公開課《植物細胞工程的基本技術(shù)》通用課件

1、選修3 生態(tài)工程生態(tài)工程生物技術(shù)的安全性生物技術(shù)的安全性和倫理問題和倫理問題胚胎工程胚胎工程細胞工程細胞工程基因工程基因工程現(xiàn)代生物科技現(xiàn)代生物科技專題專題專題2.細胞工程的基本內(nèi)容 細胞工程的概念細胞工程的概念2.1 植物細胞工程植物細胞工程2.2 動物細胞工程動物細胞工程 細胞工程的發(fā)展歷程細胞工程的發(fā)展歷程（自學(xué)了解）（自學(xué)了解）細胞工程的概念細胞工程的概念細細胞胞工工程程應(yīng)用的原理和方法應(yīng)用的原理和方法細胞生物學(xué)和細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)分子生物學(xué)細胞整體水平或細細胞整體水平或細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胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品或獲得細

2、胞產(chǎn)品概念概念分類分類植物細胞工程植物細胞工程研究的目的研究的目的研究的水平研究的水平動物細胞工程動物細胞工程與基因工程的比較：與基因工程的比較：前者是前者是細細胞水平或胞水平或細細胞器胞器水平上生物技水平上生物技術(shù)術(shù), ,后者是分子水平上的生物技后者是分子水平上的生物技術(shù)術(shù)。 。一、細胞的全能性一、細胞的全能性 受精卵受精卵 生殖細胞（精、卵）生殖細胞（精、卵） 體細胞體細胞體細胞：體細胞：植物細胞植物細胞 動物細胞動物細胞分化分化程度低的細胞程度低的細胞 分化程度高的細胞分化程度高的細胞幼嫩細胞幼嫩細胞 衰老的細胞衰老的細胞 分裂能力強的細胞分裂能力強的細胞 分裂能力弱的細分裂能力弱的細胞

3、胞6、全能性表達的條件（植物組織培養(yǎng)的條件）：、全能性表達的條件（植物組織培養(yǎng)的條件）： 內(nèi)因：離體細胞、組織或器官內(nèi)因：離體細胞、組織或器官 外因：外因：1）適宜的外界環(huán)境條件）適宜的外界環(huán)境條件，例如無菌、適，例如無菌、適宜的溫度、濕度、光照等宜的溫度、濕度、光照等 2）培養(yǎng)基（）培養(yǎng)基（一定的營養(yǎng)物質(zhì)，激素一定的營養(yǎng)物質(zhì)，激素） 1)1)下列有關(guān)細胞全能性的含義，正確的是：下列有關(guān)細胞全能性的含義，正確的是：A A、每個生物體內(nèi)的所有細胞都具有相同的功能、每個生物體內(nèi)的所有細胞都具有相同的功能B B、生物體內(nèi)的任何一個細胞可以完成該個體的全、生物體內(nèi)的任何一個細胞可以完成該個體的全部功能

4、部功能 C C、生物體的每一個活細胞都具有發(fā)育成完整個體、生物體的每一個活細胞都具有發(fā)育成完整個體的潛能的潛能D D、 生物體的每個細胞都經(jīng)過產(chǎn)生、分裂、分化、生物體的每個細胞都經(jīng)過產(chǎn)生、分裂、分化、生長、衰老、死亡的全過程生長、衰老、死亡的全過程 2 2）在生物體內(nèi)，細胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分）在生物體內(nèi)，細胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化為不同的組織、器官，是因為：化為不同的組織、器官，是因為：A A、細胞喪失了全能性、細胞喪失了全能性 B B、基因的表達有選擇性、基因的表達有選擇性 C C、不同的細胞內(nèi)基因不完全相同、不同的細胞內(nèi)基因不完全相同 D D、在個體發(fā)育的不同時期，細胞內(nèi)的基因發(fā)

