2[1].1.1《植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)》.ppt

生物選修3現(xiàn)代生物科技專題 專題2細(xì)胞工程 細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法 通過細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上的操作 按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù) 什么叫細(xì)胞工程 按操作對象分 植物細(xì)胞工程 動物細(xì)胞工程 概念 前者是細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上生物技術(shù) 后者是分子水平上的生物技術(shù) 克隆多莉羊技術(shù)是水平上的技術(shù) 培育抗蟲棉是水平上的技術(shù) 細(xì)胞工程與基因工程相比 細(xì)胞 分子 思考 2 1植物細(xì)胞工程 植物細(xì)胞工程技術(shù)常用的技術(shù)手段 植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交 植物細(xì)胞工程理論基礎(chǔ) 植物細(xì)胞的全能性 2 1 1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù) 回憶 1 植物組織培養(yǎng)的大致過程包括哪幾個階段 離體的器官 組織或細(xì)胞 愈傷組織 根 芽 植物體 2 植物組織培養(yǎng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)是什么 植物細(xì)胞具有全能性 一 細(xì)胞的全能性 1 概念 生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整個體的潛能 細(xì)胞的這種特性叫細(xì)胞的全能性 2 基礎(chǔ) 具有全能性的原因 生物體的每個細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì) 都有發(fā)育成為完整個體所需的全部基因 3 全能性的程度 4 生物體內(nèi)細(xì)胞并沒有表現(xiàn)出全能性 而是分化成為不同的組織器官的原因 基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果 1 受精卵的全能性最高 4 分化程度低的細(xì)胞 分化程度高的細(xì)胞 5 植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件 處于離體狀態(tài) 在一定的營養(yǎng)物質(zhì) 激素和其他外界條件的作用下 植物細(xì)胞就可能表現(xiàn)全能性 發(fā)育成完整的植株 怎樣才能由一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株 應(yīng)該如何操作 二 植物組織培養(yǎng)技術(shù) 植物組織培養(yǎng) 1 在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中 為什么要強(qiáng)調(diào)所用器械的滅菌和實(shí)驗(yàn)人員的無菌操作 防止雜菌污染 因?yàn)殡s菌生長快 會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng) 雜菌生長過程中會產(chǎn)生有害的物質(zhì) 導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡 討論 2 在本實(shí)驗(yàn)中 切取胡蘿卜塊根時強(qiáng)調(diào)要切取含有形成層部分 原因是這部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織 請思考一下 胡蘿卜的其他部分 如莖 葉 花 是否也能培養(yǎng)成小植株 你能用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行驗(yàn)證嗎 胡蘿卜的其他部分 如莖 葉 花 也能培養(yǎng)再生形成小植株 只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難 3 請根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)過程 概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖 植物材料 消毒 愈傷組織 再分化 誘導(dǎo) 試管苗 移栽到大田 培養(yǎng)成正常植株 模型構(gòu)建 依據(jù)學(xué)過的知識和實(shí)驗(yàn)過程思考回答 2 決定植物脫分化 再分化的關(guān)鍵因素是什么 植物激素的種類和比例 1 離體的器官 組織或細(xì)胞 如果不進(jìn)行脫分化處理能否培養(yǎng)成完整的植物體 不能 因?yàn)榧?xì)胞已經(jīng)分化 失去了分裂能力 不進(jìn)行脫分化處理就不能形成愈傷組織 3 為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過程中應(yīng)避光培養(yǎng) 