选修三植物细胞工程唐海

细胞工程专题22011年上学期大庆实验中学制作唐海第1页/共132页第一页，共133页。1996年7月5日，世界上第一只体细胞克隆动物-----克隆羊多利诞生于英国，标志着一种新的生物技术---动物体细胞克隆技术面世，也揭开细胞工程更深层次发展的序幕!第2页/共132页第二页，共133页。什么叫细胞工程？第3页/共132页第三页，共133页。

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？第4页/共132页第四页，共133页。

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？按操作对象分类植物细胞工程动物细胞工程第5页/共132页第五页，共133页。第6页/共132页第六页，共133页。

思考

1.植物组织培养技术的理论基础是什么？第7页/共132页第七页，共133页。细胞的全能性

思考

1.植物组织培养技术的理论基础是什么？第8页/共132页第八页，共133页。

2.什么叫做细胞全能性？动物细胞具有全能性吗？

3.生物体所有细胞全能性都一致吗？第9页/共132页第九页，共133页。

2.什么叫做细胞全能性？动物细胞具有全能性吗？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，即每个细胞都具有全能性。

3.生物体所有细胞全能性都一致吗？第10页/共132页第十页，共133页。

2.什么叫做细胞全能性？动物细胞具有全能性吗？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，即每个细胞都具有全能性。

3.生物体所有细胞全能性都一致吗？受精卵>生殖细胞>体细胞;

植物细胞>动物细胞第11页/共132页第十一页，共133页。

细胞的全能性1、定义：

指已经分化的细胞，仍具有发育成完整个体的潜能。2、原因：

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：

植物细胞的全能性受精卵生殖细胞体细胞＞＞第12页/共132页第十二页，共133页。科学利用菊花花瓣培养的菊花第13页/共132页第十三页，共133页。第14页/共132页第十四页，共133页。第15页/共132页第十五页，共133页。怎样才能由一块组织通过培养得到一株完整植株，应该如何操作?第16页/共132页第十六页，共133页。一、植物组织培养技术(一)植物组织培养的过程请根据书上实验过程，讨论并概括出植物组织培养技术的流程简图。第17页/共132页第十七页，共133页。想一想2.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？第18页/共132页第十八页，共133页。细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件想一想2.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？第19页/共132页第十九页，共133页。避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。想一想2.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件第20页/共132页第二十页，共133页。

3.为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成小植株吗？第21页/共132页第二十一页，共133页。胡萝卜根形成层容易诱导成愈伤组织，其他部分如叶、花也能培养成小植株，只是稍微困难些。

3.为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成小植株吗？第22页/共132页第二十二页，共133页。愈伤组织第23页/共132页第二十三页，共133页。愈伤组织是一种由相对没有分化的活的薄壁细胞团组成的新生细胞。第24页/共132页第二十四页，共133页。想一想1.产生的愈伤组织细胞与叶细胞在染色体的数目上是否相同？2.染色体上所含的遗传物质与叶细胞是否相同？3.细胞的形态结构与叶细胞是否相同？第25页/共132页第二十五页，共133页。想一想1.产生的愈伤组织细胞与叶细胞在染色体的数目上是否相同？2.染色体上所含的遗传物质与叶细胞是否相同？3.细胞的形态结构与叶细胞是否相同？相同第26页/共132页第二十六页，共133页。想一想1.产生的愈伤组织细胞与叶细胞在染色体的数目上是否相同？2.染色体上所含的遗传物质与叶细胞是否相同？3.细胞的形态结构与叶细胞是否相同？相同相同第27页/共132页第二十七页，共133页。想一想1.产生的愈伤组织细胞与叶细胞在染色体的数目上是否相同？2.染色体上所含的遗传物质与叶细胞是否相同？3.细胞的形态结构与叶细胞是否相同？相同相同不同第28页/共132页第二十八页，共133页。

4.为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？第29页/共132页第二十九页，共133页。在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。

4.为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？第30页/共132页第三十页，共133页。在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。

