植物细胞工程PPT

关于植物细胞工程PPT第1页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三

植物细胞工程

植物细胞工程的基本技术第2页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三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所采用技术的理论基础植物细胞的全能性第3页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三细胞全能性概念：原因（基础）：全能性的高低：体内细胞未表现全能性的原因：全能性表达的条件：植物细胞工程的理论基础第4页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三细胞全能性概念：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。生物体的每一个细胞都含有发育成为完整个体所必需的全部基因。原因（基础）：体内细胞未表现全能性的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因选择性地表达出各种蛋白质。从而构成不同的组织器官。是否所有细胞都有全能性？第5页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三生物体的每一个体细胞都含有该物种所特有的全套的遗传物质（全套基因）200多种基因的选择性表达受精卵第6页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三细胞全能性与分化程度高低的关系但是卵细胞分化程度高，全能性也高第7页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三全能性表达的条件：离体、无菌、一定的营养物质、激素和其他外界条件细胞全能性第8页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三一、植物组织培养起止点？种子植株体现了全能性吗？属于该技术？第9页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三离体植物组织、细胞愈伤组织胚状体根、芽植物体脱分化再分化第10页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三第11页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织外植体脱分化再分化胚状体、丛芽植物体过程：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程愈伤组织重新分化成根、芽等器官或胚状体的过程胚状体P40第12页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三胡萝卜的组织培养实验实验原理：实验目的：材料用具：方法步骤：植物体的根、茎、叶细胞一般都具有全能性，在一定的营养和激素等条件下，可以脱分化形成愈伤组织。将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其分化生成胚状体或丛芽，进而发育成完整的小植株。植物组织培养的全过程，证明了分化的植物细胞，仍具有形成完整植株所需要的全部基因。第13页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三植物组织培养技术流程简图第14页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三脱分化和再分化脱分化再分化过程结果条件细胞愈伤组织愈伤组织幼苗排列疏松,高度液泡化的薄壁细胞形成胚状体或丛芽离体,营养物质,激素,其它适宜条件(如温度、PH、无菌)等。植物组织培养第15页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三1.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？

造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不规范等。所以在组织培养实验中用到的植物材料和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定要规范，避免带入杂菌。第16页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三2,。为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能形成小植株吗？答：形成层细胞具有旺盛的分裂能力，容易诱导形成愈伤组织。其他部分的细胞当然也能培养成小植株，不过培养起来要困难一点。第17页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三3.影响植物组织培养的因素:较低有利于生根有利于芽的产生较高细胞分裂素生长素有利于愈伤组织的形成适中1）.植物激素:细胞分裂素和生长素。二者的用量和比例会影响植物细胞发育方向细胞分裂素生长素细胞分裂素生长素第18页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三3）光照：脱分化不需要光照，再分化需要光照4）适宜的温度、PH值2）营养成分：大量元素、微量元素、有机物（氨基酸、维生素、蔗糖等）、水第19页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三想一想：1.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中染色体数目？3.植物组织培养得到的植物，遗传物质来自

个亲本？4.要想获得遗传物质来自两个亲本的番茄—马铃薯（番茄、马铃薯之间存在生殖隔离，有性杂交不能成功），需要用什么技术手段？第20页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三

植物细胞工程

植物细胞工程的基本技术（2）植物细胞工程的实际应用第21页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三讨论：20世纪60年代，一些科学家提出这样一个设想：培养出地上部分结番茄果实，地下部分结马铃薯块茎的植株。你有什么办法？第22页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三1、定义：用两个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新的植物体的方法。2、优势：（与有性杂交方法比较）

打破了不同种生物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。植物体细胞杂交第23页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三植物体细胞杂交技术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？如何消除这一障碍？细胞壁酶解法----纤维素酶、果胶酶原生质体与原生质的区别第24页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三2.两个原生质体融合首先是什么融合？利用了什么原理？什么方法？细胞膜细胞膜的流动性物理法：离心、振动、电刺激化学法：聚乙二醇（PEG）第25页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三3.植物细胞融合成功的标志是什么？杂种细胞产生了新的细胞壁（与高尔基体有关）第26页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三4.形成杂种细胞后如何才能得到杂种植株？植物组织培养脱分化+再分化第27页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三5.与番茄和马铃薯相比番茄-马铃薯的遗传物质发生改变了吗？其染色体数为多少？染色体组数呢？发生了改变体细胞杂交杂种植株染色体数为番茄和马铃薯染色体数目之和第28页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三植物A细胞植物B细胞去壁原生质体A原生质体B人工诱导原生质体融合融合体AB再生细胞壁杂种细胞AB脱分化愈伤组织杂种植株植物体细胞杂交过程：植物体细胞杂交植物细胞融合植物组织培养方法诱导方法再分化思考：如何筛选杂种细胞？第29页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三(1)(1)(2)(3)(4)(5)练习：植物体细胞杂交过程示意图第30页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三P38思考与探究1主要原因：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。问题：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？植物体细胞杂交的意义：第31页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三白菜甘蓝白菜－甘蓝植物体细胞杂交应用第32页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三P38思考与探究2第33页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三1、回忆植物组织培养技术的基本原理和过程？2、思考利用这项技术能做哪些工作？

