lilin植物细胞工程的基本技术

1、植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术澳洲朱焦澳洲朱焦租摆效果租摆效果澳洲朱焦穴盘苗澳洲朱焦穴盘苗细胞工程细胞工程 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

2、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(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？教材教材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.为什么体内细胞没有表现出全能性，而是分化成为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？不同的组织、器官？细胞的全能性细胞的全能性4.4.全能性大小比较全

3、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例题辨析例题辨析下列关于细胞全能性的说法不正确的是（下列关于细胞全能性的说法不正确的是（ ）受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高此全能性最高生物体内，细胞不能表现出全能性，是因为细胞中

4、的生物体内，细胞不能表现出全能性，是因为细胞中的基因选择性表达基因选择性表达 菊花花瓣或叶片的任何一个活细胞都具有全能性菊花花瓣或叶片的任何一个活细胞都具有全能性哺乳动物成熟的红细胞也有全能性哺乳动物成熟的红细胞也有全能性E E、用菊花的一个叶肉细胞培养出了菊花叶片体现了叶肉细、用菊花的一个叶肉细胞培养出了菊花叶片体现了叶肉细胞的全能性胞的全能性E6.6.植物组织培养的基本过程植物组织培养的基本过程植物体植物体离体的植物器离体的植物器官组织或细胞官组织或细胞愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化再分化再分化幼根和幼芽幼根和幼芽胚状体胚状体(外植体外植体)（1 1）什么是细胞脱分化？什么是细胞脱分化？（2

5、 2）愈伤组织有什么特点？）愈伤组织有什么特点？脱分化：脱分化：已经分化的细胞在一定印度作用下恢复了一定的分已经分化的细胞在一定印度作用下恢复了一定的分化能力，失去原有分化状态过程。化能力，失去原有分化状态过程。再分化：再分化：已经脱分化的愈伤组织在一定条件下，再分化出胚已经脱分化的愈伤组织在一定条件下，再分化出胚状体形成完整的植株。状体形成完整的植株。一、植物组织培养一、植物组织培养 植物组织培养的基本过程植物组织培养的基本过程 外植体外植体 愈伤组织愈伤组织 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

6、（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 愈伤组织的形成 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 在

7、在 条件下，条件下，将将 ，培，培养在人工配制的培养基上，给予适宜养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生的培养条件，诱导其产生 、丛芽，最终形成丛芽，最终形成 。概念概念植物组织培养植物组织培养无菌和人工控制无菌和人工控制离体的植物器官、组织、细胞离体的植物器官、组织、细胞愈伤组愈伤组织织完整的植株完整的植株细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件必要条件：必要条件：注意：全程无菌操作注意：全程无菌操作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

8、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、 植物组织培养植植物组织培养物组织培养过程示意图过程示意图上上面的示意图中还有什么地方不够完善的？面的示意图中还有什么地方不够完善的？没有进行灭菌处理，试管也没有做密封等。没有进行灭菌处理，试管也没有做密封等。离体的植物离体的植物器官、组织、器官、组织、细胞细胞脱分化脱分化愈愈伤伤组组织织再分化再分化根根芽芽植植物物体体(一一)植植物

9、组织培养的基本过程物组织培养的基本过程愈伤组织愈伤组织愈伤组织是通过细胞分裂细胞分裂形成的，其细胞排列疏松而无规则疏松而无规则，高度液泡化液泡化呈无定形无定形状态的薄壁薄壁细胞。（二）影响植物组织培养的因素（二）影响植物组织培养的因素 材料的选择、营材料的选择、营养养成分、激素、一成分、激素、一定定的外界的外界因素（温因素（温度、空气、无菌环境、适合的度、空气、无菌环境、适合的PH、适、适时光时光照等）。照等）。外植体选择外植体选择激素配比对组织培养的影响激素配比对组织培养的影响在培养基中需要添加在培养基中需要添加生长素生长素和和细胞分裂素细胞分裂素等植物激素，其等植物激素，其浓度浓度、使用的

10、先后顺序使用的先后顺序、用量的比例用量的比例等都影响结果。等都影响结果。高高 利于利于根分化、抑制芽的形成根分化、抑制芽的形成生长素生长素/细胞分细胞分裂素裂素 低低 利于芽的形成利于芽的形成适中适中 利于愈伤组织的形成利于愈伤组织的形成1、外植体带菌、外植体带菌2、培养基及接种、培养基及接种器具灭菌不彻底器具灭菌不彻底3、接种操作时带入、接种操作时带入4、环境不清洁、环境不清洁组组织培养污染的主要途径及怎样预防污染？织培养污染的主要途径及怎样预防污染？污染的预防措施污染的预防措施（一）防止外植体带菌（一）防止外植体带菌（二）保证培养基及接种器具彻底灭菌（二）保证培养基及接种器具彻底灭菌（三）

11、操作人员严格遵守无菌操作规程（三）操作人员严格遵守无菌操作规程（四）保证接种与培养环境清洁（四）保证接种与培养环境清洁植物组织培养过程外植体外植体（离体的植物器官、组织、细胞或原生质体离体的植物器官、组织、细胞或原生质体）脱分化（去分化）脱分化（去分化）愈伤组织愈伤组织再分化再分化根、芽等器官根、芽等器官(或胚状体或胚状体)植物幼苗植物幼苗完整植物体完整植物体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

12、再分化培养化培养试管苗试管苗正常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蕉困难。蕉困难。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？4.4.次氯酸钠、无菌水、高压灭菌锅、超净工作台、消次氯酸钠、无菌水、高压灭菌锅、超净工作台、消毒用棉球都意味组织培养过程全程灭菌，为什么要强毒用棉球都意味组织培养过程全程灭菌，为什么要强调所用器械的

13、调所用器械的灭菌灭菌和实验人员的和实验人员的无菌操作无菌操作？杂菌和培养物争夺营养、以及杂菌生长过杂菌和培养物争夺营养、以及杂菌生长过程中产生大量对培养物有害的物质，导致程中产生大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。培养物迅速死亡。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D08江苏高考：下列关于植物组织培养的叙江苏高考：下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是述中，错误的是 A培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和

14、培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压调节渗透压B培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化伤组织的生长和分化C离体器官或组织的细胞都必须通过脱分离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织化才能形成愈伤组织D同一株绿色开花植物不同部位的细胞经同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同培养获得的愈伤组织基因相同D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：要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素

15、。营养物质包括营养物质包括 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。2.2.无

16、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 芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件芽发育成叶，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植物体细胞杂交应用研究植物体细胞杂交应用研究 思考题 细胞壁如何去除？细胞壁如何去除？ 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？ 融合完成的标志是什么？融合完成的标志是什么？ 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？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

17、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？其过程中用融合的过程是怎样的？其过程中用到了膜的什么特性？到了膜的什么特性？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. . 化学方法：聚乙二醇（化学方法：聚乙二醇（PEGP

18、EG）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流动性流动性单核、长出新的细胞壁单核、长出新的细胞壁二、植物体细胞杂交二、植物体细胞杂交1 1、概念、概念 将将 ，在一定条件下，在一定条件下融合融合成成 ，并将其培养成，并将其培养成 。不同种的植物体细胞不同种的植物体细胞杂种细胞杂种细胞新的植物体新的植物体2 2、原理、原理（1）细胞膜的流动性）细胞膜的流动性（2）细胞的全能性）细胞的全能性可以克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改变生物性状可以克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改变生物性状3 3、不足、不足技术复杂、操作繁琐、工作量大技术复杂、操作繁琐、工作量大不一定按人们需要表达优良性状不一定按人们需要表达优良性状4 4、优势优势植物植物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