植物细胞工程课件

1、专题二专题二 细胞工程细胞工程细胞工程细胞工程 1 1概念概念: :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的遗传物质或获得细胞产品得细胞产品2 2分类分类: :植物细胞工程和动物细胞工程植物细胞工程和动物细胞工程3基本技术：基本技术：1.植物组织培养的原理是什么？植物组织培养的原理是什么？阅读教材阅读教材P33-34页页 回答下列问题回答下列问题3.什么是细胞的全能性什么是细胞的全能性?5.为什么体内细胞

2、没有表现出全能性，而是分化成为不同的组为什么体内细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官？织、器官？细胞的全能性4.4.全能性大小比较全能性大小比较受精卵受精卵 生殖细胞生殖细胞 体细胞体细胞 第二组第二组第一组第一组植物细胞植物细胞 动物细胞动物细胞基因在特定空间和时间条件下基因在特定空间和时间条件下选择性表达选择性表达的结果。的结果。具有某种生物具有某种生物_ _ _的任何一个细胞，都具有的任何一个细胞，都具有_的潜能。的潜能。全部遗传信息全部遗传信息发育成完整生物体发育成完整生物体受精卵受精卵有丝有丝分裂分裂细胞细胞分化分化系系统统人人体体骨细胞骨细胞上皮上皮细胞细胞肌肉肌肉

3、细胞细胞神经神经细胞细胞上皮组织上皮组织肌肉组织肌肉组织神经组织神经组织结缔组织结缔组织器器官官植物器官切片图植物器官切片图天竺葵天竺葵筛管筛管导管导管根冠根冠分生区分生区伸长区伸长区成熟区成熟区(根毛区根毛区)根尖根尖保卫细胞保卫细胞气气孔孔这些形态结构和这些形态结构和功能不同的细胞功能不同的细胞都有可能发育成都有可能发育成完整个体吗？完整个体吗？19581958年，美国科学家斯图尔德（年，美国科学家斯图尔德（F.C.StewardF.C.Steward）将胡）将胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培养获得了完整的胡萝萝卜韧皮部的一些细胞进行培养获得了完整的胡萝卜新植株。卜新植株。植物组织培养技术植物

4、组织培养技术离体植离体植物细胞物细胞（外植体外植体）胚状体胚状体根芽根芽愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化再再分化分化1 1、过、过 程程植物体植物体二、植物组织培养二、植物组织培养让已分化的细胞，经诱导后，让已分化的细胞，经诱导后，失去其特有的结构和功能而转失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程变成未分化细胞的过程在人工培养基上由外植体长在人工培养基上由外植体长出来的一团无序生长的薄壁出来的一团无序生长的薄壁细胞（细胞排列疏松、无规细胞（细胞排列疏松、无规则、高度液泡化）。则、高度液泡化）。具有生根发芽能力具有生根发芽能力的胚状结构的胚状结构切取切取形成层形成层无菌无菌接种接种诱导愈伤组织

5、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培养培养再分化再分化培养培养细胞分裂素细胞分裂素/ /生长素生长素基本相等时基本相等时： 维持愈伤组织的生长维持愈伤组织的生长细胞分裂素细胞分裂素/ /生长素生长素维持在高水平时维持在高水平时：诱导芽的形成诱导芽的形成细胞分裂素细胞分裂素/ /生长素的生长素的比例低时比例低时：诱导根的形成诱导根的形成使用顺序使用顺序实验结果实验结果先使用生长素后使用细先使用生长素后使用细胞分裂素胞分裂素有利于细胞分裂但不分有利于细胞分裂但不分化化先使用细胞分裂素，后先使用细胞分裂素，后使用生长素使用生长素细胞分裂也分化细胞分裂也分

6、化同时使用同时使用分化频率加快分化频率加快资料资料1根据以上资料，你得出什么结论？根据以上资料，你得出什么结论？资料资料2植物激素对脱分化和再分化起到决定性的作用，培养基中植物植物激素对脱分化和再分化起到决定性的作用，培养基中植物激素的种类、浓度、比例和使用顺序都会影响实验结果。激素的种类、浓度、比例和使用顺序都会影响实验结果。阅读培养过程回答下列问题阅读培养过程回答下列问题：组织培养的实例：组织培养的实例： 胡萝卜的组织培养胡萝卜的组织培养1. 1.概括植物组织培养技术的流程简图概括植物组织培养技术的流程简图制备制备外植体外植体接种接种脱分化脱分化培养培养再分再分化培养化培养试管苗试管苗正常

7、植株正常植株转接转接移栽移栽形成层容易诱导产生愈伤组织，其它部分也可以但诱导愈伤组织形成层容易诱导产生愈伤组织，其它部分也可以但诱导愈伤组织较困难。较困难。2.2.在本实验中，切取胡萝卜块时强调要切取含有在本实验中，切取胡萝卜块时强调要切取含有形成层形成层部分，原部分，原因是什么？胡萝卜的其他部分是否也能培育成小植株？因是什么？胡萝卜的其他部分是否也能培育成小植株？ 根据上述过程，请同学们讨论归纳出组织培养的概念。 植物组织培养就是在无菌和人工控制植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养

8、在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。最终形成完整的植株。2 2、下列属于组织培养的是（、下列属于组织培养的是（ ）A. A. 花药离体培养成单倍体植株花药离体培养成单倍体植株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. 利用桑枝条扦插大田并发育成完利用桑枝条扦插大田并发育成完整植株整植株1、关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（、关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（ ） A、愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果、愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果 B

9、、愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果、愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果 C 、愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果 D 、愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果D请同学们讨论如何实现？请同学们讨论如何实现？1 1 概念：概念： 用用两个两个来自不同植物的体细胞融合成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方法。新的植物体的方法。 二、植物体细胞杂交二、植物体细胞杂交 2 2 过程过程马铃薯马铃薯细胞细胞 番茄细胞番茄细胞杂种细胞杂种细胞1.阻