思考：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第34页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三植物细胞工程的实际应用植物繁殖的新途径作物新品种的培育细胞产物的工厂化生产突变体的利用人工种子单倍体育种作物脱毒微型繁殖第35页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三概念:优点:利用植物组织培养技术，快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。1）保持优良品种的遗传特性2）高效快速地实现种苗的大量繁殖成就:１、微型繁殖技术（快速繁殖技术）兰花、生菜、杨树以及无籽西瓜的试管苗，都已形成一定规模的产业化生产。一、植物繁殖的新途径第36页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三第37页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三2、作物脱毒原因:长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差。材料:方法:结果:成就:分生区（如茎尖）的细胞进行组织培养获得脱毒苗在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝等作物上已获得成功一、植物繁殖的新途径第38页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三第39页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三3.神奇的人工种子天然种子的缺陷：通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。人工种子的概念胚状体（不定芽、顶芽和腋芽）+人工种皮+人工胚乳人工种子的组成胚状体

在组织培养过程中，由愈伤组织再分化形成的类似于胚的结构。一、植物繁殖的新途径第40页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三人工种子胚状体人工种皮人工胚乳人工种子第41页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三①培植周期短②后代无性状分离③不受气候,季节和地域限制④可以很方便地贮藏和运输人工种皮的有效成分：加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌、植物生长调节剂等。优点：讨论P40第42页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三二、作物新品种的培育1.单倍体育种体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体单倍体定义：

由配子不经受精作用而直接发育成的个体。单倍体形成：长得弱小，而且高度不育单倍体植株的特点：第43页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三二、作物新品种的培育方法：1.单倍体育种优点：后代都是纯合子，明显缩短育种年限。成就：花药离体培养单倍体人工诱导染色体加倍纯合子选育优良品种单育1号烟草品种、中花8号、11号水稻。第44页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三二、作物新品种的培育2、突变体的利用植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变产生：筛选对人们有利突变体,进而培育新品种利用：成就：已筛选到抗病、抗盐、含高蛋白及高产的突变体，如抗烟草花叶病毒的甘蔗。第45页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三三、细胞产物的工厂化生产蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等细胞产物种类：植物的组织培养技术：成就：利用植物组织培养技术来大量生产人参皂甙干粉第46页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三

紫草紫草素

愈伤组织第47页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三离体的植物细胞(组织、器官)↓诱导产生愈伤组织↓诱导形成胚状体↓胚状体机械化包裹人工种皮↓贮藏或种植思考与探究2第48页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三随堂练习下列有关细胞全能性的含义，正确的（）A.每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能B.生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能C.生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能D.生物体的每个细胞都经过产生、分裂、分化、生长、衰老、死亡的全过程

第49页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三随堂练习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第50页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三随堂练习例3：(08江苏生物)下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是（）A.培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压B.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C.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D.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第51页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三1.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？如何消除这一障碍？2.怎样使两个不同原生质体发生融合？3.发生了融合的原生质体如何处理而获得杂种植物细胞？4.原生质体融合成功的标志是什么？5.如何将杂种细胞培育成杂种植株？自主阅读与思考第52页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三第二节细胞工程简介

一植物细胞工程第53页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三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所采用技术的理论基础植物细胞的全能性第54页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三1、定义：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性。2、原理：生物体的每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、差异：（1）受精卵的全能性最高4、潜在全能性的原因：基因表达的选择性（2）受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞的低。一、细胞的全能性第55页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三二、植物组织培养概念科学研究表明，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。

第56页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根芽植物体脱分化再分化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，称为植物细胞的脱分化。再分化脱分化产生的愈伤组织继续进行培养又可以重新分化成根或芽等器官，这一过程称为植物细胞的再分化。二、植物组织培养植物组织培养过程第57页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三4.植物组织培养的应用：

