植物細(xì)胞工程課件usr

1、 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(guò) 或細(xì)胞器水平上的操作，按照人們的意愿來(lái)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？細(xì)胞水平細(xì)胞工程應(yīng)用的原理和方法操作的水平研究的目的細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平按照人們的意愿來(lái)改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品概念分類植物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程細(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) 植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞的全能性一、細(xì)胞的全能性：1、概念： 生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整個(gè)體的潛能，細(xì)胞的這種特性叫細(xì)胞的全能性。2、原因 受精卵植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)有絲分裂全部基

2、因個(gè)體生物體的每一個(gè)細(xì)胞都具有生物的全部遺傳物質(zhì)3、全能性的程度：4、體內(nèi)細(xì)胞未表現(xiàn)全能性的原因： 基因選擇性表達(dá)的結(jié)果（1） 受精卵的全能性最高 植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞 （3）（4）分化程度低的細(xì)胞分化程度高的細(xì)胞受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞（2）5、全能性表達(dá)的條件內(nèi)因： 離體細(xì)胞、組織或器官外因：1）適宜的外界環(huán)境條件，例如無(wú)菌、適宜的溫度、濕度、光照等 2）培養(yǎng)基（一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，激素） 怎樣才能由一塊組織通過(guò)培養(yǎng)得到一株完整植株, 應(yīng)該如何操作?二、植物組織培養(yǎng)2、理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞的全能性1、植物組織培養(yǎng)的概念 在無(wú)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

3、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。切取接種植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基 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 激素：生長(zhǎng)素，細(xì)胞分裂素 PH值：定義：含有一定營(yíng)養(yǎng)成分，供組織培養(yǎng)植物生長(zhǎng)的基質(zhì)無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分：C，H，O大量元素及部分微量元素有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分愈傷組織的形成愈傷組織：在人工培養(yǎng)基上由外植體長(zhǎng)出來(lái)的一團(tuán)無(wú)序生長(zhǎng)的薄壁細(xì)胞（細(xì)胞排列疏松、無(wú)規(guī)則）。愈傷組織的形成植物組織培養(yǎng)（試管苗的形成）培養(yǎng)室試管苗大規(guī)模培養(yǎng)移栽經(jīng)過(guò)煉苗的小苗，可以和一般植物一樣進(jìn)行大規(guī)模栽培植物組織培養(yǎng)外植體：從活植物體上切下進(jìn)行培養(yǎng)的那 部分組織或器官1） 外植體滅菌

4、消毒（根尖、莖、芽、嫩葉、 花粉等）2） 用消毒過(guò)的器械將外植體置于培養(yǎng)皿上3） 切取所需的外植體4） 將外植體接種于培養(yǎng)容器的培養(yǎng)基上 整個(gè)試驗(yàn)在超凈工作臺(tái)上進(jìn)行，保持無(wú)菌！ 外植體經(jīng)過(guò)一段時(shí)間在培養(yǎng)基上生長(zhǎng)后，會(huì)形成愈傷組織植物組織培養(yǎng)的過(guò)程胡蘿卜外植體單個(gè)細(xì)胞愈傷組織脫分化胚狀體再分化試管植物離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化（又叫去分化）愈傷組織 （排列疏松，高度液泡化的薄壁細(xì)胞）再分化胚狀體、根或芽等器官植物體（試管苗） 離體 一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和激素 (生長(zhǎng)素、 細(xì)胞分裂素) 適宜的條件 （無(wú)菌、適宜的溫度、pH、光照等）條件：離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織根、芽植物體外植體A、脫分

5、化B、再分化植物激素：細(xì)胞分裂素、生長(zhǎng)素植物組織培養(yǎng)過(guò)程1、A過(guò)程進(jìn)行有絲分裂2、B過(guò)程進(jìn)行有絲分裂同時(shí)也進(jìn)行分化3、A不需光照，而B需光照，葉綠素的合成需光照利用電激發(fā)將野生馬鈴薯與栽培馬鈴薯進(jìn)行細(xì)胞融合三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1、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)。 主要：原生質(zhì)體融合結(jié)果2、原理： 細(xì)胞膜的流動(dòng)性和細(xì)胞全能性三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（重點(diǎn) 理解）： 你認(rèn)為兩個(gè)來(lái)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？ 有沒(méi)有一種溫和的去壁方法呢？去細(xì)胞壁酶解法三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（1）、去壁的常用方法：酶解法（纖維素酶、

