植物细胞工程基本技术 课件

植物细胞工程基本技术课件第一页，共二十六页，编辑于2023年，星期三

番茄与马铃薯同属茄科植物，但不是同属的植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。马铃薯的块茎生长在土壤中。

人们曾经有这样一个幻想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆。这个幻想可能实现吗？这个幻想利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？一个梦想?第二页，共二十六页，编辑于2023年，星期三细胞工程？

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技术。

第三页，共二十六页，编辑于2023年，星期三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整体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概念分类植物细胞工程动物细胞工程理论基础细胞的全能性第四页，共二十六页，编辑于2023年，星期三2.1.1植物细胞工程的基本技术思考与讨论？1、什么是细胞的全能性？2、为什么细胞具有全能性（物质基础）？是不是所有活细胞都具有全能性？3、植物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？4、胡萝卜根细胞培养产生了完整胡萝卜植株， 以及克隆羊“多利”诞生各说明了什么？5、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？一、细胞的全能性第五页，共二十六页，编辑于2023年，星期三1、什么是细胞的全能性？2、为什么细胞具有全能性（物质基础）？是不是所有活细胞都具有全能性？3、植物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？4、胡萝卜根细胞培养产生了完整胡萝卜植株，以及克隆羊“多利”诞生各说明什么？5、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体的器官、组织或细胞培养成完整植物体？已分化的单个细胞仍具有发育成完整个体的潜能原因：基因在特定的时间和空间的选择性表达每个细胞都包含发育成完整个体所需的全部基因高度分化的植物细胞具有全能性；高度特化的动物细胞的细胞核仍然具有全能性第六页，共二十六页，编辑于2023年，星期三植物组织培养的发展简史①探索阶段（19世纪初－30年代中）德国植物生理学家HaHerlandt提出了细胞全能性的理论②奠基阶段（30－50年代）

1934年，White培养烟草茎段形成层成功

1939年，Gautheret连续培养胡萝卜根形成层首次成功

White:烟草种间杂种的瘤组织进行组培

Nobecourt：胡萝卜进行组培以上三人是植物组织培养的奠基人③迅速发展阶段（60年代后）原生质体，花药，快繁技术迅速发展第七页，共二十六页，编辑于2023年，星期三

科学研究表明，处于离体状态的植物活细胞，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。人工条件下实现的这一过程，就是植物组织培养。

1958年Steward和Reinert用胡萝卜根的愈伤组织诱导成了体细胞胚，并进而获得了完整植株。

植物组织培养的发展简史第八页，共二十六页，编辑于2023年，星期三植物组织培养过程：第九页，共二十六页，编辑于2023年，星期三二、植物组织培养1.关键名词：脱分化、再分化、愈伤组织、外植体？2、植物组织培养的原理和条件是什么？3、离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化、再分化处理，能否培养成完整植株？4、决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？5、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？6、植物组织培养的过程如何？离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件植物细胞全能性植物激素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第十页，共二十六页，编辑于2023年，星期三1、下列关于细胞全能性的叙述中，错误的是（）A、理论上，生物的每个细胞都含有该生物的全套基因，具有全能性B、植物细胞虽然具有全能性，但并不是所有的细胞都能表达全能性C、植物体只有分生组织细胞具有全能性D、植物细胞具有全能性已得到证实2（多选）在植物组织培养过程中，会发生的有（）ADNA复制B有丝分裂C减数分裂D细胞分化CABD第十一页，共二十六页，编辑于2023年，星期三

3、植物组织培养形成的愈伤组织进行培养，又可以分化形成根、芽等器官，这一过程称为：

（）A、脱分化B、去分化C、再分化D、脱分化或去分化4、下列不能作为植物组织培养的材料是（）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CD第十二页，共二十六页，编辑于2023年，星期三

番茄与马铃薯同属茄科植物，但不是同属的植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。马铃薯的块茎生长在土壤中。

人们曾经有这样一个幻想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆。这个幻想可能实现吗？这个幻想利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？一个梦想?第十三页，共二十六页，编辑于2023年，星期三三、植物体细胞杂交技术定义：

将不同植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的技术。第十四页，共二十六页，编辑于2023年，星期三思考与讨论？1.你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合， 遇到的第一个障碍是什么？2.有没有一种温和的去除细胞壁的方法？3.原生质体融合说明细胞膜具有什么结构特点？4.诱导融合的方法有哪些？5.融合成功的标志是什么？6.除形成杂种细胞外，还能形成其他哪些类型的融合细胞？7.植物体细胞杂交有什么实际意义？第十五页，共二十六页，编辑于2023年，星期三1.阻碍植物体细胞的杂交2.酶解法：纤维素酶、果胶酶4.诱导融合方法：①物理法：离心、振动、电激等②化学法：聚乙二醇（PEG）5.诱导产生新的细胞壁7.意义：克服远源杂交不亲和的障碍，第十六页，共二十六页，编辑于2023年，星期三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、电激、聚乙二醇再生细胞壁杂种细胞去分化愈伤组织杂种植株激素筛选等量激素再分化植物体细胞杂交过程示意图第十七页，共二十六页，编辑于2023年，星期三制备原生质体：酶解法去掉细胞壁

诱导融会

新的原生质体

生出细胞壁

杂种细胞

组织培养

杂种植株意义：克服远缘杂交不亲和的障碍、培育新品种植物体细胞杂交方法及意义第十八页，共二十六页，编辑于2023年，星期三5、植物体细胞杂交尚未解决的问题有（）A、去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体B、将杂种细胞培育成杂种植株C、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状D、尚未培育出属间杂种植物6、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、重压第十九页，共二十六页，编辑于2023年，星期三7、（多选）下面关于植物细胞工程的叙述， 正确的是（）A.叶肉细胞脱分化后可形成无定形状态的 薄壁细胞B.叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织C.融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜D.叶肉细胞离体培养时，可以表现出全能性AD第二十页，共二十六页，编辑于2023年，星期三小结全课：一、细胞的全能性 1、概念： 2、物质基础：二、植物组织培养1、原理：细胞全能性2、条件： 3、过程二、植物体细胞杂交1、过程：去壁、诱导融合、培养2、意义：克服远源杂交不亲和的障碍第二十一页，共二十六页，编辑于2023年，星期三脱分化：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。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。外植体：从活植物体上切下进行培养的那部分组织或器官几个概念：第二十二页，共二十六页，编辑于2023年，星期三愈伤组织：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组织。第二十三页，共二十六页，编辑于2023年，星期三离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽（胚状体）脱分化再分化植物体无菌条件第二十四页，共二十六页，编辑于2023年，星期三植物组织培养的条件：离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件①完全的营养条件：离体的植物细胞失去了植物的自养能力，所以需要为其提供包括水、矿质营养、维生素、有机营养等营养物质②激素诱导分化：当细胞分裂素与生长素共同使用时能强烈地刺激愈伤组织的形成。当细胞分裂素比生长素浓度高时，有利于芽的发生；当细胞分裂素比生长素的浓度低时，则有利于根的发生。③严格的无菌条件：离体的植物细胞没有像植物体整体的保护组织，容易被细菌侵蚀，导致细胞的死亡。所以植物的组织培养需要严格的无菌环境，这是植物组织培养的前提。第二十五页，共二十六页，编辑于2023年，星期三传统杂交体细胞杂交依据杂种优势细胞全能