植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)ppt

1、1 專題專題2 細(xì)胞工程細(xì)胞工程 2 細(xì)細(xì) 胞胞 工工 程程 應(yīng)用的原理和方法應(yīng)用的原理和方法 研究的水平研究的水平 研究的目的研究的目的 細(xì)胞生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)和 分子生物學(xué)分子生物學(xué) 細(xì)胞整體水平或細(xì)細(xì)胞整體水平或細(xì) 胞器水平胞器水平 按照人們的意愿來改按照人們的意愿來改 變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì) 或獲得細(xì)胞產(chǎn)品或獲得細(xì)胞產(chǎn)品 概念概念 分類分類 植物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程 動(dòng)物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程 2.1 植物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程 2.1.1 2.1.1 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù) 植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物組織培養(yǎng)技術(shù) 植物體細(xì)胞雜交技術(shù)植物體細(xì)胞雜交技術(shù) 定義定

2、義： 具有某種生物具有某種生物全部遺傳信息全部遺傳信息的任何一個(gè)細(xì)的任何一個(gè)細(xì) 胞都具有發(fā)育成胞都具有發(fā)育成完整生物體完整生物體的潛能。的潛能。 原理：原理： 生物體的每一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種生物體的每一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種所特所特 有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個(gè)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體所必需的全部基因，從理論上講，生物，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。體的每一個(gè)活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性。 受精卵受精卵生殖細(xì)胞生殖細(xì)胞體細(xì)胞體細(xì)胞 大小大小 植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物組織培養(yǎng)技術(shù) 植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全能性理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ) 植物體細(xì)胞

3、動(dòng)物體細(xì)胞動(dòng)物體細(xì)胞 分化程度越高，全能型越低分化程度越高，全能型越低 5 思考討論：思考討論：為什么體內(nèi)細(xì)胞沒有表現(xiàn)出為什么體內(nèi)細(xì)胞沒有表現(xiàn)出 全能性，而是分化成為不同的組織、器官？全能性，而是分化成為不同的組織、器官？ 基因基因在特定空間和時(shí)間條件下在特定空間和時(shí)間條件下選擇性表達(dá)選擇性表達(dá) 的結(jié)果。在個(gè)體發(fā)育的不同時(shí)期，生物體不同的結(jié)果。在個(gè)體發(fā)育的不同時(shí)期，生物體不同 部位的細(xì)胞表達(dá)的基因是不同的，合成的蛋白部位的細(xì)胞表達(dá)的基因是不同的，合成的蛋白 質(zhì)也不一樣，從而形成了不同的組織和器官質(zhì)也不一樣，從而形成了不同的組織和器官。 科學(xué)研究表明，處于科學(xué)研究表明，處于離體狀態(tài)的植物活離體狀

4、態(tài)的植物活 細(xì)胞細(xì)胞，在一定的，在一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條 件件的作用下，就可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完的作用下，就可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完 整的植株。人工條件下實(shí)現(xiàn)的這一過程，就是整的植株。人工條件下實(shí)現(xiàn)的這一過程，就是 植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)。 植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)必要條件：必要條件： 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞： 外植體、脫分化、再分化、愈傷組織外植體、脫分化、再分化、愈傷組織 細(xì)胞離體、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件細(xì)胞離體、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件 離體的植物離體的植物 器官、組織器官、組織 或細(xì)胞或細(xì)胞 愈愈 傷傷 組組 織織 根根 胚胚

5、狀狀 體體 或或 叢叢 芽芽 植植 物物 體體 脫分化脫分化 再分化再分化 讓已經(jīng)分化的細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，讓已經(jīng)分化的細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失失 去其特有的結(jié)構(gòu)和功能去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì) 胞的過程，稱為植物細(xì)胞的胞的過程，稱為植物細(xì)胞的脫分化脫分化。 脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進(jìn)行培脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進(jìn)行培 養(yǎng)養(yǎng)又可以重新分化成根或芽等器官又可以重新分化成根或芽等器官，這，這 一過程稱為植物細(xì)胞的再分化。一過程稱為植物細(xì)胞的再分化。 分化：分化： 個(gè)體發(fā)育中，由個(gè)體發(fā)育中，由一個(gè)或一種細(xì)胞增殖一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的產(chǎn)生的 后代，在后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)形態(tài)、結(jié)構(gòu)和