6、果膠酶等） （2）、原生質(zhì)體融合方法：物理法：離心、振動(dòng)、電激等 化學(xué)法：聚乙二醇（PEG） 三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)3、過(guò)程：二、植物體細(xì)胞雜交3、 過(guò)程：植物細(xì)胞A植物細(xì)胞B植物細(xì)胞A植物細(xì)胞B去壁(酶解法:纖維素酶和果膠酶)去壁原生質(zhì)體：植物細(xì)胞去掉細(xì)胞壁的部分原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體B誘導(dǎo)融合原生質(zhì)體A誘導(dǎo)融合：物理法（離心、振動(dòng)、電激）化學(xué)法（PEG,聚乙二醇）融合的原生質(zhì)體融合的原生質(zhì)體物化法再生壁雜種細(xì)胞脫分化愈傷組織脫分化再生壁再分化雜種植株再分化（無(wú)性生殖）(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物體細(xì)胞雜交過(guò)程示意圖4 意義：克服了遠(yuǎn)源雜交不親和性的障礙擴(kuò)展了用于雜交 的親

7、本范圍原生質(zhì)體番茄細(xì)胞原生質(zhì)體融合再生出細(xì)胞壁雜種細(xì)胞脫分化愈傷組織雜種植株再分化三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)馬鈴薯細(xì)胞標(biāo)志：成功融合人工誘導(dǎo)去壁植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞的融合白菜甘藍(lán)白菜甘藍(lán)“白菜甘藍(lán)”同普通白菜相比，具有生長(zhǎng)期短、耐熱性強(qiáng)和易于貯藏等優(yōu)點(diǎn)。三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)：為什么“番茄馬鈴薯”超級(jí)雜種植株沒(méi)有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯？原因：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，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)。5、未解決問(wèn)題：1、植物體細(xì)胞融合完成的

8、標(biāo)志是 A產(chǎn)生新的細(xì)胞壁 B細(xì)胞膜發(fā)生融合 C細(xì)胞質(zhì)發(fā)生融合 D細(xì)胞核發(fā)生融合A2、用不同種植物的兩個(gè)體細(xì)胞融合成一個(gè)雜種細(xì)胞的過(guò)程。該過(guò)程是指A.不同植物的精子和卵細(xì)胞的融合 B.不同植物的原生質(zhì)體的融合C完整的兩個(gè)體細(xì)胞的融合 D.植物花粉細(xì)胞的兩兩融合B鞏固練習(xí)3、右圖為植物體細(xì)胞雜交過(guò)程示意圖。據(jù)圖回答：1）步驟是_ _ 最常用的方法是_。2）步驟一般常用的化學(xué)試劑是 _ 目的是_。3）在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種 植株的過(guò)程中，運(yùn)用的技術(shù)手段 是_ ，其中步驟相 當(dāng)于_，步驟相當(dāng)于_。 去掉細(xì)胞壁分離出有 酶解法 聚乙二醇（PEG） 誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合脫分化再分化植物組織培養(yǎng)活力的原生質(zhì)

9、體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回顧、植物體細(xì)胞雜交基本過(guò)程酶解法（纖維素酶、果膠酶等）物理法：離心、振動(dòng)、電刺激等化學(xué)法：聚乙二醇（PEG） 即時(shí)應(yīng)用1、在下列選項(xiàng)中，不需要采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)的是()A利用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，獲得多倍體植株B利用花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株C利用基因工程培養(yǎng)抗棉鈴蟲的棉花植株D利用細(xì)胞工程培養(yǎng)“番茄馬鈴薯”雜種植株A問(wèn)題自然界中有一種含有葉綠體的原生動(dòng)物眼蟲，說(shuō)明植物的細(xì)胞器同樣可以在某些

10、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？如果理論上可行，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出具體實(shí)驗(yàn)方案。 異想天開1、細(xì)胞全能性的概念、全能性大小的比較2、植物組織培養(yǎng)的概念、原理、過(guò)程。3、植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)所需的條件：離體、無(wú)菌、培養(yǎng)基、 環(huán)境條件。4、植物體細(xì)胞雜交的概念、原理、過(guò)程。本節(jié)課內(nèi)容小結(jié)【解析】只有將離體植物細(xì)胞或組織培養(yǎng)成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)，再包上人造種皮，才能得到人工種子，而是未分化的愈傷組織，不具有生根發(fā)芽能力，只有在分化培養(yǎng)基上培養(yǎng)后，才能用于制造人工種子?！敬鸢浮緿2(2011蘇北四市調(diào)研)下圖為白菜與甘藍(lán)體細(xì)胞雜交育成白菜甘藍(lán)雜種植株的示意圖。請(qǐng)據(jù)此回答：(1)