10、碍植物细胞亲和的结构是什么？阻碍植物细胞亲和的结构是什么？怎么去除？怎么去除？融融 合合长壁长壁原生原生质体质体纤维素酶纤维素酶和果胶酶和果胶酶2.去壁以后的结构叫什么？去壁以后的结构叫什么？3.用什么方法才能让细胞紧密接触并发用什么方法才能让细胞紧密接触并发生融合？生融合？4.融合的过程是怎样的？其原理是什融合的过程是怎样的？其原理是什么？么？5.融合完成的标志是什么？融合完成的标志是什么？6.杂种细胞遗传物质有什么特点？杂种细胞遗传物质有什么特点？7.融合后除杂种细胞外还有哪些融合细胞？融合后除杂种细胞外还有哪些融合细胞？ 物理方法：离心、振动、电击物理方法：离心、振动、电击. . 化学方

11、法：聚乙二醇（化学方法：聚乙二醇（PEGPEG）诱导）诱导细胞膜融合细胞膜融合细胞质融合细胞质融合细胞核融合细胞核融合细胞膜的流动性细胞膜的流动性单核、长出新的细胞壁单核、长出新的细胞壁杂种细胞杂种细胞愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株植物细胞植物细胞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正在融合的原生质体正在融合的原生质体去细胞壁去细胞壁! !再生细胞壁再生细胞壁植物组织培养植物组织培养植物细胞杂交植物细胞杂交2.过程3 3、成果和尚未解决的问题：、成果和尚未解决的问题：成果：培育出成果：培育出“番茄马铃薯番茄马铃薯”杂种植株杂种植株未解决问题：尚未让杂种植

12、物按照人们的未解决问题：尚未让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状需要表现出亲代的优良性状4、意义、意义可以克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改变可以克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改变生物性状生物性状白菜甘蓝白菜 甘蓝同学们设计一下白菜甘蓝培育过程？同学们设计一下白菜甘蓝培育过程？讨论白菜甘蓝细胞内的染色体数目？讨论白菜甘蓝细胞内的染色体数目？秋水仙素处理幼秋水仙素处理幼苗苗BBBBAAAA白菜白菜甘蓝甘蓝ABAB白菜甘蓝白菜甘蓝AABBAABB1.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.植物组织培养得到的植物体细胞植物组织培养得到的植物体细胞中染色体数目？中染色体数

13、目？4.要想获得遗传物质来自两个亲本的要想获得遗传物质来自两个亲本的番茄番茄马铃薯（番茄、马铃薯之间存马铃薯（番茄、马铃薯之间存在生殖隔离，有性杂交不能成功），在生殖隔离，有性杂交不能成功），需要用什么技术手段？需要用什么技术手段？（3 3）名贵花卉进行离体培养时不应采用该株的（）名贵花卉进行离体培养时不应采用该株的（ ）A A、茎尖茎尖 B B、子房壁子房壁 C C、花粉粒花粉粒 D D、叶片叶片练习练习1 1、阅读下列材料，分析后简要回答问题：、阅读下列材料，分析后简要回答问题：材料材料1 1：植物的器官植物的器官组织或细胞组织或细胞培养基培养基中培养中培养取下并取下并放入放入B B A

14、A胚状体胚状体植物体植物体材料材料2 2：植物细胞植物细胞a a植物细胞植物细胞b b杂种细胞杂种细胞融合并再生融合并再生出细胞壁出细胞壁细胞细胞分裂分裂再分化再分化（C C）（D D）（2 2）（）（A A）过程是否需要光照？过程是否需要光照？再分化是否需要光照？再分化是否需要光照？植植物物体体脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织C CD D（1 1）写出以下过程或结构的名称：）写出以下过程或结构的名称：A AB B原生质体原生质体a a原生质体原生质体b b否否需要需要 C C 如下图所示为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作，接入试管后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请根据图回答下列问题：要促

15、进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括质包括 和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和和 两类植物激素。两类植物激素。此过程依据的原理是此过程依据的原理是 。A A和和B B阶段主要进行的分裂阶段主要进行的分裂方式是方式是 ，B B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞阶段除了细胞分裂外，还进行细胞 等等此过程要无菌操作，主要是指对此过程要无菌操作，主要是指对 进行灭菌消毒。进行灭菌消毒。 B B阶段需要光照，原因是阶段需要光照，原因是 。试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶试管苗的根细胞没

16、有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因绿素，这是基因 的结果。的结果。练习练习3 3：无机物无机物生长素生长素细胞的全能性细胞的全能性有丝分裂有丝分裂分化分化培养基培养基叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件选择性表达选择性表达（08海南海南18分）分） ：某二倍体植物是杂合体，图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基：某二倍体植物是杂合体，图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。据图回答：上培养产生完整植株的过程。据图回答：（1）图中表示的是该花粉培养过程中的）图中表示的是该花粉培养过程中的 过程，表示的是过程，表示的是 过程，过程，X代

17、表的是代表的是 ，表示的是，表示的是 过程，表示的是诱导过程，表示的是诱导 过程。过程。（2）图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过那一条途径主要取决于培）图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过那一条途径主要取决于培养基成分中养基成分中 的种类及其浓度配比，最后获得的来源于为成熟花粉的完整植株的种类及其浓度配比，最后获得的来源于为成熟花粉的完整植株都称为都称为 植株（甲）。未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明为成熟花粉具植株（甲）。未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明为成熟花粉具有有 。（3）对植株进行）对植株进行 ，才能使其结实产生后代（乙），否则植株甲只有通，才能使其结实产生后代（乙），否则植株甲只有通过