诱导的结但两者的比例变化后，诱导的结 果是不同的：当生长素含量高于细胞分裂素时，果是不同的：当生长素含量高于细胞分裂素时， 主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成（即有主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成（即有 利于根的发生）；当细胞分裂素含量高于生长素利于根的发生）；当细胞分裂素含量高于生长素 时，则主要诱导植物组织再分化

6、和芽原基的形成时，则主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成 （即有利于芽的发生）。（即有利于芽的发生）。 苏教版植物细胞工程 (1)(1)在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭 菌和实验人员的无菌操作？菌和实验人员的无菌操作？ 植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成 分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以 在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象 经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌经常发生

7、。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌 不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程 中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速 死亡。死亡。 造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植 体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操 作不规范等。所以在组织培养实验中用到的植物材料作不规范等。所以在组织培养实验中用到的植物材料 和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员

8、操作一定 要规范，避免带入杂菌。要规范，避免带入杂菌。 讨论：讨论： 苏教版植物细胞工程 的培养基的培养基 被污染后被污染后 的培养基的培养基 没有污染没有污染 试管试管 苗苗 苏教版植物细胞工程 (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

9、部分（如茎、叶、花）也能培养再胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再 生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。 苏教版植物细胞工程 (3)(3)请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养 技术的流程简图。技术的流程简图。 苏教版植物细胞工程 脱分化脱分化 再分化再分化 苏教版植物细胞工程 （3 3）转基因植物的培育）转基因植物的培育 （2 2）无病毒植物的培育）无病毒植物的培育 胚胚 状状 体体 人工种皮人工种皮 人工胚乳人工胚乳 苏教版植物细胞工程 反馈练习反馈练习 1.下列属于组织培养的是：（下列属于组织培养

10、的是：（ ） A.花粉培养成单倍体植株花粉培养成单倍体植株 B.芽发育成枝条芽发育成枝条 C.根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区 D.未受精的卵发育成植株未受精的卵发育成植株 A 苏教版植物细胞工程 2.在离体的植物器官、组织或细胞脱在离体的植物器官、组织或细胞脱 分化形成愈伤组织的过程中，下列分化形成愈伤组织的过程中，下列 哪一项条件是不需要的（哪一项条件是不需要的（ ） A.消毒灭菌消毒灭菌 B.适宜的温度适宜的温度 C.充足的光照充足的光照 D.适宜的养料和激素适宜的养料和激素 C 苏教版植物细胞工程 3.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植 株，不

11、需要株，不需要 （ ） A.具有完整细胞核的细胞具有完整细胞核的细胞 B.离体状态离体状态 C.导入外源基因导入外源基因 D.一定的营养物质和激素一定的营养物质和激素 C 苏教版植物细胞工程 二、植物细胞培养二、植物细胞培养 1.植物细胞培养的概念植物细胞培养的概念 是指组织培养过程中形成的愈伤组织是指组织培养过程中形成的愈伤组织 或其它易分散的组织置于液体培养基中，或其它易分散的组织置于液体培养基中， 进行悬浮培养，得到分散的悬浮细胞，通进行悬浮培养，得到分散的悬浮细胞，通 过继代培养使细胞增殖，从而获得大量的过继代培养使细胞增殖，从而获得大量的 细胞群体的一种技术。细胞群体的一种技术。 苏

12、教版植物细胞工程 固体培养基固体培养基 液体培养基液体培养基 苏教版植物细胞工程 原代培养原代培养是指直接从机体取下细胞、组织和器官后是指直接从机体取下细胞、组织和器官后 立即进行培养。因此，较为严格地说是指成功传代之前立即进行培养。因此，较为严格地说是指成功传代之前 的培养，此时的细胞保持原有细胞的基本性质。的培养，此时的细胞保持原有细胞的基本性质。 继代培养继代培养是指愈伤组织在培养基上生长一段时间后，是指愈伤组织在培养基上生长一段时间后， 营养物枯竭，水分散失，并已经积累了一些代谢产物，营养物枯竭，水分散失，并已经积累了一些代谢产物， 此时需要将这些组织转移到新的培养基上，这种转移此时需

