课件植物细胞工程

1、细胞工程 细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，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技术。什么叫细胞工程？应用的原理和方法研究的水平研究的目的细胞生物学和分子生物学细胞水平或细胞器水平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是分子水平是细胞水平或细胞器水平上克隆多莉羊技术是 水平上的技术。培育抗虫棉是 水平上的技术。细胞工程与基因工程相比：细胞分子思考:基因工程细胞工程所采用技术的理论基础 植物细胞工程通常采用的技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交植物细胞的全能性按操作对象分类植物细胞工程动物细胞工程 植物

2、细胞工程植物细胞工程的基本技术为什么植物的一个花瓣能培养出完整的植株呢？细胞具有全能性1、定义： 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。 2、原理： 生物体的任何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体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。 3、大小： 二、细胞的全能性受精卵生殖细胞体细胞植物细胞动物细胞二、细胞的全能性 当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。 在生物的个体发育中，由于基因在特定时间和空间

3、下选择性地表达而形成不同器官，因此，要实现细胞的全能性，首先必须使生物体的细胞处于离体状态。 为什么生物体内的细胞没表现全能性，而是分化成不同的组织或器官呢？基因选择性表达的结果4、植物细胞表现全能性的必要条件：离体培养提供营养物质、激素及其他适宜条件那么要如何把植物的一个花瓣培育成完整的植株呢？植物的组织培养1、实验过程：离体的植物器官、组织或细胞一定的营养物质、激素脱分化愈伤组织再分化含有不同激素的分化培养基胚状体或丛芽、根试管苗外植体：从活植物体上切下进行培养的那部分组织或器官三、植物的组织培养强调几个概念：1.愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成

4、一种高度液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的具有分生能力的组织，无叶绿体不能进行光合作用。 2.植物细胞的脱分化：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。脱分化的实质和结果分别是什么？实质是恢复细胞的全能性过程。结果是形成愈伤组织。3.植物细胞的再分化：脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。1、实验流程制备外植体接种脱分化培养再分化培养试管苗正常植株实验关键：（1）取材：应选择含形成层的部分，易诱导形成愈伤组织。（2）全程无菌操作（包括接种用具、接种环境、接种材料、接种过程、培养过程）。（3）植物激素的比例适当。(2)在本实验中，为什么

5、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。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？切取胡萝卜含有形成层部分，是因为这部分容易诱导形成愈伤组织。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。(1)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？ 防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会和培养物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。讨论生长素和细胞分裂素作用植物中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。使用顺序实验结果先使用生长素，后使用细胞分裂

6、素有利于细胞分裂，但不利分化先使用细胞分裂素后使用生长素细胞既分裂也分化同时使用分化频率提高生长素细胞分裂素：有利于根的分化生长素细胞分裂素：生长素细胞分裂素生长素再分化植物细胞培养不需要光需要光3、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？ 因为植物组织培养脱分化主要是培养出愈伤组织，一旦被光照以后会促进组织分化，无法达到实验目的。 条件：无机成分：水，无机盐有机成分：碳源：2%5%的蔗糖含N物质：氨基酸，维生素琼脂：用于凝固形成固体培养基激素：生长素和细胞分裂素适宜的温度、(5.0-6.0)、无菌空气、适时的光照离体、无菌、一定的营养物质、激素、其他外界条件营养物质外界条件：植物组织培养植物组

7、织培养的概念： 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，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。理论基础：细胞具有全能性种类：植物体细胞组织培养和生殖细胞组织培养（花药离体培养）（无性繁殖）6、若用“ ” 表示植物组织培养的过程。请回答： （1） 表示 ， 能被培养成为的根本原因是（2） 表示 ，其细胞特点 是 薄壁细胞。 脱分化再分化离体的植物组织器官、组织或细胞植物细胞具有全能性具有分生能力的愈伤组织自我评价因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。于是，科学家试图用这两

8、种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。这幅番茄马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？理想图植物体细胞杂交技术1、概念将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。 植物体细胞杂交技术杂种植株融合的原生质体AB再生出细胞壁脱分化愈伤组织再分化2、过程植物细胞的融合植物组织培养植物细胞A原生质体B原生质体A杂种细胞AB去 壁去 壁人工诱导融合完成的标志植物细胞B二、植物体细胞杂交技术植物A细胞植物B细胞去壁原生质体A原生质体B原生质体融合融合体再生壁杂种细胞脱分化愈伤组织杂种植株1.去壁的常用方法：酶解法（纤维素酶和果胶酶等） 2.原生质体融