在有光時 往往容易形成維管組織 而不易形成愈傷組織 但再分化時需要光 光能使細(xì)胞內(nèi)形成葉綠體 葉綠素 進(jìn)行光合作用 應(yīng)該掌握的幾個概念 1 愈傷組織 離體的植物器官 組織或細(xì)胞 在培養(yǎng)一段時間以后 通過細(xì)胞分裂 形成一種高度液泡化 無定形狀態(tài)薄壁細(xì)胞組成的排列疏松無規(guī)則的組織 2 植物細(xì)胞的脫分化 由高度分化的植物器官 組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過程 又稱去分化 脫分化的實(shí)質(zhì)和結(jié)果分別是什么 實(shí)質(zhì)是恢復(fù)細(xì)胞的全能性過程 結(jié)果是形成愈傷組織 3 植物細(xì)胞的再分化 脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化根或芽等器官的過程 小結(jié) 植物組織培養(yǎng)的過程 外植體 脫分化 再分化 離體的 已分化組織或細(xì)胞 未分化 分化 幼芽或幼根 條件 優(yōu)點(diǎn) 特點(diǎn) 繁殖速度快不受季節(jié)限制工廠化生產(chǎn)幼苗無毒保持優(yōu)良性狀 適宜溫度 光照 pH和無菌環(huán)境 無機(jī)物 有機(jī)物和植物激素 生長素 細(xì)胞分裂素等 無定形狀態(tài)薄壁細(xì)胞高度液泡化排列疏松 無規(guī)則無葉綠體 不進(jìn)行光合作用 分化程度低去分化較易 植物組織培養(yǎng)的概念 植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制條件下 將離體的植物器官 組織 細(xì)胞 培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上 給予適宜的培養(yǎng)條件 誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織 叢芽 最終形成完整的植株 脫分化 再分化的比較 見 步步高 P 211 表影響脫分化 再分化的因素 激素 選修3 P 42 43 三 植物體細(xì)胞雜交技術(shù) 因?yàn)椴煌N生物之間存在著生殖隔離 所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到這一點(diǎn)的 于是 這些科學(xué)家試圖用這兩種植物的體細(xì)胞進(jìn)行雜交 來實(shí)現(xiàn)這一美妙的設(shè)想 這幅番茄 馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎 為什么 1 你認(rèn)為兩個來自不同植物的體細(xì)胞完成融合 遇到的第一個障礙是什么 2 有沒有一種溫和的去壁方法呢 3 為什么兩個原生質(zhì)體能發(fā)生融合 這與細(xì)胞膜的什么特性有關(guān) 4 把原生質(zhì)體放在一起能自然融合嗎 5 如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了融合 下一步該做何處理 6 如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株 請思考 1 過程 雜種植株 融合的原生質(zhì)體AB 再生出細(xì)胞壁 脫分化 愈傷組織 再分化 植物細(xì)胞的融合 植物組織培養(yǎng) 植物細(xì)胞A 原生質(zhì)體B 原生質(zhì)體A 雜種細(xì)胞AB 去壁 去壁 人工誘導(dǎo) 方法 促進(jìn)融合的方法 融合完成的標(biāo)志 植物細(xì)胞B 去壁的常用方法 原生質(zhì)體融合方法 利用電激發(fā)將野生馬鈴薯與栽培馬鈴薯進(jìn)行細(xì)胞融合 去壁 去壁 纖維素酶果膠酶 原生質(zhì)體 植物細(xì)胞 原生質(zhì)體融合 離心 振動 電刺激 聚乙二醇 再生細(xì)胞壁 雜種細(xì)胞 去分化 愈傷組織 雜種植株 激素 篩選 等量 激素 再分化 植物體細(xì)胞雜交過程示意圖 2 概念 將不同種的植物體細(xì)胞 在一定條件下融合成雜種細(xì)胞 并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù) 3 優(yōu)勢 與有性雜交方法比較 打破了不同種生物間的生殖隔離限制 大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍 白菜 甘藍(lán) 白菜 甘藍(lán) 白菜 甘藍(lán) 同普通白菜相比 具有生長期短 耐熱性強(qiáng)和易于貯藏等優(yōu)點(diǎn) 為什么 番茄 馬鈴薯 超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想像的那樣 地上長番茄 地下結(jié)馬鈴薯 主要原因是 生物基因的表達(dá)不是孤立的 它們之間是相互調(diào)控 相互影響的 馬鈴薯 番茄雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì) 但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)受到相互干擾 不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá) 所以雜交