6、和生理功能生理功能上發(fā)生上發(fā)生穩(wěn)定性差穩(wěn)定性差 異異的過程。的過程。 9 幾個(gè)概念：幾個(gè)概念： 愈傷組織：愈傷組織：離體的植物器官、離體的植物器官、 組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時(shí)組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時(shí) 間以后，通過細(xì)胞分裂，形間以后，通過細(xì)胞分裂，形 成一種高度液泡化、無定形成一種高度液泡化、無定形 狀態(tài)狀態(tài)薄壁細(xì)胞團(tuán)薄壁細(xì)胞團(tuán)。 試 管 苗 大 規(guī) 模 培 養(yǎng)試 管 苗 大 規(guī) 模 培 養(yǎng) 離體的植物器官、組織或細(xì)胞離體的植物器官、組織或細(xì)胞 愈傷組織愈傷組織 胚狀體或叢芽胚狀體或叢芽 植物體植物體 外植體外植體 脫分化脫分化 植物激素：植物激素： 細(xì)胞分裂素、生長素細(xì)胞分裂素、生長素 再分化

7、再分化 植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) 植物組織培養(yǎng)條件植物組織培養(yǎng)條件： 離體，含有一定營養(yǎng)離體，含有一定營養(yǎng) 成分、激素，一定的溫度、成分、激素，一定的溫度、 空氣、無菌環(huán)境、適合的空氣、無菌環(huán)境、適合的 PHPH、適時(shí)光照等。、適時(shí)光照等。 菊花：每菊花：每 日光照日光照12 小時(shí)；胡小時(shí)；胡 蘿卜：避蘿卜：避 光培養(yǎng)光培養(yǎng) 13 討論題討論題P35 1.1.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？菌和實(shí)驗(yàn)人員的無菌操作？ 提示：植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基提示：植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營含有豐富的營 養(yǎng)成分養(yǎng)成分

8、，有利于培養(yǎng)物的生長，然而各種雜菌同樣，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，也可以在上面迅速生長，所以植物組織培養(yǎng)過程中所以植物組織培養(yǎng)過程中 污染現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生污染現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長 的各種雜菌不但會(huì)和培養(yǎng)物爭(zhēng)奪營養(yǎng)，而且這些雜的各種雜菌不但會(huì)和培養(yǎng)物爭(zhēng)奪營養(yǎng)，而且這些雜 菌生長的過程中會(huì)生成大量對(duì)培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，菌生長的過程中會(huì)生成大量對(duì)培養(yǎng)物有害的物質(zhì)， 導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。 14 2.2.在本實(shí)驗(yàn)中，切取胡蘿卜塊根時(shí)強(qiáng)調(diào)要切在本實(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

9、易誘導(dǎo)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(qǐng)思考一下，胡蘿卜的其他形成愈傷組織。請(qǐng)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？植株，你能用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行驗(yàn)證嗎？ 提示：胡蘿卜的其他部分（如提示：胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花莖、葉、花） 也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組誘導(dǎo)愈傷組 織比較困難?？棻容^困難。 3. .請(qǐng)根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)過程，概括出植物組織培請(qǐng)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(jiǎn)圖。養(yǎng)技術(shù)的流程簡(jiǎn)圖。 15 3.請(qǐng)根據(jù)上面的實(shí)

10、驗(yàn)過程，概括出植物組織培養(yǎng)技請(qǐng)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(jiǎn)圖。術(shù)的流程簡(jiǎn)圖。 16 植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基（植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基（MS培養(yǎng)基）培養(yǎng)基） 成分：成分： 無機(jī)營養(yǎng)成分：大量元素及部分微量元素?zé)o機(jī)營養(yǎng)成分：大量元素及部分微量元素 有機(jī)營養(yǎng)成分：有機(jī)營養(yǎng)成分： 含含N N物質(zhì)：包括維生素和氨基酸物質(zhì)：包括維生素和氨基酸 碳源：碳源：2%5%2%5%的蔗糖的蔗糖 瓊脂：起支持作用瓊脂：起支持作用 植物激素：植物激素：生長素，細(xì)胞分裂素生長素，細(xì)胞分裂素（啟動(dòng)細(xì)胞分（啟動(dòng)細(xì)胞分 裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素）裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素） PHPH值：值：5.05

