植物細胞工程課件

1、專題二專題二 細胞工程細胞工程細胞工程細胞工程 1 1概念概念: :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胞生物學(xué)和分細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)子生物學(xué)細胞整體水平細胞整體水平或細胞器水平或細胞器水平按照人們的意愿來改變按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品得細胞產(chǎn)品2 2分類分類: :植物細胞工程和動物細胞工程植物細胞工程和動物細胞工程3基本技術(shù)：基本技術(shù)：1.植物組織培養(yǎng)的原理是什么？植物組織培養(yǎng)的原理是什么？閱讀教材閱讀教材P33-34頁頁 回答下列問題回答下列問題3.什么是細胞的全能性什么是細胞的全能性?5.為什么體內(nèi)細胞

2、沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組為什么體內(nèi)細胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織、器官？織、器官？細胞的全能性4.4.全能性大小比較全能性大小比較受精卵受精卵 生殖細胞生殖細胞 體細胞體細胞 第二組第二組第一組第一組植物細胞植物細胞 動物細胞動物細胞基因在特定空間和時間條件下基因在特定空間和時間條件下選擇性表達選擇性表達的結(jié)果。的結(jié)果。具有某種生物具有某種生物_ _ _的任何一個細胞，都具有的任何一個細胞，都具有_的潛能。的潛能。全部遺傳信息全部遺傳信息發(fā)育成完整生物體發(fā)育成完整生物體受精卵受精卵有絲有絲分裂分裂細胞細胞分化分化系系統(tǒng)統(tǒng)人人體體骨細胞骨細胞上皮上皮細胞細胞肌肉肌肉

3、細胞細胞神經(jīng)神經(jīng)細胞細胞上皮組織上皮組織肌肉組織肌肉組織神經(jīng)組織神經(jīng)組織結(jié)締組織結(jié)締組織器器官官植物器官切片圖植物器官切片圖天竺葵天竺葵篩管篩管導(dǎo)管導(dǎo)管根冠根冠分生區(qū)分生區(qū)伸長區(qū)伸長區(qū)成熟區(qū)成熟區(qū)(根毛區(qū)根毛區(qū))根尖根尖保衛(wèi)細胞保衛(wèi)細胞氣氣孔孔這些形態(tài)結(jié)構(gòu)和這些形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能不同的細胞功能不同的細胞都有可能發(fā)育成都有可能發(fā)育成完整個體嗎？完整個體嗎？19581958年，美國科學(xué)家斯圖爾德（年，美國科學(xué)家斯圖爾德（F.C.StewardF.C.Steward）將胡）將胡蘿卜韌皮部的一些細胞進行培養(yǎng)獲得了完整的胡蘿蘿卜韌皮部的一些細胞進行培養(yǎng)獲得了完整的胡蘿卜新植株。卜新植株。植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物

4、組織培養(yǎng)技術(shù)離體植離體植物細胞物細胞（外植體外植體）胚狀體胚狀體根芽根芽愈傷組織愈傷組織脫分化脫分化再再分化分化1 1、過、過 程程植物體植物體二、植物組織培養(yǎng)二、植物組織培養(yǎng)讓已分化的細胞，經(jīng)誘導(dǎo)后，讓已分化的細胞，經(jīng)誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細胞的過程變成未分化細胞的過程在人工培養(yǎng)基上由外植體長在人工培養(yǎng)基上由外植體長出來的一團無序生長的薄壁出來的一團無序生長的薄壁細胞（細胞排列疏松、無規(guī)細胞（細胞排列疏松、無規(guī)則、高度液泡化）。則、高度液泡化）。具有生根發(fā)芽能力具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)的胚狀結(jié)構(gòu)切取切取形成層形成層無菌無菌接種接種誘導(dǎo)愈傷組織