9、合方法：物理法：离心、振动、电刺激等 化学法：聚乙二醇（PEG） 过程：原生质体融合+组织培养融合的细胞中，两两融合的细胞有几种？对融合的细胞如何处理得到所需杂交细胞。3种（AA,AB,BB）；需进行筛选。再分化6、意义（与传统有性杂交相比）：克服了不同种生物远缘杂交不亲和的障碍；打破了物种之间的生殖隔离；扩大了遗传重组范围。5、原理：植物细胞全能性；细胞膜的流动性;酶的专一性7.未能解决的问题：未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状。 3.细胞融合成功的标志：细胞壁再生（和高尔基体有关） 4.植物体细胞杂交成功的标志：产生杂种植株（经细胞融合和组织培养两个阶段）思考与探究1、为什么

10、“番茄马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。 白菜“白菜甘蓝”同普通白菜相比，具有生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。紫甘蓝思考：白菜、甘蓝是二倍体，那么获得的白菜甘蓝是几倍体？四倍体白菜甘蓝若A含有2N条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，B含有2M条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新

11、植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为2N+2M,基因型为AabbccDd.比较植物组织培养植物体细胞杂交技术所属范畴原理步骤意义联系无性繁殖细胞全能性脱分化再分化保持优良性状繁殖速度快、大规模生产提高经济效益杂交技术应用了组织培养克服不同种生物远源杂交的障碍去除细胞壁融合形成杂种细胞组织培养膜流动性细胞全能性染色体变异、基因重组所采用技术的理论基础 植物细胞工程通常采用的技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交植物细胞的全能性小结1.基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：（1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形

12、成过程中，必须从培养基中获得_ _ 等营养物质。水、无机盐、维生素和小分子有机物 （2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_和_两类激素。（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是_能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。（4）试管苗的细胞核中含_条脱氧核糖核苷酸链。（5）培育成的试管苗可能出现的基因型有_。细胞分裂素生长素叶绿体AB、aB、Ab、ab24（4）名贵花卉进行离体培养时不应采用该株的（ ）A、茎尖 B、子房壁 C、花粉粒 D、叶片练习2、阅读下列材料，分析后简要回答问题：材料1：植物的器官组织或细胞培养基中培养取下并放入B（A）

13、胚状体植物体材料2：植物细胞a植物细胞b杂种细胞融合并再生出细胞壁细胞分裂再分化（C）（D）（2）材料2中在获得杂种细胞的容器中还有其它什么细胞？（3）（A）过程是否需要光照？再分化是否需要光照？植物体脱分化愈伤组织CD（1）写出以下过程或结构的名称：AB原生质体a原生质体b否需要 C番茄细胞马铃薯细胞番茄马铃薯细胞杂种植物幼苗（1）过程叫 技术，在此之前是利用酶的 性处理细胞以去除含有 元素构成的细胞结构，此结构的伸缩性 原生质层的伸缩性。（2） 过程培育的杂种植物幼苗含有的染色体组数是 。 过程中细胞分裂时期染色体数目最多时是 n。可能发生的可遗传变异有 。植物细胞融合专一C、H、O小于六

14、组12基因突变 染色体变异3：请据图回答下列问题4.下列不能作为植物组织培养的材料（ ） A. 秋海棠的叶 B. 马铃薯的块茎 C. 成熟的花粉 D. 木质部中的导管细胞5下列细胞全能性最高的是（ ）A植物的卵细胞 B 植物的精子细胞 C被子植物的受精卵 D被子植物的的叶肉细胞DC6、有关全能性的表述中，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，因此全能性最高 生物体内细胞由于分化全能性不能表达 卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性C7、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B、愈伤

15、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D 、愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果D8、下列属于组织培养的是（ ）A. 花药离体培养成单倍体植株B. 芽发育成枝条C. 根尖分生区发育成成熟区D. 利用桑枝条扦插大田并发育成完整植株A9.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，下列哪一项条件是不需要的（ ）A.消毒灭菌 B.适宜的温度C.充足的光照 D.适宜的养料和激素C10.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要（ ）A.具有完整细胞核的细胞B.离体状态C.导入外源基因D.一定的营养物质和激素C11.关于番茄和马铃薯杂交过程,回答下列问题。 (1)若番茄细胞内含A条染色体,马铃薯细胞内含B 条染色体,将番茄和马铃薯采用杂交育种方法培育 (假设能成功),得到的后代应含 条染色 体,还必须用 来处理幼苗,才能得到可 育的“番茄马铃薯”植株,此时体细胞中含