細胞工程植物細胞工程的基本技術(shù)第二章第一節(jié)詳解演示文稿

細胞工程植物細胞工程的基本技術(shù)第二章第一節(jié)詳解演示文稿當前1頁，總共51頁。（優(yōu)選）細胞工程植物細胞工程的基本技術(shù)第二章第一節(jié)當前2頁，總共51頁。

細胞工程是指應(yīng)用細胞生物學和分子生物學的原理和方法，通過細胞水平或細胞器水平上的操作，按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學技術(shù)。什么叫細胞工程？包括哪兩大領(lǐng)域？當前3頁，總共51頁。細胞工程應(yīng)用的原理和方法研究的水平研究的目的細胞生物學和分子生物學細胞整體水平或細胞器水平按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品概念分類植物細胞工程動物細胞工程理論基礎(chǔ)細胞的全能性當前4頁，總共51頁。2.1植物細胞工程§植物細胞工程的基本技術(shù)植物組織培養(yǎng)當前5頁，總共51頁。利用菊花花瓣微型繁殖培養(yǎng)的菊花當前6頁，總共51頁。12345再分化(愈傷組織)植物組織培養(yǎng)6脫分化當前7頁，總共51頁。探究：1、為什么植物的一個花瓣就可以培育出完整的植株呢？植物細胞具有全能性。2、什么是細胞的全能性？當前8頁，總共51頁。1、定義：

生物體的細胞具有使后代細胞發(fā)育成完整個體的潛能的特性。

2、原理：

生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個活細胞都應(yīng)該具有全能性。

3、差異：

（1）受精卵的全能性最高

（3）受精卵分化后的細胞中，體細胞的全能性比生殖細胞低

受精卵生殖細胞體細胞＞＞4、大?。阂弧⒓毎娜苄灾参锛毎緞游锛毎?/p>

（2）生殖細胞的全能性較高

當前9頁，總共51頁。探究：1、克隆羊“多利”的誕生說明了什么？2、生物體內(nèi)的細胞為什么沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成不同的組織器官？3、為何已分化的細胞仍具有發(fā)育成完整個體的潛能？表現(xiàn)全能性的條件有哪些？離體、提供營養(yǎng)物質(zhì)、激素及其它適宜條件。細胞核中含有保持物種遺傳性所需的全套基因，并沒有因為細胞分化而丟失基因，高度分化的細胞的細胞核仍具有全能性。在特定的時間和空間條件下，基因選擇性的表達的結(jié)果。生物體的每一個細胞都含本物種的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成完整個體的全套基因。當前10頁，總共51頁。1、有關(guān)全能性的表述中，不正確的是（）Ａ．受精卵在自然條件下能使后代細胞形成完整個體，因此全能性最高Ｂ．生物體內(nèi)細胞由于分化全能性不能表達Ｃ．卵細胞和受精卵一樣，細胞未分化，全能性很高Ｄ．植物細胞離體培養(yǎng)在一定條件下能表現(xiàn)出全能性C趁熱打鐵：當前11頁，總共51頁。2.下列植物細胞全能性最高的是（）

A.形成層細胞B.韌皮部細胞C.木質(zhì)部細胞D.葉肉細胞

3．下列細胞全能性最高的是（）

A．植物的卵細胞

B．植物的精子細胞

C．被子植物的受精卵

D．被子植物的的葉肉細胞AC當前12頁，總共51頁。4.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（）

A、細胞的基因喪失了全能性B、基因在特定時間和空間條件下選擇性表達的結(jié)果C、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)生了變化

B當前13頁，總共51頁。

要把一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株,應(yīng)該如何操作呢?請同學們閱讀P34實驗完成P35討論題。當前14頁，總共51頁。當前15頁，總共51頁。切取當前16頁，總共51頁。接種當前17頁，總共51頁。培養(yǎng)室當前18頁，總共51頁。當前19頁，總共51頁。愈傷組織的形成當前20頁，總共51頁。當前21頁，總共51頁。試管苗當前22頁，總共51頁。移栽當前23頁，總共51頁。切取形成層無菌接種誘導(dǎo)愈傷組織的形成試管苗的形成培養(yǎng)室移栽脫分化再分化當前24頁，總共51頁。(1)在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強調(diào)所用器械的滅菌和實驗人員的無菌操作？

植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營養(yǎng)成分，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，所以植物組織培養(yǎng)過程中污染現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長的各種雜菌不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長的過程中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。造成培養(yǎng)基污染的因素有很多，一般包括：外植體帶菌、培養(yǎng)瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操作不規(guī)范等。所以在組織培養(yǎng)實驗中用到的植物材料和各種器械都要進行徹底地滅菌，實驗人員操作一定要規(guī)范，避免帶入雜菌。當前25頁，總共51頁。(2)在本實驗中，切取胡蘿卜塊根時強調(diào)要切取含有形成層部分，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)成小植株，你能用實驗的方法進行驗證嗎？胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難。當前26頁，總共51頁。(3)請根據(jù)上面的實驗過程，概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖。當前27頁，總共51頁。

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，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)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。二、植物組織培養(yǎng)1、概念當前28頁，總共51頁。離體的植物器官、組織或細胞愈傷組織叢芽或胚狀體植物體外植體脫分化植物激素：細胞分裂素、生長素再分化2、過程植物組織培養(yǎng)條件：