11、圖中過(guò)程用到的酶是_，作用的結(jié)果是獲得_。(2)在過(guò)程中，常用的化學(xué)誘導(dǎo)劑是_，若在容器中放置若干a、b，誘導(dǎo)完成且假設(shè)所有細(xì)胞發(fā)生了融合(只考慮細(xì)胞兩兩融合)，然后經(jīng)過(guò)程，形成的d細(xì)胞的類型有_種，從中選出_進(jìn)行培養(yǎng)。(3)圖中過(guò)程是_，過(guò)程合稱_技術(shù)?！敬鸢浮?1)纖維素酶和果膠酶(具有活力)原生質(zhì)體(2)聚乙二醇(PEG)3雜種細(xì)胞(3)脫分化植物組織培養(yǎng) (2011泰州模擬)我國(guó)植物學(xué)家將名貴蘭花的莖尖細(xì)胞放在培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，最終發(fā)育成完整的新植株。下圖是細(xì)胞培養(yǎng)形成蘭花植株示意圖，請(qǐng)據(jù)圖分析回答：(1)過(guò)程和分別表示_和_。(2)在培養(yǎng)過(guò)程中，除了提供水分、無(wú)機(jī)鹽、糖類、維生素及氨

12、基酸外，還需要在培養(yǎng)基中加入_。同時(shí)，在培養(yǎng)過(guò)程中，除必需的溫度、光照和氧氣等外界條件外，成功的另一個(gè)關(guān)鍵是操作過(guò)程必須保證_。(3)從育種的角度看，植物組織培養(yǎng)與有性生殖相比，優(yōu)勢(shì)主要有(列舉2條)：_。(4)植物組織培養(yǎng)的過(guò)程中，可以對(duì)_進(jìn)行化學(xué)或物理的誘變處理，促使其發(fā)生突變，再通過(guò)誘導(dǎo)分化形成植株，從中選育出優(yōu)良品種。(5)若將蘭花的莖尖細(xì)胞換成蘭花的花粉粒經(jīng)組織培養(yǎng)形成植株，這種育種方法稱為_，其優(yōu)點(diǎn)是_?！敬鸢浮?1)脫分化再分化(2)植物激素(或植物激素類似物)無(wú)菌(3)能保持親本的優(yōu)良性狀；培養(yǎng)周期短，繁殖效率高；能培育無(wú)病毒植株(4)愈傷組織(5)單倍體育種縮短育種年限，培育

13、的品種一定是純種【答案】(1)脫分化再分化(2)植物激素(或植物激素類似物)無(wú)菌(3)能保持親本的優(yōu)良性狀；培養(yǎng)周期短，繁殖效率高；能培育無(wú)病毒植株(4)愈傷組織(5)單倍體育種縮短育種年限，培育的品種一定是純種(1)微型繁殖，實(shí)際上是一種無(wú)性繁殖，能保持親本的一切優(yōu)良性狀，這項(xiàng)技術(shù)只運(yùn)用了植物組織培養(yǎng)，因此該過(guò)程只涉及有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂。(2)微型繁殖具有選材少，培養(yǎng)周期短，繁殖率高，便于自動(dòng)化管理等優(yōu)點(diǎn)，有利于進(jìn)行工廠化培養(yǎng)。(3)作物脫毒，人工種子中的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽的獲得采用的技術(shù)還是微型繁殖。 (2011揚(yáng)州模擬)如圖為植物體細(xì)胞雜交流程圖，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)制備原生質(zhì)體時(shí)，常用的酶是_。(2)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合常用的化學(xué)誘導(dǎo)劑是_。(3)雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁，此過(guò)程與細(xì)胞內(nèi)_(細(xì)胞器)有密切關(guān)系。在對(duì)雜種細(xì)胞進(jìn)行植物組織培養(yǎng)時(shí)，通常還需要加入的兩種植物激素是_。通過(guò)該技術(shù)得到的雜種植株在形態(tài)上表現(xiàn)為_，其根本原因是_。(4)通常情況下，馬鈴薯和番茄雜交是不成功的，原因是_。該項(xiàng)研究解決了育種過(guò)程_的問(wèn)題。(5)通過(guò)細(xì)胞工程獲得的雜種