5、生了、在個體發(fā)育的不同時期，細胞內(nèi)的基因發(fā)生了變化變化 1、植物組織培養(yǎng)的概念、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，植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制條件下，將離體的植物將離體的植物器官、組織、細胞器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工配，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)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，最終形成生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株完整的植株。二、植物組織培養(yǎng)二、植物組織培養(yǎng)離體的植物器官、組織或細胞離體的植物器官、組織或細胞愈傷組織愈傷組織根、芽根、芽植物體植物體外植體外植體A、脫分化、脫分化B、再分化、再分化植物激

6、素：植物激素：細胞分裂素、生長素細胞分裂素、生長素2、植物組織培養(yǎng)過程、植物組織培養(yǎng)過程1、A過程進行有絲分裂過程進行有絲分裂2、B過程進行有絲分裂同時過程進行有絲分裂同時也進行分化也進行分化3、A不需光照，而不需光照，而B需光需光照，葉綠素的合成需光照照，葉綠素的合成需光照也叫也叫去分化去分化，高度分化的組織、器官產(chǎn)生愈，高度分化的組織、器官產(chǎn)生愈傷組織的過程。傷組織的過程。脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進行培養(yǎng)又可以重脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進行培養(yǎng)又可以重新分化新分化成根或芽成根或芽等器官。等器官。適宜的養(yǎng)料和激素，適宜的溫度和無菌條件適宜的養(yǎng)料和激素，適宜的溫度和無菌條件 細胞排列疏松而無規(guī)

7、則，是一種高度液細胞排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液 泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細胞。泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細胞。 用于離體培養(yǎng)的植物器官或組織片段。用于離體培養(yǎng)的植物器官或組織片段。離體的植物離體的植物器官、組織器官、組織或細胞或細胞愈愈傷傷組組織織根根芽芽植植物物體體脫分化脫分化再分化再分化切取外植體接種外植體愈傷組織的形成植物組織培養(yǎng)（試管苗的形成）試管苗大規(guī)模培養(yǎng)移栽經(jīng)過煉經(jīng)過煉苗的小苗的小苗，可苗，可以和一以和一般植物般植物一樣進一樣進行大規(guī)行大規(guī)模栽培模栽培為什么選擇為什么選擇形成層？形成層？（2 2）植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基：）植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基：水、無機鹽離子水、無機鹽離子有機小分

8、子營養(yǎng)成分：有機小分子營養(yǎng)成分： 氮源：氮源：包括包括維生素維生素和和氨基酸氨基酸 碳源：碳源：2%2%5%5%的的蔗糖蔗糖溶液，調(diào)節(jié)滲透壓溶液，調(diào)節(jié)滲透壓 瓊脂：瓊脂：起支持作用起支持作用 激素：激素：生長素、細胞分裂素生長素、細胞分裂素、赤霉素、赤霉素 pH值：值：5.05.06.06.03、胡蘿卜的組織培養(yǎng)實驗、胡蘿卜的組織培養(yǎng)實驗（1 1）實驗）實驗原理原理、目的、材料、目的、材料1、 選取胡蘿卜洗凈，削皮，切段選取胡蘿卜洗凈，削皮，切段2、酒精消毒、次氯酸鈉殺菌、酒精消毒、次氯酸鈉殺菌3、切取、切取1立方厘米左右的形成層小塊立方厘米左右的形成層小塊5、定期觀察和記錄愈傷組織、定期觀察

9、和記錄愈傷組織脫分化脫分化再分化再分化（3 3）方法步驟）方法步驟4、接種，封蓋扎緊、接種，封蓋扎緊6、誘導(dǎo)出試管苗，移栽、誘導(dǎo)出試管苗，移栽a、激素用量的比例影響實驗結(jié)果：、激素用量的比例影響實驗結(jié)果：生長素用量生長素用量細胞分裂素用量細胞分裂素用量,有有利利于于根根的分化、的分化、抑抑制制芽芽的形成；的形成；比值比值低低時，有時，有利利于于芽芽的分化，的分化，抑抑制制根根的形成；的形成；比值比值適中適中時，時，促進愈傷組織的生長。促進愈傷組織的生長。（4 4）注意事項）注意事項b、必要條件：、必要條件：確保無菌操作、細胞離體、生長確保無菌操作、細胞離體、生長發(fā)育所需的全部營養(yǎng)物質(zhì)：發(fā)育所需

