福建省福清市高中生物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术课件

1、 细胞工程细胞工程 指应用细胞生物学和分子生物学的原理和指应用细胞生物学和分子生物学的原理和 方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平 或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞或细胞器水平上，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的一门综合科学内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学 技术。技术。 应用的原理和方法应用的原理和方法 研究的水平研究的水平 研究的目的研究的目的 细胞生物学和分细胞生物学和分 子生物学子生物学 细胞整体水平细胞整体水平 或细胞器水平或细胞器水平 按照人们的意愿来改变按照人们的意愿来改变 细胞内的遗传物质或获细胞内

2、的遗传物质或获 得细胞产品得细胞产品(定向改造）定向改造） 细胞工程 植物细胞工程植物细胞工程 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 动物细胞工程动物细胞工程 一、植物组织培养一、植物组织培养 植物组织培养的概念：植物组织培养的概念： n在无菌和人工控制的条件下将离体的植在无菌和人工控制的条件下将离体的植 物器官、组织、细胞，培养在人工配制物器官、组织、细胞，培养在人工配制 的培养基上，给予一定的培养条件，诱的培养基上，给予一定的培养条件，诱 导产生愈伤组织和胚状体，最终形成完导产生愈伤组织和胚状体，最终形成完 整的植株。整的植株。 1.原理：原理： 细胞的全能性细胞的全能性

3、 细胞的全能性细胞的全能性 1. 概念概念: 已高度分化的细胞仍具有发育成完整个体已高度分化的细胞仍具有发育成完整个体 的潜能。的潜能。 2. 原因：原因： 生物体细胞含有本物种所特有的全套遗传 生物体细胞含有本物种所特有的全套遗传 信息。信息。 3. 全能性高低：全能性高低： 受精卵胚胎干细胞生殖 细胞体细胞 植物细胞动物细胞动物细胞 离体植离体植 物细胞物细胞 愈伤组织愈伤组织 胚状体胚状体根芽根芽植物体植物体 脱分化脱分化再分化再分化 二、植物组织培养 植物组织培养应用举例（一） 一、植物组织培养一、植物组织培养 n3、 植物组织培养的基本过程植物组织培养的基本过程 n外植体外植体 愈伤

4、组织愈伤组织 胚状体胚状体已分化出根、芽已分化出根、芽 分化程度降低，分分化程度降低，分 裂能力增强裂能力增强 重新分化出组织器重新分化出组织器 官的过程（官的过程（细胞分细胞分 裂素、生长素裂素、生长素） 细胞分化程度与细胞分裂能力呈负相关细胞分化程度与细胞分裂能力呈负相关 脱分化脱分化 遮光遮光 再分化再分化 光照光照 一、植物组织培养植物组织培养 n2、植物组织培养的条件植物组织培养的条件 n内因：离体细胞、组织或器官内因：离体细胞、组织或器官 n外因：外因：1）适宜的外界环境条件，例如无）适宜的外界环境条件，例如无 菌、适宜的温度、湿度、光照等菌、适宜的温度、湿度、光照等 n2）培养基

5、）培养基（一定的营养物质，激素一定的营养物质，激素） 植物组织培养的培养基植物组织培养的培养基 无机营养成分：无机盐离子无机营养成分：无机盐离子 有机营养成分：有机营养成分： 含含N N物质：包括维生素和氨基酸物质：包括维生素和氨基酸 碳源：碳源：2%2%5%5%的蔗糖溶液，调节渗透压的蔗糖溶液，调节渗透压 琼脂：起支持作用琼脂：起支持作用 激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素 PHPH值：值：5.05.06.06.0 一、 植物组织培养 愈伤组织的形成 n愈伤组织：离体的植物愈伤组织：离体的植物 器官、组织或细胞，在器官、组织或细胞，在 培养一段时间以后，通培养一