5.请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技术的流程图，并与同学交流。

4.为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？第31页/共132页第三十一页，共133页。切取形成层第32页/共132页第三十二页，共133页。切取形成层无菌接种第33页/共132页第三十三页，共133页。切取形成层无菌接种诱导愈伤组织的形成脱分化第34页/共132页第三十四页，共133页。切取形成层无菌接种诱导愈伤组织的形成试管苗的形成脱分化再分化第35页/共132页第三十五页，共133页。切取形成层无菌接种诱导愈伤组织的形成试管苗的形成培养室脱分化再分化第36页/共132页第三十六页，共133页。切取形成层无菌接种诱导愈伤组织的形成试管苗的形成培养室移栽脱分化再分化第37页/共132页第三十七页，共133页。植物组织培养过程第38页/共132页第三十八页，共133页。植物组织培养离体的植物器官、组织或细胞过程外植体第39页/共132页第三十九页，共133页。植物组织培养离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织脱分化过程外植体第40页/共132页第四十页，共133页。植物组织培养离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织脱分化过程外植体根、芽再分化第41页/共132页第四十一页，共133页。植物组织培养离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织脱分化过程植物激素：细胞分裂素、生长素外植体根、芽再分化第42页/共132页第四十二页，共133页。过程名称过程形成体特点条件脱分化再分化植物体离体部分愈伤组织排列疏松、具分生能力的薄壁细胞团愈伤组织幼苗或胚状结构有根、芽或有生根发芽能力（已分化细胞失去特有结构功能成为未分化细胞）（未分化细胞在形态、结构、功能上发生稳定性差异）离体、恒温、避光、激素、营养等恒温、见光、激素、营养第43页/共132页第四十三页，共133页。植物组织培养离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织脱分化过程植物激素：细胞分裂素、生长素外植体根、芽植物体再分化植物组织培养条件：

含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。第44页/共132页第四十四页，共133页。植物组织培养条件：第45页/共132页第四十五页，共133页。植物组织培养条件：

含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。第46页/共132页第四十六页，共133页。根据上述过程，请同学们讨论归纳出组织培养的概念。第47页/共132页第四十七页，共133页。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。第48页/共132页第四十八页，共133页。

例1：某组织培养实验室的愈伤组织被真菌严重污染，为查找污染原因设计了4个实验，实验条件除图示外其他均相同。下列各图表示实验结果，据图可得出的初步结论是什么？第49页/共132页第四十九页，共133页。污染主要不是培养基灭菌时间短造成的；污染主要来源于组织培养所用的离体组织；调节培养基pH不能解决污染问题；调节培养温度不能解决污染问题。第50页/共132页第五十页，共133页。例2：资料一:植物组织培养培养基基本成分：

无机营养成分：C、H、O等大量元素及部分微量元素。有机营养成分：含N物质包括维生素和氨基酸；碳源：2%—5%的蔗糖。琼脂起支持作用。相关激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素等。PH值调整如5.0－6.0。第51页/共132页第五十一页，共133页。资料二:在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。使用顺序影响实验结果：先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化；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。激素用量的比例影响实验结果：生长素用量比细胞分裂素用量比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化，抑制根的形成；比值适中时，促进愈伤组织的生长。第52页/共132页第五十二页，共133页。思考：利用以上资料概括脱分化和再

分化需要考虑什么外界条件？第53页/共132页第五十三页，共133页。思考：利用以上资料概括脱分化和再

分化需要考虑什么外界条件？

愈伤组织的形成需要有外界刺激因素和激素诱导，需要加入适当营养物质和植物生长调节剂，如无机盐、糖类、植物激素等。并用适当比例的营养物质和生长调节剂诱导愈伤组织形成和分化。第54页/共132页第五十四页，共133页。培养过程中，在培养基上需加入蔗糖，培养时需要光照，那么，培养的植物到底是自养型还是异养型？光的作用是什么？对于上述疑问，某研究性学习小组进行了下列实验：一组在培养基中加30%的蔗糖，另一组不加蔗糖，接种后，每组再分成两个小组，分别在光下和暗中培养。1个月后，观察植物体生长、分化情况，结果为下表：例3：第55页/共132页第五十五页，共133页。培养条件

加蔗糖不加蔗糖光正常生长，分化不生长，死亡暗只生长，不分化不生长，死亡你能得出什么结论？

第56页/共132页第五十六页，共133页。培养条件

加蔗糖不加蔗糖光正常生长，分化不生长，死亡暗只生长，不分化不生长，死亡你能得出什么结论？

蔗糖为生长、分化的必需成分(提供能量)，光促进细胞分化。第57页/共132页第五十七页，共133页。

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？第58页/共132页第五十八页，共133页。

不能。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。

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？第59页/共132页第五十九页，共133页。要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？