（1）试管苗的快速繁殖（2）无病毒植物的培育（3）提取原料（4）人工种子（5）转基因植物的培育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。二、植物组织培养3.植物组织培养条件：第58页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三离体植物细胞愈伤组织胚状体根芽植物体脱分化再分化二、植物组织培养植物组织培养应用举例（一）第59页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三

紫草紫草素

愈伤组织二、植物组织培养植物组织培养应用举例（二）第60页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三胚状体人工种皮人工胚乳二、植物组织培养植物组织培养应用举例（三）人工种子第61页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三1、定义：用两个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新的植物体的方法。2、优势：（与有性杂交方法比较）

打破了不同种生物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。三、植物体细胞杂交第62页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三植物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细胞分裂愈伤组织杂种植株去壁的常用方法：酶解法（纤维素酶、果胶酶等）

原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等化学法：聚乙二醇（PEG）三、植物体细胞杂交过程：第63页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三(1)(1)(2)(3)(4)(5)三、植物体细胞杂交过程示意图第64页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三白菜甘蓝白菜－甘蓝三、植物体细胞杂交植物体细胞杂交应用第65页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三题1：人工获得一个杂交植株，需要下列哪项步骤（）

A、分离原生质体→诱导原生质体融合→组织培养→得到杂种植株

B、分离原生质体→原生质体融合→杂种植株

C、获取细胞→原生质融合→组织培养→得到杂种植株

D、获取细胞→原生质直接融合→组织培养

例题一第66页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三题2：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、适宜的营养物质B、适宜的温度

C、消毒灭菌D、适宜浓度的生长激素题3：某株名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止性状分离并快速繁殖，可以利用该植物的一部分器官或组织进行离体培养，发育出完整的植株。进行离体培养时不应采用该植株的（）

A、茎尖B、子房壁C、叶片D、花粉粒例题二第67页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三

细胞工程简介

(一）植物细胞工程第68页，讲稿共98页，2023年5月2日，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。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第69页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三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第70页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三（一）细胞的全能性1、定义：

生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性。

2、原理：

生物体的每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、差异：

（1）受精卵的全能性最高

（2）受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞的低。

第71页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三5、例题辨析：

下列有关细胞全能性的含义，正确的是：A、每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能

B、生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能C、生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能D、生物体的每个细胞都经过产生、分裂、分化、生长、衰老、死亡的全过程

第72页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为：

A、细胞丧失了全能性

B、基因的表达有选择性

C、不同的细胞内基因不完全相同D、在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化

第73页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三

Schwann在1839年明确的指出：“如果具有与有机体内一样的条件时，每个细胞应该可以独立生活和发展”。背景资料

德国著名植物学家G.Haberlandt在细胞学说的基础上于1902年提出了细胞全能性学说。他认为，高等植物的组织、器官可以不断分割，直到单个细胞。如果每个细胞都有植物个体一样的性质和能力，那么，可以通过植物细胞培养使单个细胞发育成为一个新个体。第74页，讲稿共98页，2023年5月2日，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首次进行了植物细胞培养实验②奠基阶段（30－50年代）

1934年，White培养番茄离体根尖成功

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75页，讲稿共98页，2023年5月2日，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76页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三植物组织培养关键词：外植体、脱分化、再分化、愈伤组织细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件必要条件：第77页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三植物组织培养外植体：从活植物体上切下进行培养的那部分组织或器官1）外植体灭菌消毒（根尖、茎、芽、嫩叶、种子、花粉等）2）用消毒过的器械将外植体置于培养皿上3）切取所需的外植体4）将外植体接种于培养容器的培养基上整个试验在超净工作台上进行，保持无菌！外植体经过一段时间在培养基上生长后，会形成愈伤组织第78页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三切取第79页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三接种第80页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三植物组织培养的培养基定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生长的基质无机营养成分：C，H，O大量元素及部分微量元素有机营养成分①含N物质：包括维生素和氨基酸②碳源：2%—5%的蔗糖③琼脂：起支持作用④生长激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素PH值：5.0－6.0第81页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三愈伤组织的形成愈伤组织：在人工培养基上由外植体长出来的一团无序生长的薄壁细胞（细胞排列疏松、无规则）。第82页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三愈伤组织的形成第83页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三植物组织培养（试管苗的形成）第84页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三培养室第85页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三移栽经过炼苗的小苗，可以和一般植物一样进行大规模栽培第86页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三试管苗大规模培养第87页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三第88页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三过程离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体外植体脱分化植物激素：细胞分裂素、生长素再分化植物组织培养植物组织培养条件：

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89页，讲稿共98页，2023年5月2日，星期三2、植物组织培养的应用：

（1）试管苗的快速繁殖（2）无病毒植物的培育（3）提取原