高二生物課件：植物細(xì)胞工程

1、細(xì)胞工程細(xì)胞工程 指應(yīng)用指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法方法，通過某種工程學(xué)手段，在，通過某種工程學(xué)手段，在細(xì)胞整體水平細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平上或細(xì)胞器水平上，按照人們的意愿來，按照人們的意愿來改變細(xì)胞改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)內(nèi)的遺傳物質(zhì)或或獲得細(xì)胞產(chǎn)品獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)的一門綜合科學(xué)技術(shù)。技術(shù)。 分類：植物細(xì)胞工程分類：植物細(xì)胞工程 動(dòng)物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ) 植物細(xì)胞工程通常采用的技 術(shù) 手 段 植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) 植物體細(xì)胞雜交植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全能性1、定義：、定義： 生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形

2、成生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整個(gè)完整個(gè)體體的潛能的特性。的潛能的特性。 2、原理：、原理： 生物體的每一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種所特生物體的每一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種所特有的有的全套遺傳物質(zhì)全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個(gè)，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)該具有體的每一個(gè)活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性全能性。 3、差異：、差異： （1 1）受精卵的全能性）受精卵的全能性最高最高 （2 2）植物細(xì)胞全能性）植物細(xì)胞全能性 動(dòng)物細(xì)胞全能性動(dòng)物細(xì)胞全能性 (3) （一）植物細(xì)胞的全能性（一）植物細(xì)胞的全能性4、潛在全能性的原因：、

3、潛在全能性的原因： 基 因 的 選 擇 性 表 達(dá)基 因 的 選 擇 性 表 達(dá)受精卵受精卵生殖細(xì)胞生殖細(xì)胞體細(xì)胞體細(xì)胞（二）（二） 植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) 1、植物組織培養(yǎng)過程：、植物組織培養(yǎng)過程： 離體的植物離體的植物器官、組織、器官、組織、細(xì)胞細(xì)胞愈傷組織愈傷組織根根 芽芽植物體植物體脫分化脫分化再分化再分化再分再分化化脫分化產(chǎn)生的脫分化產(chǎn)生的愈傷組織愈傷組織繼續(xù)培養(yǎng)又可以繼續(xù)培養(yǎng)又可以重新分化成重新分化成胚狀體胚狀體或或根、芽根、芽等器官，這等器官，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。12345愈傷組織愈傷組織：離體的植物器官、組織或細(xì)胞，在離體的植物器官、組織

4、或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時(shí)間以后，通過細(xì)胞分裂，形成一種培養(yǎng)一段時(shí)間以后，通過細(xì)胞分裂，形成一種高高度液泡化的薄壁細(xì)胞組成的排列疏松的組織度液泡化的薄壁細(xì)胞組成的排列疏松的組織。脫分脫分化化 細(xì)胞失去特有的結(jié)構(gòu)和功能，形成未分細(xì)胞失去特有的結(jié)構(gòu)和功能，形成未分化細(xì)胞的過程。化細(xì)胞的過程。即由高度分化的植物器即由高度分化的植物器官、組織或細(xì)胞產(chǎn)生官、組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織愈傷組織的過程，的過程， 高度分化高度分化 未分化未分化(又叫又叫去分化去分化) 植物組織培養(yǎng)細(xì)胞離體細(xì)胞離體 一定的營養(yǎng)物質(zhì)一定的營養(yǎng)物質(zhì) 激素激素 其他外界條件其他外界條件 （適宜的溫度、（適宜的溫度、PH、 光照、無菌光照、無菌

5、 ） 條件：條件：生長素生長素/細(xì)胞分裂素比值高：促進(jìn)細(xì)胞分裂素比值高：促進(jìn)根根分化分化生長素生長素/細(xì)胞分裂素比值低：促進(jìn)細(xì)胞分裂素比值低：促進(jìn)芽芽分化分化生長素生長素/細(xì)胞分裂素比值適中：促進(jìn)細(xì)胞分裂素比值適中：促進(jìn)愈傷組織愈傷組織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再分化再分化例：胡蘿卜的組織培養(yǎng)例：胡蘿卜的組織培養(yǎng)1.1.在植物組培過程中，為什么要進(jìn)行一系列的消在植物組培過程中，為什么要進(jìn)行一系列的消毒，滅菌，并且要求無菌操作？毒，滅菌，并且要求無菌操作？2 2、為什么切取胡蘿卜根的形成層，其他

6、部分也能、為什么切取胡蘿卜根的形成層，其他部分也能培養(yǎng)成小植株嗎？培養(yǎng)成小植株嗎？3 3、請同學(xué)們根據(jù)上述過程概括出植物組織培養(yǎng)技、請同學(xué)們根據(jù)上述過程概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程圖，并與同學(xué)交流。術(shù)的流程圖，并與同學(xué)交流。4 4、為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過程中應(yīng)避光培養(yǎng)？、為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過程中應(yīng)避光培養(yǎng)？思考：思考：1. 1.在植物組培過程中，為什么要進(jìn)行一系列的消毒，在植物組培過程中，為什么要進(jìn)行一系列的消毒，滅菌，并且要求無菌操作？滅菌，并且要求無菌操作？2 2、為什么切取胡蘿卜根的形成層，其他部分也能、為什么切取胡蘿卜根的形成層，其他部分也能培養(yǎng)成小植株嗎？培養(yǎng)成小植株嗎？ 避免雜菌