含有全部營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、一定的溫度、空氣、無菌環(huán)境、適合的PH、適時光照等。遮光光照細胞分化程度與細胞分裂能力呈負相關(guān)。當前29頁，總共51頁。

1、為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過程中應(yīng)避光培養(yǎng)？在有光時，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。能力提高2、決定植物脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？植物激素：如生長素，細胞分裂素當前30頁，總共51頁。強調(diào)幾個概念：愈傷組織：離體的植物器官、組織或細胞，在培養(yǎng)一段時間以后，通過細胞分裂，形成一種高度液泡化，由無定形狀態(tài)薄壁細胞組成的排列疏松無規(guī)則的組織。當前31頁，總共51頁。植物細胞的脫分化：由高度分化的植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程，又稱去分化。脫分化的實質(zhì)和結(jié)果分別是什么？實質(zhì)是恢復(fù)細胞的全能性過程。結(jié)果是形成愈傷組織。植物細胞的再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化成根或芽等器官的過程。當前32頁，總共51頁。知識拓展

當細胞分裂素和生長素共同使用時，能刺激愈傷組織的形成，而通過調(diào)節(jié)二者的濃度比，就可以調(diào)控植物細胞培養(yǎng)過程中芽和根的形成，稱為“激素杠桿”。具體內(nèi)容詳見P42拓展視野當前33頁，總共51頁。反饋練習1.下列屬于組織培養(yǎng)的是（）A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株B.芽發(fā)育成枝條C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)D.未受精的卵發(fā)育成植株A當前34頁，總共51頁。2.在離體的植物器官、組織或細胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下列哪一項條件是不需要的（）A.消毒滅菌B.適宜的溫度C.充足的光照D.適宜的養(yǎng)料和激素C當前35頁，總共51頁。3.要將胡蘿卜韌皮部細胞培養(yǎng)成完整植株，不需要（）A.具有完整細胞核的細胞B.離體狀態(tài)C.導(dǎo)入外源基因D.一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素C當前36頁，總共51頁。4、植物組織培養(yǎng)形成的愈傷組織進行培養(yǎng)，又可以分化形成根、芽等器官，這一過程稱為：

A、脫分化B、去分化

C、再分化D、脫分化或去分化當前37頁，總共51頁。5、下列不能作為植物組織培養(yǎng)的材料是A、秋海棠的葉B、馬鈴薯的塊莖C、成熟的花粉D、木質(zhì)部中的導(dǎo)管細胞D當前38頁，總共51頁。因為不同種生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到這一點的。于是，這些科學家試圖用這兩種植物的體細胞進行雜交，來實現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。三、植物體細胞雜交技術(shù)這幅番茄—馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實現(xiàn)嗎？為什么？當前39頁，總共51頁。

1972年卡爾森等通過兩個煙草品種之間原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個體細胞雜種。背景資料1978年梅爾徹斯(Melchers)等首次獲得了番茄和馬鈴薯的屬間體細胞雜種——“Potamato”。

目前，已得到栽培煙草與野生煙草、栽培大豆與野生大豆、秈稻與野生稻、秈稻與粳稻、小麥與鵝冠草等細胞雜種及其后代，獲得了有價值的新品系或育種上有用的新材料。當前40頁，總共51頁。白菜甘藍白菜－甘藍當前41頁，總共51頁。1．你認為兩個來自不同植物的體細胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？2．有沒有一種溫和的去壁方法呢？3．為什么兩個原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細胞膜的什么特性有關(guān)？4．如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了融合，下一步該做何處理？5．如何將雜種細胞培育成雜種植株？請思考：當前42頁，總共51頁。雜種植株融合的原生質(zhì)體AB再生出細胞壁脫分化愈傷組織再分化1、過程植物細胞的融合植物組織培養(yǎng)植物細胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體A雜種細胞AB去壁去壁人工誘導(dǎo)方法？促進融合的方法？融合完成的標志植物細胞B二、植物體細胞雜交技術(shù)細胞融合的基礎(chǔ)：細胞膜的流動性當前43頁，總共51頁。去壁去壁纖維素酶果膠酶原生質(zhì)體植物細胞原生質(zhì)體融合離心、振動、電刺激、聚乙二醇再生細胞壁雜種細胞去分化愈傷組織雜種植株激素篩選等量激素再分化植物體細胞雜交過程示意圖當前44頁，總共51頁。2、概念

將不同種的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術(shù)。3、優(yōu)勢和未解決的問題

優(yōu)勢（與有性雜交方法比較）

：打破了不同種生物間的生殖隔離障礙，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍。未解決的問題：未能讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良。當前45頁，總共51頁。1.為什么“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學家所想像的那樣，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：生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯—番茄雜交植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達受到相互干擾，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，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。當前46頁，總共51頁。2.自然界中有一種含有葉綠體的原生動物──眼蟲，說明植物的細胞器同樣可以在某些動物細胞中存活，請?zhí)接懀簞游锛毎c植物細胞之間可以實現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請設(shè)計出具體實驗方案。當前47頁，總共51頁。所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ)植物細胞工程通常采用的技術(shù)手段植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交植物細胞的全能性小結(jié)：當前48頁，總共51頁。1、植物體細胞雜交尚未解決的問題有：A、去掉細胞壁,分離出有活力的原生質(zhì)體B、將雜種細胞培育成植株C、讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性D、尚