11、.06.06.0 17 培養(yǎng)基中必須含有植物生長發(fā)育培養(yǎng)基中必須含有植物生長發(fā)育 所需要的所需要的全部營養(yǎng)物質(zhì)，全部營養(yǎng)物質(zhì)，其中生長素其中生長素 和細(xì)胞分裂素用量的比例對(duì)器官的發(fā)和細(xì)胞分裂素用量的比例對(duì)器官的發(fā) 生起決定作用。生起決定作用。 生長素用量比細(xì)胞分裂素含量：生長素用量比細(xì)胞分裂素含量： 比值高時(shí)比值高時(shí)：有利于根的分化有利于根的分化，抑制芽的，抑制芽的 形成形成 比值低時(shí)比值低時(shí)：有利于芽的分化有利于芽的分化，抑制根的，抑制根的 形成形成 比值適中時(shí)比值適中時(shí)：有利于：有利于愈傷組織的形成愈傷組織的形成。 植物體細(xì)胞雜交技術(shù)植物體細(xì)胞雜交技術(shù) 1 1、定義：、定義： 用兩個(gè)來自不

12、同植物的體細(xì)胞融 合成一個(gè)雜種細(xì)胞，且把雜種細(xì) 胞培育成新的植物體的方法。 2 2、優(yōu)勢(shì)：、優(yōu)勢(shì)： （與有性雜交與有性雜交 方法比較方法比較） 打破了不同種生物間的生殖隔離 限制 20 去壁去壁 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(dòng)、電激 聚乙二醇 （PEG ） 再生細(xì)胞壁 雜種細(xì)胞 去 分 化 愈傷組織 雜種植株 再分化 植物體細(xì)胞雜交 細(xì)胞膜的流動(dòng)性 21 思考與探究 1.為什么“番茄馬鈴薯”超級(jí)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

13、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 像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá)，雜 交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的 了。 22 制備原生質(zhì)體：酶解法去掉細(xì)胞壁 誘導(dǎo)融合 新的原生質(zhì)體 生出細(xì)胞壁 雜種細(xì)胞 組織培養(yǎng) 雜種植株 意義：克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙、培育新品種種 篩選篩選 （同時(shí)具有兩個(gè)物種的遺傳性） 23 2.自然界中有一種含有葉綠體的原生動(dòng)物 眼蟲，說明植物的細(xì)胞器同樣可以在某 些動(dòng)物細(xì)胞中存活，請(qǐng)?zhí)接懀簞?dòng)物細(xì)胞與植 物細(xì)胞之間可以實(shí)現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可

14、行，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出具體實(shí)驗(yàn)方案。 24 提示：根據(jù)眼蟲的特點(diǎn)，動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞之間在 理論上是可以實(shí)現(xiàn)雜交的。具體的實(shí)驗(yàn)方案可以設(shè)計(jì) 如下： 25 1、在一個(gè)生物體內(nèi)，細(xì)胞沒有表現(xiàn)出在一個(gè)生物體內(nèi)，細(xì)胞沒有表現(xiàn)出 全能性，原因是（全能性，原因是（ ） 細(xì)胞失去了全能性細(xì)胞失去了全能性 細(xì)胞中的基因部分丟失細(xì)胞中的基因部分丟失 細(xì)胞中的基因選擇性表達(dá)細(xì)胞中的基因選擇性表達(dá) 細(xì)胞中的基因變異不同細(xì)胞中的基因變異不同 C 26 2、關(guān)于愈傷組織形成過程的正確敘述、關(guān)于愈傷組織形成過程的正確敘述 是（是（ ） A、愈傷組織的形成是離體植物細(xì)胞、愈傷組織的形成是離體植物細(xì)胞 分化的結(jié)果分化的結(jié)果 B、愈傷組織的形成是離體植物細(xì)胞、愈傷組織的形成是離體植物細(xì)胞 分裂的結(jié)果分裂的結(jié)果 C 、愈傷組織的形成是離體動(dòng)物細(xì)胞、愈傷組織的形成是離體動(dòng)物細(xì)胞 分化的結(jié)果分化的結(jié)果 D 、愈傷組織的形成是離體植物細(xì)胞、愈傷組織的形成是離體植物細(xì)胞 脫分化的結(jié)果脫分化的結(jié)果 B 27 3、植物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志的是（、植物細(xì)胞融合完