7、在上面迅速生長避免雜菌在上面迅速生長消耗營養(yǎng)消耗營養(yǎng)，且有些雜菌會且有些雜菌會危害培養(yǎng)物危害培養(yǎng)物的生長。的生長。 胡蘿卜根胡蘿卜根形成層形成層 容易容易誘導(dǎo)成愈傷組誘導(dǎo)成愈傷組織，其他部分如葉、花也能培養(yǎng)成小織，其他部分如葉、花也能培養(yǎng)成小植株，只是稍微困難些。植株，只是稍微困難些。3、為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過程中應(yīng)避光培養(yǎng)？、為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過程中應(yīng)避光培養(yǎng)？4、請同學(xué)們根據(jù)上述過程概括出植物組織培養(yǎng)、請同學(xué)們根據(jù)上述過程概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程圖，并與同學(xué)交流。技術(shù)的流程圖，并與同學(xué)交流。 在有光時(shí)，往往容易形成在有光時(shí)，往往容易形成維管維管組織，而不易形成愈傷組織。組織，而不易形

8、成愈傷組織。實(shí)例：非洲紫羅蘭的組織培養(yǎng)實(shí)例：非洲紫羅蘭的組織培養(yǎng) 試管苗大規(guī)模培養(yǎng)1 1、定義：、定義： 將不同種的植物體將不同種的植物體細(xì)胞細(xì)胞，在一定條件在一定條件下下融合融合成一個(gè)雜種細(xì)胞，且把雜種細(xì)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技術(shù)。胞培育成新的植物體的技術(shù)。 (三三)植物體細(xì)胞雜交植物體細(xì)胞雜交(1)去壁去壁原生原生質(zhì)體質(zhì)體融合融合再生再生壁壁脫脫分分化化再再分分化化2、植物體細(xì)胞雜、植物體細(xì)胞雜交交原理：原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性細(xì)胞膜的流動(dòng)性原生質(zhì)體原生質(zhì)體融合的標(biāo)志融合的標(biāo)志方法：方法：酶解法（纖維素酶、果膠酶等）酶解法（纖維素酶、果膠酶等）方法：方法：化學(xué)法：聚乙二

9、醇（化學(xué)法：聚乙二醇（PEG）物理法：離心、振動(dòng)、電刺激等物理法：離心、振動(dòng)、電刺激等篩選篩選：AA,BB,AB染色體數(shù)：染色體數(shù)：ABA+B原理：原理： 植物細(xì)胞全能性植物細(xì)胞全能性與之相關(guān)細(xì)胞器：與之相關(guān)細(xì)胞器： 高爾基體，線粒體高爾基體，線粒體植物植物A A細(xì)胞細(xì)胞植物植物B B細(xì)胞細(xì)胞去壁去壁原生質(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)體融合原生質(zhì)體融合融合體融合體再生壁再生壁雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂愈傷組織愈傷組織雜種植株雜種植株2、植物體細(xì)胞雜交、植物體細(xì)胞雜交3、優(yōu)勢、優(yōu)勢：（與有性雜交方法比較）與有性雜交方法比較）打破打破了不同種生物間的了不同種生物間的生殖隔離生

10、殖隔離限制，限制，大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍。大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍。植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)范范疇疇原原理理步步驟驟意意義義聯(lián)聯(lián)系系無性繁殖無性繁殖細(xì)胞全能性細(xì)胞全能性脫分化脫分化再分化再分化保持優(yōu)良性狀保持優(yōu)良性狀 繁殖速度快繁殖速度快大規(guī)模生產(chǎn)提高經(jīng)濟(jì)效益大規(guī)模生產(chǎn)提高經(jīng)濟(jì)效益雜交技術(shù)應(yīng)用了組織培養(yǎng)雜交技術(shù)應(yīng)用了組織培養(yǎng)克服不同種生物遠(yuǎn)緣克服不同種生物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙雜交不親和的障礙去除細(xì)胞壁去除細(xì)胞壁融合形成雜種細(xì)胞融合形成雜種細(xì)胞組織培養(yǎng)組織培養(yǎng)膜流動(dòng)性膜流動(dòng)性細(xì)胞全能性細(xì)胞全能性染色體變異、基因重組染色體變異、基因重組1.

11、1.為什么為什么“番茄番茄馬鈴薯馬鈴薯”超級雜種植株超級雜種植株沒有沒有如科如科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？原因：原因：生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，互調(diào)控、相互影響的，馬鈴薯馬鈴薯番茄雜交植株的細(xì)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)受到質(zhì)的表達(dá)受到相互干擾相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植，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)。株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá)。思考與探究：思考與探究：2、自然界中有一種含有