10、的全部營養(yǎng)物質(zhì)：礦質(zhì)元素、糖類、維生素礦質(zhì)元素、糖類、維生素C、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（1）離體的器官、組織或細胞如果不進行脫分化處理，）離體的器官、組織或細胞如果不進行脫分化處理，能否培養(yǎng)成完整植物體？能否培養(yǎng)成完整植物體？（2）決定植物細胞脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？）決定植物細胞脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？激素誘導(dǎo)和營養(yǎng)物質(zhì)激素誘導(dǎo)和營養(yǎng)物質(zhì) p43不能不能（4 4）思考討論）思考討論1.在植物組培過程中，為什么要進行一系在植物組培過程中，為什么要進行一系列的消毒，滅菌，并且要求無菌操作？列的消毒，滅菌，并且要求無菌操作

11、？探究：探究：探究：探究：1、雜菌和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)、雜菌和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)2、雜菌會生成對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)、雜菌會生成對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)11、若用、若用“ ” 表示植物組織培養(yǎng)的過程。請回答：表示植物組織培養(yǎng)的過程。請回答： （1） 表示表示 ， 被培養(yǎng)成為被培養(yǎng)成為的根本原因是的根本原因是（2） 表示表示 ，其細胞特點，其細胞特點 是是 。 脫分化脫分化再分化再分化離體的植物組織器官、組織或細胞離體的植物組織器官、組織或細胞植物細胞具有全能性植物細胞具有全能性具有分生能力的薄壁細胞具有分生能力的薄壁細胞愈傷組織愈傷組織一、植物細胞的雜交技術(shù)一、植物細胞的雜交技術(shù) 將將不同種植物不同種植物的體細

12、胞，的體細胞，在一定條件下融合成在一定條件下融合成雜種細胞雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物并把雜種細胞培育成新的植物體的技術(shù)。體的技術(shù)。 （不同種生物之間（不同種生物之間存在著存在著生殖隔離生殖隔離，所以用傳統(tǒng)，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到的有性雜交方法是不可能做到這一點的）這一點的）1 1、細胞雜交技術(shù)概念、細胞雜交技術(shù)概念（1）要想讓兩個來自不同植物的體細胞融合）要想讓兩個來自不同植物的體細胞融合在一起，遇到的第一個障礙是什么？在一起，遇到的第一個障礙是什么？（2）有沒有一種溫和的去細胞壁的方法？）有沒有一種溫和的去細胞壁的方法？（3）為什么兩個原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與）為什么

13、兩個原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細胞膜的什么特性有關(guān)？細胞膜的什么特性有關(guān)？（4）如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生融合）如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生融合形成了雜種細胞，下一步該對此細胞做形成了雜種細胞，下一步該對此細胞做何種處理？何種處理？（5）如何將雜種細胞培育成雜種植株？）如何將雜種細胞培育成雜種植株？2 2、相關(guān)問題、相關(guān)問題植物細胞植物細胞A A植物細胞植物細胞B B去細胞壁去細胞壁原生質(zhì)體原生質(zhì)體A A原生質(zhì)體原生質(zhì)體B B原生質(zhì)體融合正在融合的正在融合的原生質(zhì)體原生質(zhì)體雜種細胞雜種細胞再生出細胞壁植物細胞融合植物細胞融合植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)雜種植物雜種植物脫分化脫分化再分化再分化促

14、進融合促進融合的方法？的方法？方法？方法？融合融合完成完成的的標(biāo)志標(biāo)志過程過程植物體細胞雜交技術(shù)流程圖進行總結(jié)，重點理解以下內(nèi)容。植物體細胞雜交技術(shù)流程圖進行總結(jié)，重點理解以下內(nèi)容。 流程圖中為了簡化，僅畫了一個馬鈴薯的原生質(zhì)體流程圖中為了簡化，僅畫了一個馬鈴薯的原生質(zhì)體與一個番茄的原生質(zhì)體之間的融合，可真正在實際與一個番茄的原生質(zhì)體之間的融合，可真正在實際操作過程中，操作過程中，是把許多馬鈴薯的原生質(zhì)體和許多番是把許多馬鈴薯的原生質(zhì)體和許多番茄的原生質(zhì)體放在一起，讓它們自由融合，再從中茄的原生質(zhì)體放在一起，讓它們自由融合，再從中篩選出所需的雜種細胞篩選出所需的雜種細胞。 由于不同種的細胞其細