6、段时间以后，通 过细胞分裂，形成一种过细胞分裂，形成一种 排列疏松无规则、高度排列疏松无规则、高度 液泡化、无定形态的薄液泡化、无定形态的薄 壁细胞壁细胞组成的组织。组成的组织。 植物组织培养（试管苗的形成） 试管苗大规模培养 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 植植 物物 细细 胞胞 工工 程程 的的 实实 际际 应应 用用 1.单倍体育种 2.突变体的利用 1.微型繁殖(属无性繁殖) (1)微型繁殖技术（快速繁殖技术）: 快速繁殖优良品种的植物组织培养技术. (2)特点:保持优良品种的遗传特性; 高效快速地实

7、现种苗的大量繁殖. 2.培育脱毒作物 (1)材料:无病毒的茎尖 (2)脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得 人工种子 n用人工种皮包被体用人工种皮包被体 细胞胚，可以制造细胞胚，可以制造 人工种子人工种子 n人工种皮：藻酸钠人工种皮：藻酸钠 n解决有些植物结子解决有些植物结子 困难、发芽率低、困难、发芽率低、 繁殖困难等问题繁殖困难等问题 植物组织培养大量生产紫草素 现在已有胡萝卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、现在已有胡萝卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、 玉米、水稻、橡胶等几十种植物的人工种子试种成玉米、水稻、橡胶等几十种植物的人工种子试种成 功，但由于成本较高，中国尚未应用于生产。功，但由于成本较高，中

8、国尚未应用于生产。 紫草紫草紫草素紫草素 愈伤组织愈伤组织 能力训练：能力训练： 1、下列不能作为植物组织培养的材料是：、下列不能作为植物组织培养的材料是： A、秋海棠的叶、秋海棠的叶 B、马铃薯的块茎、马铃薯的块茎 C、成熟的花粉、成熟的花粉 D、木质部中的导管细胞、木质部中的导管细胞 D 植物体细胞杂交应用研究植物体细胞杂交应用研究 1 1、定义：、定义： 将两个来自不同植物的体细胞融合成将两个来自不同植物的体细胞融合成 一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成 新的植物体的过程。新的植物体的过程。 2 2、优势、优势： （与有性杂交与有性杂交 方法比较方法比较）

9、克服了远缘杂交不亲和的障碍克服了远缘杂交不亲和的障碍，拓展，拓展 了可用于杂交的亲本组合范围了可用于杂交的亲本组合范围。 植物体细胞杂交植物体细胞杂交 (1) (1) (2) (3) (4) (5) 植物体细胞杂交植物体细胞杂交 标志标志 去壁去壁 思考题 n细胞壁如何去除？细胞壁如何去除？ n原生质层如何融合？融合的基础是什么？原生质层如何融合？融合的基础是什么？ n杂交完成的标志是什么？杂交完成的标志是什么？ n最后通过什么手段得到新个体最后通过什么手段得到新个体 ？ 植物植物A A细胞细胞 植物植物B B细胞细胞 去壁去壁 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

10、质体融合 融合体融合体 再生壁再生壁 杂种细胞杂种细胞 细胞分裂细胞分裂 愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株 去壁的常用方法：去壁的常用方法： 酶解法（纤维素酶、果胶酶等）酶解法（纤维素酶、果胶酶等） 原生质体融合方法原生质体融合方法： 物理法：离心、振动、电刺激等物理法：离心、振动、电刺激等 化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEGPEG） 植物体细胞杂交植物体细胞杂交 细胞融合的基础：细胞融合的基础： 细胞膜的流动性细胞膜的流动性 不能人工诱导原生质体融合的方法是：不能人工诱导原生质体融合的方法是： A A、振动、振动 B B、电刺激、电刺激、 C C、PEGPEG试剂、试剂、 D D、重压、重压 对应训练 n08江苏高考：下列关于植物组织培养的江苏高考：下列关于植物组织培养的 叙述中，错误的是叙述中，错误的是 nA培养基中添加蔗糖的目的是提供营养培养基中添加蔗糖的目的是提供营养 和调节渗透压和调节渗透压 nB培养基中的生长素和细胞