植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)》課件修改.ppt

1、1996年7月5日,世界上第一只體細(xì)胞克隆動物-克隆羊多利誕生于英國.,這樣的生物技術(shù)屬于何種生物工程？,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？包括哪兩大領(lǐng)域？,細(xì)胞工程,理論基礎(chǔ),細(xì)胞的全能性,3.1植物細(xì)胞工程,3.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù),植物組織培養(yǎng),課標(biāo)要求：,能力要求 1、理解和掌握植物組織培養(yǎng)的操作過程 內(nèi)容要求 1、理解植物細(xì)胞的全能性 2、了解植物細(xì)胞脫分化和再分化的結(jié)果 3、掌握植物組織培養(yǎng)的特點(diǎn),利用菊花花瓣微型繁殖培養(yǎng)的菊

2、花,探究：,1、為什么運(yùn)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)能把植物離體器官、組織或細(xì)胞培養(yǎng)成完整植物體？,植物細(xì)胞具有全能性。,2、什么是細(xì)胞的全能性？,1、定義：,生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞發(fā)育成完整個(gè)體的潛能的特性。,2、原理：,生物體的每一個(gè)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(gè)體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個(gè)活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性。,3、差異：,（1）受精卵的全能性最高,（2）受精卵分化后的細(xì)胞中，體細(xì)胞的全能性比生殖細(xì)胞低。,4、大?。?一、細(xì)胞的全能性,植物細(xì)胞動物細(xì)胞,探究：,3、克隆羊“多利”的誕生說明了什么？ 4、生物體內(nèi)的細(xì)胞為什么沒有表現(xiàn)出全能性，而是分

3、化成不同的組織器官？ 5、為何已分化的細(xì)胞仍具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能？,表現(xiàn)全能性的條件有哪些？,離體、提供營養(yǎng)物質(zhì)、激素及其它適宜條件。,細(xì)胞核中含有保持物種遺傳性所需的全套基因，并沒有因?yàn)榧?xì)胞分化而丟失基因，高度分化的細(xì)胞的細(xì)胞核仍具有全能性。,在特定的時(shí)間和空間條件下，基因選擇性的表達(dá)的結(jié)果。,生物體的每一個(gè)細(xì)胞都含本物種的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成完整個(gè)體的全套基因。,1、有關(guān)全能性的表述中，不正確的是（ ） .受精卵在自然條件下能使后代細(xì)胞形成完 整個(gè)體，因此全能性最高 .生物體內(nèi)細(xì)胞由于分化全能性不能表達(dá) .卵細(xì)胞和受精卵一樣，細(xì)胞未分化，全能 性很高 .植物細(xì)胞離體培養(yǎng)在一定條件下

4、能表現(xiàn)出 全能性,C,趁熱打鐵：,2.下列植物細(xì)胞全能性最高的是（ ）A.形成層細(xì)胞 B.韌皮部細(xì)胞 C.木質(zhì)部細(xì)胞 D.葉肉細(xì)胞 3下列細(xì)胞全能性最高的是（ ）A植物的卵細(xì)胞B植物的精子細(xì)胞C被子植物的受精卵D被子植物的的葉肉細(xì)胞,A,C,要把一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株, 應(yīng)該如何操作呢?,切取 形成層,無菌接種,誘導(dǎo)愈傷組織 的形成,試管苗的形成,培養(yǎng)室,移栽,脫分化,再分化,(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？,植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營養(yǎng)成分，有利于培養(yǎng)物的生長，然而各種雜菌同樣也可以在上面迅速生長，所以植物組織培養(yǎng)過程中污染現(xiàn)象經(jīng)

5、常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長的各種雜菌不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長的過程中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。 造成培養(yǎng)基污染的因素有很多，一般包括：外植體帶菌、培養(yǎng)瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操作不規(guī)范等。所以在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中用到的植物材料和各種器械都要進(jìn)行徹底地滅菌，實(shí)驗(yàn)人員操作一定要規(guī)范，避免帶入雜菌。,(2)在本實(shí)驗(yàn)中，切取胡蘿卜塊根時(shí)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

6、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。,二、植物組織培養(yǎng),1、概念,2.植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基,無機(jī)營養(yǎng)成分：C，H，O大量元素及部分微量元素 有機(jī)營養(yǎng)成分 含N物質(zhì)：包括維生素和氨基酸 碳源：2%5%的蔗糖 瓊脂：起支持作用 相關(guān)激素：生長素，細(xì)胞分裂素和赤霉素 PH值：5.06.0,3.條件,植物細(xì)胞要處于離體狀態(tài) 給予一定的營養(yǎng)物質(zhì)有機(jī)物（蔗糖.維生素植物激素等）和礦質(zhì)元素 無菌條

7、件，即保證培養(yǎng)材料，培養(yǎng)基，培養(yǎng)用具完全無菌。一旦發(fā)生微生物感染，他們很快繁殖，爭奪營養(yǎng)，并且還會產(chǎn)生毒素，使培養(yǎng)物很快中毒死亡。 適宜的環(huán)境條件，如適宜的溫度和PH,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,理論基礎(chǔ)：,細(xì)胞的全能性,4.過程,強(qiáng)調(diào)幾個(gè)概念：,愈傷組織：離體的植物器官

8、、組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時(shí)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。,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。,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。,知識拓展,當(dāng)細(xì)胞分裂素和生長素共同使用時(shí)，能刺激愈傷組織的形成，而通過調(diào)節(jié)二者的濃度比，就可以調(diào)控植物細(xì)胞培養(yǎng)過程中芽和根的形成，稱為“激素杠桿”。,1、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(shí)，往往容易形成維管組織，而不易形成

9、愈傷組織。,能力提高,2、決定植物脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？,植物激素,反饋練習(xí),1.下列屬于組織培養(yǎng)的是：（ ） A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株 B.芽發(fā)育成枝條 C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū) D.未受精的卵發(fā)育成植株,A,2.在離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下列哪一項(xiàng)條件是不需要的（ ） A.消毒滅菌 B.適宜的溫度 C.充足的光照 D.適宜的養(yǎng)料和激素,C,3.要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株，不需要（ ） A.具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞 B.離體狀態(tài) C.導(dǎo)入外源基因 D.一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素,C,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

10、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。,二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù),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？,1972年卡爾森等通過兩個(gè)煙草品種之間原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個(gè)體細(xì)胞雜種。,背景資料,1978年梅爾徹斯(Melchers)等首次獲得了番茄和馬鈴薯的屬間體細(xì)胞雜種“Potamato”。,目前，已得到栽培煙草與野生煙草、栽培大豆與野生大豆、秈稻與野生稻、秈稻與粳稻、小麥與鵝冠草等細(xì)胞雜種及其后代，獲得了有價(jià)值的新品系或育種上有用的新材料。,白菜,甘藍(lán),白菜甘藍(lán),1你認(rèn)為兩個(gè)來自不同植物的體細(xì)胞完成融合，遇到的第一個(gè)障礙是什么？

11、 2有沒有一種溫和的去壁方法呢？ 3為什么兩個(gè)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如果兩個(gè)來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了融合，下一步該做何處理？ 5如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？,請思考：,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,1、過程,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,二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù),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

12、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)勢和未解決的問題,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。,未解決的問題：未能讓雜種植物按照人們 的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良。,1.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？,馬鈴薯番茄沒有像人們預(yù)想的那樣地上長番茄、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，所以馬鈴薯番茄雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個(gè)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