第60页/共132页第六十页，共133页。要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？

细胞壁的阻碍第61页/共132页第六十一页，共133页。有没有一种温和的去除细胞壁的方法？第62页/共132页第六十二页，共133页。有没有一种温和的去除细胞壁的方法？有，用酶纤维素酶和果胶酶去除细胞壁第63页/共132页第六十三页，共133页。过程2诱导原生质体融合第64页/共132页第六十四页，共133页。过程2诱导原生质体融合是关键环节第65页/共132页第六十五页，共133页。过程2诱导原生质体融合是关键环节根据的原理是:细胞膜的流动性第66页/共132页第六十六页，共133页。过程2诱导原生质体融合是关键环节根据的原理是:细胞膜的流动性方法：物理方法：离心、振动、电激化学方法：聚乙二醇(PEG)作诱导剂第67页/共132页第六十七页，共133页。过程2诱导原生质体融合是关键环节根据的原理是:细胞膜的流动性方法：物理方法：离心、振动、电激化学方法：聚乙二醇(PEG)作诱导剂成功标志是:杂种细胞产生了新的细胞壁第68页/共132页第六十八页，共133页。有没有一种温和的去除细胞壁的方法？如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？有，用酶纤维素酶和果胶酶去除细胞壁第69页/共132页第六十九页，共133页。有没有一种温和的去除细胞壁的方法？如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？有，用酶纤维素酶和果胶酶去除细胞壁通过植物组织培养培育成新的植物体第70页/共132页第七十页，共133页。二、植物体细胞杂交技术第71页/共132页第七十一页，共133页。二、植物体细胞杂交技术1.过程第72页/共132页第七十二页，共133页。植物细胞A植物细胞B第73页/共132页第七十三页，共133页。植物细胞A去壁去壁植物细胞B第74页/共132页第七十四页，共133页。植物细胞A原生质体B原生质体A去壁去壁植物细胞B第75页/共132页第七十五页，共133页。植物细胞A原生质体B原生质体A去壁去壁人工诱导植物细胞B第76页/共132页第七十六页，共133页。融合的原生质体AB植物细胞A原生质体B原生质体A去壁去壁人工诱导植物细胞B第77页/共132页第七十七页，共133页。融合的原生质体AB再生

出细

胞壁植物细胞A原生质体B原生质体A去壁去壁人工诱导植物细胞B第78页/共132页第七十八页，共133页。融合的原生质体AB再生

出细

胞壁植物细胞A原生质体B原生质体A杂种细胞AB去壁去壁人工诱导植物细胞B第79页/共132页第七十九页，共133页。融合的原生质体AB再生

出细

胞壁脱分化植物细胞A原生质体B原生质体A杂种细胞AB去壁去壁人工诱导植物细胞B第80页/共132页第八十页，共133页。融合的原生质体AB再生

出细

胞壁脱分化愈伤组织植物细胞A原生质体B原生质体A杂种细胞AB去壁去壁人工诱导植物细胞B第81页/共132页第八十一页，共133页。融合的原生质体AB再生

出细

胞壁脱分化愈伤组织再分化植物细胞A原生质体B原生质体A杂种细胞AB去壁去壁人工诱导植物细胞B第82页/共132页第八十二页，共133页。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去壁去壁人工诱导植物细胞B第83页/共132页第八十三页，共133页。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去壁去壁人工诱导植物细胞B植物细胞的融合第84页/共132页第八十四页，共133页。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去壁去壁人工诱导植物细胞B第85页/共132页第八十五页，共133页。去分化激素再生细胞壁去壁去壁纤维素酶果胶酶原生质体植物细胞原生质体融合离心、振动、电刺激、聚乙二醇杂种细胞愈伤组织杂种植株筛选等量激素再分化植物细胞的融合植物组织培养1.过程第86页/共132页第八十六页，共133页。白菜甘蓝白菜－甘蓝第87页/共132页第八十七页，共133页。二、植物体细胞杂交技术2.概念第88页/共132页第八十八页，共133页。二、植物体细胞杂交技术2.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。第89页/共132页第八十九页，共133页。3.成果和未解决的问题二、植物体细胞杂交技术第90页/共132页第九十页，共133页。3.成果和未解决的问题成果：克服不同生物远缘杂交的障碍，出现自然界没有的新品种。二、植物体细胞杂交技术第91页/共132页第九十一页，共133页。3.成果和未解决的问题成果：

