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文档简介

1、,植物细胞工程,1,细胞工程的概念是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法。指通过某种工程手段在细胞的整体水平或细胞期水平,按照人们的意愿改变细胞内遗传物质或获取细胞产品的综合科学技术。2,细胞工程,应用的原理和方法,细胞生物学和分子生物学,细胞的整体水平或细胞周期水平,按照人们的意思改变细胞内遗传物质,或取得细胞产品,概念,分类,植物细胞工程,研究的目的,研究的水平,动物细胞工程,植物细胞工程,植物细胞工程,2,原理:生物体的每个细胞都包含该物种特有的所有遗传物质,都有发展成为完整个体所需的所有基因,理论上,生物体的所有活细胞都必须具有全能性。4,体内细胞没有表现出全能的原因:基因选择性表

2、达的结果,3,原因:生物体细胞包含本种特有的所有遗传信息。7,细胞多能性与细胞分化程度的关系:多能性高,分化度低。全能最高的是受精卵。还没有分化。个体发育是受精卵不断分裂和分化的过程。此后,细胞分化程度越高,体细胞是高度分化的细胞,也是全能性最低的细胞。万能的大小:植物细胞动物细胞(动物细胞的细胞核是全能的)受精卵生殖细胞(精细胞卵细胞配子)体细胞全能的大小:植物细胞动物细胞(动物细胞的细胞核是全能的)受精卵生殖细胞(精细胞卵细胞配子)体细胞:分化度低、分化度高、弹性细胞老化、细胞分裂能力强的细胞分裂,2,植物组织培养,9,去分化,外植体,愈伤组织,去分化:分化细胞,刘涛后失去独特的结构和功能

3、,变成未分化细胞的过程。去分化细胞变成薄壁细胞,称为愈合组织。离子植物器官,组织或细胞,10,愈伤组织:高液饱和,不定形状态,细胞排列松散,不规则,具有分生能力的薄膜细胞。11,去分化,外植体,愈伤组织,去分化:分化细胞,刘涛后失去独特的结构和功能,变成未分化细胞的过程。去分化细胞变成薄壁细胞,称为愈合组织。再分化,试管苗,再分化:愈伤组织中根,芽等器官的新分化,形成完整植物的过程。12,13,去分化,外植体,愈伤组织,去分化:分化细胞,刘涛后失去独特的结构和功能,变成未分化细胞的过程。去分化细胞变成薄壁细胞,称为愈合组织。再分化,试管苗,再分化:愈伤组织中根,芽等器官的新分化,形成完整植物的

4、过程。植物体,14,离子植物器官,组织或细胞,愈伤组织,根,芽,植物体,外植体,A,脱分化,B,再分化,2,植物组织培养过程,1,特征?适用于温度、郑智薰照明、pH和无菌环境。无机、有机成分和植物激素(生长素、细胞分裂素、赤霉素),不定形状态的薄壁细胞高液饱和松弛、不规则、分化程度低,分化容易,离子植物器官、组织或细胞,受伤组织,16,(2)植物组织培养基渗透琼脂调节:支持作用比例适当时促进愈伤组织的生长。(4)注意事项,B,先决条件:无菌操作,细胞离子,生长发育所需的所有营养物质:矿物质元素,糖类,维生素,C,关键词:外植体,脱分化,再分化,愈合组织,19,为什么要强调组织培养实验中使用的仪

5、器的灭菌和实验者的无菌操作?提示:用于植物组织培养的培养基中营养成分丰富,有助于培养物的生长,但各种杂菌也能在上面快速生长,在植物组织培养过程中经常发生污染现象。培养基被污染后,迅速生长的各种杂菌不仅争夺培养物和营养,而且随着这些杂菌的生长,培养物产生了很多有害物质,培养物迅速死亡。造成培养基污染的因素:外植体带菌、培养瓶、各种器械灭菌不彻底,操作员操作不规则。21,2。在这个实验中,强调在切胡萝卜根的时候,要切掉地层部分。这是因为这部分容易诱导愈伤组织的形成。想想胡萝卜的其他部分(例如茎、叶、花)是否也可以长成小植物。可以用实验验证吗?提示:胡萝卜的其他部分(如茎、叶、花)也可以培养再生,形

6、成小植物,但只是诱导愈伤组织比较困难。22,3,影响植物组织培养的因素是什么?营养成分:大量元素、微量元素、有机物(氨基酸、维生素、甘蔗)、水、激素:细胞分裂素和生长素。量子数的比例影响植物发育的方向。细胞分裂素,生长素,1有利于芽的分化,1有利于根的分化,=1促进愈伤组织的形成,光照:去分化哑光,再分化光,23,(1)离体器官,组织或细胞不去分化处理,就能培养吗?激素诱导和营养素,不,(4)思维讨论,24,1,植物细胞杂交技术,同种植物的体细胞,在一定条件下融合成杂交细胞,培育杂交细胞成为新植物体的技术。(因为其他物种之间有生殖隔离,所以不能用传统的有性杂交方法做到这一点),1,细胞杂交技术