13、要将这些组织转移到新的培养基上，这种转移 称为继代培养或传代培养。称为继代培养或传代培养。 苏教版植物细胞工程 2.植物细胞培养与植物组织培养的关系植物细胞培养与植物组织培养的关系 . 植物组织培养是植物细胞培养的基础植物组织培养是植物细胞培养的基础 培养的目的不同培养的目的不同 植物组织培养的目的是得到更多的植物体植物组织培养的目的是得到更多的植物体 植物细胞培养的目的是获得人类所需要的细胞次植物细胞培养的目的是获得人类所需要的细胞次 生代谢产物生代谢产物 次生代谢产物次生代谢产物是由次生代谢产生的一类细胞生命活动或植物是由次生代谢产生的一类细胞生命活动或植物 生长发育正常运行的非必需的小分

14、子有机化合物，其产生和分生长发育正常运行的非必需的小分子有机化合物，其产生和分 布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。 苏教版植物细胞工程 3.实例实例 成功的培养了红豆杉的细胞，从中提取出重要的抗肿瘤成功的培养了红豆杉的细胞，从中提取出重要的抗肿瘤 药物药物紫杉酮紫杉酮 4.培养过程培养过程 筛选细胞筛选细胞获得次生代谢产量高、生长迅速的单细胞无性繁殖系获得次生代谢产量高、生长迅速的单细胞无性繁殖系 扩大培养扩大培养发酵生产发酵生产次生代谢产物分离纯化次生代谢产物分离纯化 无性繁殖系无性繁殖系是指从一个祖先通过无性繁殖方式产生的后

15、代是指从一个祖先通过无性繁殖方式产生的后代, 是具有相同遗传性状的群体。如从一块植物组织的外植体、是具有相同遗传性状的群体。如从一块植物组织的外植体、 一团愈伤组织或一个细胞产生的所有愈伤组织或细胞群。一团愈伤组织或一个细胞产生的所有愈伤组织或细胞群。 苏教版植物细胞工程 5.优点优点 可大量生产具有生理活性的次生代谢产物可大量生产具有生理活性的次生代谢产物 生产过程快速、高效，而且不受季节、外部生产过程快速、高效，而且不受季节、外部 环境等条件的限制。环境等条件的限制。 苏教版植物细胞工程 因为不同种生物之间存因为不同种生物之间存 在着生殖隔离，所以用在着生殖隔离，所以用 传统的有性杂交方法

16、是传统的有性杂交方法是 不可能做到这一点的。不可能做到这一点的。 于是，一些科学家试图用这两种植物的体于是，一些科学家试图用这两种植物的体 细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。 这幅番茄这幅番茄马铃薯图利马铃薯图利 用传统有性杂交方法能用传统有性杂交方法能 实现吗？为什么？实现吗？为什么？ 三、植物体细胞杂交技术三、植物体细胞杂交技术 苏教版植物细胞工程 1972 1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间年卡尔森等通过两个烟草品种之间 原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。 19781978年梅尔彻斯年梅尔彻斯(Mel

17、chers)(Melchers)等首次获得等首次获得 了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种 “PotamatoPotamato”。 目前，已得到栽培烟草与野生烟草、目前，已得到栽培烟草与野生烟草、 栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、 籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种 及其后代，获得了有价值的新品系或育及其后代，获得了有价值的新品系或育 种上有用的新材料。种上有用的新材料。 苏教版植物细胞工程 苏教版植物细胞工程 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 1. 1.过程过程 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 原生质体原生质体B 原生质体原生质体A 杂种杂种 细胞细胞 AB 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A 植物细胞植物细胞B 苏教版植物细胞工程 2.2.概念概念 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