15、胞膜的特點不一樣，如不作由于不同種的細胞其細胞膜的特點不一樣，如不作任何處理，把它們放在一起，讓它們?nèi)魏翁幚?，把它們放在一起，讓它們自然融合是不自然融合是不可能的可能的，所以原生質(zhì)體間的融合必須要人工誘導(dǎo)。，所以原生質(zhì)體間的融合必須要人工誘導(dǎo)。 細胞融合為無性繁殖，細胞分裂方式為細胞融合為無性繁殖，細胞分裂方式為有絲分有絲分裂裂，包含脫分化和再分化兩個階段。，包含脫分化和再分化兩個階段。 雜種植株的特征：雜種植株的特征：具備兩種植物的遺傳特征具備兩種植物的遺傳特征，原因，原因是雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質(zhì)。是雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質(zhì)。 該技術(shù)最大的優(yōu)點：該技術(shù)最大的優(yōu)點：克服遠源雜

16、交的不親和障礙?？朔h源雜交的不親和障礙。體細胞雜交即兩個細胞融合成一個細胞，不管染色體體細胞雜交即兩個細胞融合成一個細胞，不管染色體基因組還是染色體組都采用直接相加的方法基因組還是染色體組都采用直接相加的方法 該過程培育新品種的過程中，該過程培育新品種的過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞不遵遺傳物質(zhì)的傳遞不遵 循孟德爾的遺傳定律。循孟德爾的遺傳定律。 目前還不能讓雜種細胞完全按人們的需要去表達親目前還不能讓雜種細胞完全按人們的需要去表達親代的優(yōu)良性狀代的優(yōu)良性狀4 4、植物體細胞雜交技術(shù)的意義、植物體細胞雜交技術(shù)的意義v克服遠源雜交不親和的障礙，培育出自然界克服遠源雜交不親和的障礙，培育出自然界中沒有的

17、、具有優(yōu)良品質(zhì)的新品種。中沒有的、具有優(yōu)良品質(zhì)的新品種。思考與探究思考與探究2 提示：根據(jù)眼蟲的特點，動物細胞和植提示：根據(jù)眼蟲的特點，動物細胞和植物細胞之間在理論上是可以實現(xiàn)雜交的。具體的實驗物細胞之間在理論上是可以實現(xiàn)雜交的。具體的實驗方案可以設(shè)計如下：方案可以設(shè)計如下： 1、細胞全能性細胞全能性的概念、全能性大小的比較的概念、全能性大小的比較2、植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)的概念、原理、過程。的概念、原理、過程。3、植物組織培養(yǎng)實驗植物組織培養(yǎng)實驗所需的條件：離體、無菌、培養(yǎng)所需的條件：離體、無菌、培養(yǎng)基、基、 環(huán)境條件。環(huán)境條件。4、植物體細胞雜交植物體細胞雜交的概念、原理、過程的概念、原

18、理、過程。本節(jié)課內(nèi)容小結(jié)本節(jié)課內(nèi)容小結(jié)1、當(dāng)植物細胞脫離了原來所在植物體的器官或組織而、當(dāng)植物細胞脫離了原來所在植物體的器官或組織而處于離體狀態(tài)時，下列有可能使其表現(xiàn)出全能性，發(fā)育處于離體狀態(tài)時，下列有可能使其表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整的植株的是（成完整的植株的是（ ） A、細胞分裂素、細胞分裂素 B、生長素、生長素 C、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、一定的營養(yǎng)物質(zhì) D、以上三者均是、以上三者均是 2、細胞工程是一門綜合科學(xué)技術(shù)。下列哪項技術(shù)不屬、細胞工程是一門綜合科學(xué)技術(shù)。下列哪項技術(shù)不屬于細胞工程（于細胞工程（ ） A、有性雜交、有性雜交 B、體細胞雜交、體細胞雜交 C、組織培養(yǎng)、組織培養(yǎng) D、細胞核移植