5、誘導(dǎo)愈傷組織的形成的形成試管苗的形成試管苗的形成培養(yǎng)室培養(yǎng)室移栽移栽脫分化脫分化培養(yǎng)培養(yǎng)再分化再分化培養(yǎng)培養(yǎng)細胞分裂素細胞分裂素/ /生長素生長素基本相等時基本相等時： 維持愈傷組織的生長維持愈傷組織的生長細胞分裂素細胞分裂素/ /生長素生長素維持在高水平時維持在高水平時：誘導(dǎo)芽的形成誘導(dǎo)芽的形成細胞分裂素細胞分裂素/ /生長素的生長素的比例低時比例低時：誘導(dǎo)根的形成誘導(dǎo)根的形成使用順序使用順序?qū)嶒灲Y(jié)果實驗結(jié)果先使用生長素后使用細先使用生長素后使用細胞分裂素胞分裂素有利于細胞分裂但不分有利于細胞分裂但不分化化先使用細胞分裂素，后先使用細胞分裂素，后使用生長素使用生長素細胞分裂也分化細胞分裂也分

6、化同時使用同時使用分化頻率加快分化頻率加快資料資料1根據(jù)以上資料，你得出什么結(jié)論？根據(jù)以上資料，你得出什么結(jié)論？資料資料2植物激素對脫分化和再分化起到?jīng)Q定性的作用，培養(yǎng)基中植物植物激素對脫分化和再分化起到?jīng)Q定性的作用，培養(yǎng)基中植物激素的種類、濃度、比例和使用順序都會影響實驗結(jié)果。激素的種類、濃度、比例和使用順序都會影響實驗結(jié)果。閱讀培養(yǎng)過程回答下列問題閱讀培養(yǎng)過程回答下列問題：組織培養(yǎng)的實例：組織培養(yǎng)的實例： 胡蘿卜的組織培養(yǎng)胡蘿卜的組織培養(yǎng)1. 1.概括植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖概括植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖制備制備外植體外植體接種接種脫分化脫分化培養(yǎng)培養(yǎng)再分再分化培養(yǎng)化培養(yǎng)試管苗試管苗正常

7、植株正常植株轉(zhuǎn)接轉(zhuǎn)接移栽移栽形成層容易誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織，其它部分也可以但誘導(dǎo)愈傷組織形成層容易誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織，其它部分也可以但誘導(dǎo)愈傷組織較困難。較困難。2.2.在本實驗中，切取胡蘿卜塊時強調(diào)要切取含有在本實驗中，切取胡蘿卜塊時強調(diào)要切取含有形成層形成層部分，原部分，原因是什么？胡蘿卜的其他部分是否也能培育成小植株？因是什么？胡蘿卜的其他部分是否也能培育成小植株？ 根據(jù)上述過程，請同學(xué)們討論歸納出組織培養(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、細胞，條件下，將離體的植物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)

8、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，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。最終形成完整的植株。2 2、下列屬于組織培養(yǎng)的是（、下列屬于組織培養(yǎng)的是（ ）A. A. 花藥離體培養(yǎng)成單倍體植株花藥離體培養(yǎng)成單倍體植株B. B. 芽發(fā)育成枝條芽發(fā)育成枝條C. C. 根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)D. D. 利用桑枝條扦插大田并發(fā)育成完利用桑枝條扦插大田并發(fā)育成完整植株整植株1、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

9、、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)果愈傷組織的形成是離體植物細胞脫分化的結(jié)果D請同學(xué)們討論如何實現(xiàn)？請同學(xué)們討論如何實現(xiàn)？1 1 概念：概念： 用用兩個兩個來自不同植物的體細胞融合成來自不同植物的體細胞融合成一個雜種細胞，且把雜種細胞培育成一個雜種細胞，且把雜種細胞培育成新的植物體的方法。新的植物體的方法。 二、植物體細胞雜交二、植物體細胞雜交 2 2 過程過程馬鈴薯馬鈴薯細胞細胞 番茄細胞番茄細胞雜種細胞雜種細胞1.阻