7、概念,25,(1)要徐璐融合其他植物的两个体细胞,第一个障碍是什么呢?2)有没有方法软化细胞壁?(?3)为什么两个原生质体融合,跟细胞膜的什么特性有关?(?4)如果两个徐璐不同的原生体融合形成杂交细胞,那么下一步该对这个细胞做什么处理呢?(?(5)杂交细胞如何培育成杂交植物?2,相关问题,26,1,徐璐融合来自其他植物的两个体细胞,第一个障碍是什么?如何顺利消除这个障碍?细胞壁纤维素酶,果胶酶(酶解法)原生质体,27,2,两种原生质体融合首先是什么样的融合?利用了什么原理?什么方法?细胞膜的流动性物理方法:离心、振动、电刺激化学方法:聚乙二醇(PEG),28,3,植物细胞融合成功的象征是什么?

8、杂交细胞生成新的细胞壁,29,4,形成杂交细胞,然后如何形成杂交植物?植物组织培养技术去分化和分化,30,原生质体A,原生质体B,原生质体融合,正在融合的原生质体,再生细胞壁(融合成功的标志),杂交细胞,愈伤组织,杂交植物,纤维素酶果胶酶,物理方法化学方法,流程图中为简化(阿尔伯特爱因斯坦,Northern Exposure(美国电视剧)不同种类的细胞具有不同的细胞膜特性,因此,没有任何处理,它们不可能放在一起进行自然融合,因此原生质间的融合必须人工诱导。细胞融合是无性生殖,细胞分裂方式包括有丝分裂脱分化和再分化两个阶段。32,杂交植物的特征:具有两种植物的遗传特征,因为杂交植物含有两种植物的

9、遗传物质。这项技术最大的优点是克服韩元交配的不亲和性障碍。体细胞杂交,即两个细胞融合成一个细胞,无论是染色体基因组还是染色体组,在使用直接相加的方法培育新品种的过程中,遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传规律。还不能让杂交细胞根据人们的需要完全表达亲代的优良性,33,4,植物体细胞杂交术的意义。克服中原杂交不亲和性的障碍,培育出自然界没有的具有优良品质的新品种。34,问题:为什么“西红柿土豆”超级杂交植物不像科学家们认为的那样,在地上长西红柿,结土豆呢?主要原因:生物基因的表达不是孤立的。他们之间有相互调控和相互影响,所以土豆番茄杂交植物的细胞中有两种遗传物质,但这些遗传物质的表达徐璐受到干扰,不

10、能再像土豆和番茄植物的遗传物质那样有序地表达。意义:打破了植物远交不亲的障碍。扩大了用于杂交的亲本组合的范围。35,思考和探索2提示:根据眼虫的特征,动物细胞和植物细胞之间可以理论上杂交。具体的实验方案可以设计如下。36,植物细胞工程的实际应用,37,(1),植物繁殖的新方法1。微繁殖2。作物脱毒3。神奇的人工种子(2),作物新品种栽培1。单倍体育种2。突变利用(3)繁殖速度快,可以大量生产。保持无性生殖,优良特性。39,试管苗大规模培养,40,有性生殖:通过良性生殖细胞与受精卵结合,然后从受精卵发展成新的个体生殖方式。无性生殖:不经过两性生殖细胞的结合,从母体的一部分直接发展为新个体的生殖方

11、式。例如:细菌的分裂繁殖、酵母的出芽繁殖、植物的切割嫁接、41、作物脱毒、脱毒的原因:长期无性繁殖的作物、易感染的病毒、产量减少、质量恶化的解毒物质:植物茎干、根际分生区域组织脱毒方法:利用植物的分生区域组织,优良杂种的43、人工种皮是保证包裹在其中的胚状体长成小植物的重要部分。请研究一下人工种皮中应该包含的有效成分是什么。为了促进胚胎体的生长和发育,我们可以在人工种皮中添加什么物质?对植物的种类和土壤等条件,讨论了人工种子的消泡剂中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源、农药、抗生素、有益细菌等。为了促进胚胎体的生长和发育,还可以在人工种皮上添加植物生长调节剂。44,通过单倍体育种,花粉培养获得单倍体植株,染色体加倍,成为当年获得稳定遗传的优良品种。优点:育种年限大大减少。45,单倍体育种实验过程。火药,花粉细胞培养,愈伤组织,小植物分化,单倍体植物,正常植物,接种,脱分化,再分化,移植,染色体加倍,46,2。利用突变(1)生产33 (2) :筛选,制造对人有利的突变,培育新品种。(3)20世纪70年代以来,各国科学家用这种方法筛选了抗病、抗盐、高蛋白、高产突变,有些已经用于生产。47,3,细胞产物的工厂化生产,1。细胞产物种类:蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。2。技术:植物的组织培养,48,工厂生产人参皂苷的基本过程是什么?第一步,选择人参根作为外植体进行培

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