19、、細胞核移植鞏固練習(xí)DA3、在生物體內(nèi)、在生物體內(nèi) ，細胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分，細胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化為不同的組織、器官，是因為（化為不同的組織、器官，是因為（ ） A、細胞喪失了全能性、細胞喪失了全能性B、基因的選擇性表達、基因的選擇性表達 C、不同的細胞內(nèi)基因不完全相同、不同的細胞內(nèi)基因不完全相同 D、在個體發(fā)育的不同時期，細胞內(nèi)的基因發(fā)生了、在個體發(fā)育的不同時期，細胞內(nèi)的基因發(fā)生了變化變化4、愈傷組織的細胞類型和愈傷組織分化后形成的、愈傷組織的細胞類型和愈傷組織分化后形成的機構(gòu)分別是（機構(gòu)分別是（ ） A、薄壁細胞、外植體、薄壁細胞、外植體 B、厚壁細胞、胚狀體、厚壁細胞、胚

20、狀體 C、薄壁細胞、胚狀體、薄壁細胞、胚狀體 D、后壁細胞、外植體、后壁細胞、外植體BC5、關(guān)于愈傷組織形成過程的正確敘述是（、關(guān)于愈傷組織形成過程的正確敘述是（ ） A、愈傷組織的形成是離體植物細胞分化的結(jié)果、愈傷組織的形成是離體植物細胞分化的結(jié)果 B、愈傷組織的形成是離體植物細胞分裂的結(jié)果、愈傷組織的形成是離體植物細胞分裂的結(jié)果 C 、愈傷組織的形成是離體動物細胞分化的結(jié)果、愈傷組織的形成是離體動物細胞分化的結(jié)果 D 、愈傷組織的形成是離體植物細胞脫分化的結(jié)、愈傷組織的形成是離體植物細胞脫分化的結(jié)果果D6植物細胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是植物細胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是 （ ）A.給予適宜的

21、營養(yǎng)和外界條件給予適宜的營養(yǎng)和外界條件B.導(dǎo)入其他植物細胞的基因?qū)肫渌参锛毎幕駽.脫離母體后，給予適宜的營養(yǎng)和外界條件脫離母體后，給予適宜的營養(yǎng)和外界條件D.將成熟篩管的細胞核移植到去核的卵細胞將成熟篩管的細胞核移植到去核的卵細胞內(nèi)內(nèi)C7細胞具有全能性的原因是細胞具有全能性的原因是 （ ）A.生物體細胞具有使后代細胞形成完整個體生物體細胞具有使后代細胞形成完整個體的潛能的潛能B.生物體的每一個細胞都具有全能性生物體的每一個細胞都具有全能性C.生物體的每一個細胞都含有個體發(fā)育的全生物體的每一個細胞都含有個體發(fā)育的全部基因部基因D.生物體的每一個細胞都是由受精卵發(fā)育來生物體的每一個細胞都是由受精卵發(fā)育來的的8.下列植物細胞全能性最高的是下列植物細胞全能性最高的是 （ ）A.形成層細胞形成層細胞 B.韌皮部細胞韌皮部細胞 C.木質(zhì)部細胞木質(zhì)部細胞 D.葉肉細胞葉肉細胞CA9植物組織培養(yǎng)過程中的脫分化是指植物組織培養(yǎng)過程中的脫分化是指 （ ）A.植物體的分生組織通過細胞分裂產(chǎn)生新細胞植物體的分生組織通過細胞分裂產(chǎn)生新細胞B.未成熟的種子經(jīng)過處理培育出幼苗的過程未成熟的種子經(jīng)過處理培育出幼苗的過程 C.植物的器官、組織或細