10、礙植物細胞親和的結(jié)構(gòu)是什么？阻礙植物細胞親和的結(jié)構(gòu)是什么？怎么去除？怎么去除？融融 合合長壁長壁原生原生質(zhì)體質(zhì)體纖維素酶纖維素酶和果膠酶和果膠酶2.去壁以后的結(jié)構(gòu)叫什么？去壁以后的結(jié)構(gòu)叫什么？3.用什么方法才能讓細胞緊密接觸并發(fā)用什么方法才能讓細胞緊密接觸并發(fā)生融合？生融合？4.融合的過程是怎樣的？其原理是什融合的過程是怎樣的？其原理是什么？么？5.融合完成的標志是什么？融合完成的標志是什么？6.雜種細胞遺傳物質(zhì)有什么特點？雜種細胞遺傳物質(zhì)有什么特點？7.融合后除雜種細胞外還有哪些融合細胞？融合后除雜種細胞外還有哪些融合細胞？ 物理方法：離心、振動、電擊物理方法：離心、振動、電擊. . 化學(xué)方

11、法：聚乙二醇（化學(xué)方法：聚乙二醇（PEGPEG）誘導(dǎo)）誘導(dǎo)細胞膜融合細胞膜融合細胞質(zhì)融合細胞質(zhì)融合細胞核融合細胞核融合細胞膜的流動性細胞膜的流動性單核、長出新的細胞壁單核、長出新的細胞壁雜種細胞雜種細胞愈傷組織愈傷組織雜種植株雜種植株植物細胞植物細胞A A植物細胞植物細胞B B 原生質(zhì)體原生質(zhì)體A A原生質(zhì)體原生質(zhì)體B B正在融合的原生質(zhì)體正在融合的原生質(zhì)體去細胞壁去細胞壁! !再生細胞壁再生細胞壁植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)植物細胞雜交植物細胞雜交2.過程3 3、成果和尚未解決的問題：、成果和尚未解決的問題：成果：培育出成果：培育出“番茄馬鈴薯番茄馬鈴薯”雜種植株雜種植株未解決問題：尚未讓雜種植

12、物按照人們的未解決問題：尚未讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀4、意義、意義可以克服遠緣雜交不親和的障礙，定向改變可以克服遠緣雜交不親和的障礙，定向改變生物性狀生物性狀白菜甘藍白菜 甘藍同學(xué)們設(shè)計一下白菜甘藍培育過程？同學(xué)們設(shè)計一下白菜甘藍培育過程？討論白菜甘藍細胞內(nèi)的染色體數(shù)目？討論白菜甘藍細胞內(nèi)的染色體數(shù)目？秋水仙素處理幼秋水仙素處理幼苗苗BBBBAAAA白菜白菜甘藍甘藍ABAB白菜甘藍白菜甘藍AABBAABB1.植物組織培養(yǎng)屬于哪種生殖方式？植物組織培養(yǎng)屬于哪種生殖方式？2.植物組織培養(yǎng)得到的植物體細胞植物組織培養(yǎng)得到的植物體細胞中染色體數(shù)目？中染色體數(shù)

13、目？4.要想獲得遺傳物質(zhì)來自兩個親本的要想獲得遺傳物質(zhì)來自兩個親本的番茄番茄馬鈴薯（番茄、馬鈴薯之間存馬鈴薯（番茄、馬鈴薯之間存在生殖隔離，有性雜交不能成功），在生殖隔離，有性雜交不能成功），需要用什么技術(shù)手段？需要用什么技術(shù)手段？（3 3）名貴花卉進行離體培養(yǎng)時不應(yīng)采用該株的（）名貴花卉進行離體培養(yǎng)時不應(yīng)采用該株的（ ）A A、莖尖莖尖 B B、子房壁子房壁 C C、花粉粒花粉粒 D D、葉片葉片練習(xí)練習(xí)1 1、閱讀下列材料，分析后簡要回答問題：、閱讀下列材料，分析后簡要回答問題：材料材料1 1：植物的器官植物的器官組織或細胞組織或細胞培養(yǎng)基培養(yǎng)基中培養(yǎng)中培養(yǎng)取下并取下并放入放入B B A