克服不同生物远缘杂交的障碍，出现自然界没有的新品种。未解决的问题：

未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状。二、植物体细胞杂交技术第92页/共132页第九十二页，共133页。植物细胞工程小结第93页/共132页第九十三页，共133页。所采用技术的理论基础植物细胞工程小结第94页/共132页第九十四页，共133页。所采用技术的理论基础植物细胞工程植物细胞的全能性小结第95页/共132页第九十五页，共133页。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细胞的全能性小结第96页/共132页第九十六页，共133页。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第97页/共132页第九十七页，共133页。例4.为什么“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？第98页/共132页第九十八页，共133页。

例4.为什么“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？

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，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。第99页/共132页第九十九页，共133页。自我评价1.不能人工诱导原生质体融合的方法是

A.振动

B.电刺激

C.PEG试剂

D.重压第100页/共132页第一百页，共133页。自我评价1.不能人工诱导原生质体融合的方法是

A.振动

B.电刺激

C.PEG试剂

D.重压第101页/共132页第一百零一页，共133页。2.植物细胞融合完成的标志的是

A.产生新的细胞壁

B.细胞膜发生融合

C.细胞质发生融合

D.细胞核发生融合第102页/共132页第一百零二页，共133页。2.植物细胞融合完成的标志的是

A.产生新的细胞壁

B.细胞膜发生融合

C.细胞质发生融合

D.细胞核发生融合第103页/共132页第一百零三页，共133页。3.有关全能性的表述中，不正确的是

A.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

B.生物体内细胞由于分化全能性不能表达

C.卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高

D.植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性第104页/共132页第一百零四页，共133页。3.有关全能性的表述中，不正确的是

A.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

B.生物体内细胞由于分化全能性不能表达

C.卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高

D.植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性第105页/共132页第一百零五页，共133页。自我评价4.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第106页/共132页第一百零六页，共133页。自我评价4.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第107页/共132页第一百零七页，共133页。5.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第108页/共132页第一百零八页，共133页。5.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第109页/共132页第一百零九页，共133页。6.若用“①②③④”表示植物组织培养的过程。请回答：(1)①表示__________________________，能被培养成为④的根本原因是

______________________________(2)②表示_________，其细胞特点是_________________薄壁细胞。脱分化再分化第110页/共132页第一百一十页，共133页。6.若用“①②③④”表示植物组织培养的过程。请回答：(1)①表示__________________________，能被培养成为④的根本原因是

______________________________(2)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、组织或细胞第111页/共132页第一百一十一页，共133页。6.若用“①②③④”表示植物组织培养的过程。请回答：(1)①表示__________________________，能被培养成为④的根本原因是

______________________________(2)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第112页/共132页第一百一十二页，共133页。6.若用“①②③④”表示植物组织培养的过程。请回答：(1)①表示__________________________，能被培养成为④的根本原因是

______________________________(2)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愈伤组织第113页/共132页第一百一十三页，共133页。6.若用“①②③④”表示植物组织培养的过程。请回答：(1)①表示__________________________，能被培养成为④的根本原因是

______________________________(2)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第114页/共132页第一百一十四页，共133页。2.1.2植物细胞工程的实际应用第115页/共132页第一百一十五页，共133页。一、植物繁殖的新途径1、微型繁殖

(1)微型繁殖技术：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；高效快速地实现种苗的大量繁殖。第116页/共132页第一百一十六页，共133页。第117页/共132页第一百一十七页，共133页。2、作物脱毒(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(3)优点：提高作物产量和品质第118页/共132页第一百一十八页，共133页。

一粒种子能长成一棵植物的奥秘究竟在哪里？3、神奇的人工种子第119页/共132页第一百一十九页，共133页。双子叶植物种子---菜豆种子的结构第120页/共132页第一百二十页，共133页。单子叶植物种子----玉米种子的结构第121页/共132页第一百二十一页，共133页。使芽轴伸长幼叶叶茎侧芽枝条叶芽第122页/共132页第一百二十二页，共133页。（1）人工种子

人工种子就是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。第123页/共132页第一百二十三页，共133页。1）天然种子由于在遗传上具有因减数分裂引起的重组现象，因而会造成某些遗传性状的改变；天然种子在生产上受季