14、A胚狀體胚狀體植物體植物體材料材料2 2：植物細胞植物細胞a a植物細胞植物細胞b b雜種細胞雜種細胞融合并再生融合并再生出細胞壁出細胞壁細胞細胞分裂分裂再分化再分化（C C）（D D）（2 2）（）（A A）過程是否需要光照？過程是否需要光照？再分化是否需要光照？再分化是否需要光照？植植物物體體脫分化脫分化愈傷組織愈傷組織C CD D（1 1）寫出以下過程或結(jié)構(gòu)的名稱：）寫出以下過程或結(jié)構(gòu)的名稱：A AB B原生質(zhì)體原生質(zhì)體a a原生質(zhì)體原生質(zhì)體b b否否需要需要 C C 如下圖所示為胡蘿卜的韌皮部細胞通過無菌操作，接入試管后，在一定的條件下，形成試管苗的培育過程，請根據(jù)圖回答下列問題：要促

15、進細胞分裂生長，培養(yǎng)基中應(yīng)有營養(yǎng)物質(zhì)和激素。營養(yǎng)物要促進細胞分裂生長，培養(yǎng)基中應(yīng)有營養(yǎng)物質(zhì)和激素。營養(yǎng)物質(zhì)包括質(zhì)包括 和小分子有機物，激素包括細胞分裂素和小分子有機物，激素包括細胞分裂素和和 兩類植物激素。兩類植物激素。此過程依據(jù)的原理是此過程依據(jù)的原理是 。A A和和B B階段主要進行的分裂階段主要進行的分裂方式是方式是 ，B B階段除了細胞分裂外，還進行細胞階段除了細胞分裂外，還進行細胞 等等此過程要無菌操作，主要是指對此過程要無菌操作，主要是指對 進行滅菌消毒。進行滅菌消毒。 B B階段需要光照，原因是階段需要光照，原因是 。試管苗的根細胞沒有葉綠素，而葉的葉肉細胞具有葉試管苗的根細胞沒

16、有葉綠素，而葉的葉肉細胞具有葉綠素，這是基因綠素，這是基因 的結(jié)果。的結(jié)果。練習(xí)練習(xí)3 3：無機物無機物生長素生長素細胞的全能性細胞的全能性有絲分裂有絲分裂分化分化培養(yǎng)基培養(yǎng)基葉肉細胞中葉綠素的合成需要光照條件葉肉細胞中葉綠素的合成需要光照條件選擇性表達選擇性表達（08海南海南18分）分） ：某二倍體植物是雜合體，圖為其花藥中未成熟花粉在適宜的培養(yǎng)基：某二倍體植物是雜合體，圖為其花藥中未成熟花粉在適宜的培養(yǎng)基上培養(yǎng)產(chǎn)生完整植株的過程。據(jù)圖回答：上培養(yǎng)產(chǎn)生完整植株的過程。據(jù)圖回答：（1）圖中表示的是該花粉培養(yǎng)過程中的）圖中表示的是該花粉培養(yǎng)過程中的 過程，表示的是過程，表示的是 過程，過程，X代

17、表的是代表的是 ，表示的是，表示的是 過程，表示的是誘導(dǎo)過程，表示的是誘導(dǎo) 過程。過程。（2）圖中從愈傷組織形成完整植株的途徑有兩條，具體通過那一條途徑主要取決于培）圖中從愈傷組織形成完整植株的途徑有兩條，具體通過那一條途徑主要取決于培養(yǎng)基成分中養(yǎng)基成分中 的種類及其濃度配比，最后獲得的來源于為成熟花粉的完整植株的種類及其濃度配比，最后獲得的來源于為成熟花粉的完整植株都稱為都稱為 植株（甲）。未成熟花粉經(jīng)培養(yǎng)能形成完整植株，說明為成熟花粉具植株（甲）。未成熟花粉經(jīng)培養(yǎng)能形成完整植株，說明為成熟花粉具有有 。（3）對植株進行）對植株進行 ，才能使其結(jié)實產(chǎn)生后代（乙），否則植株甲只有通，才能使其結(jié)實產(chǎn)生后代（乙），否則植株甲只有通過