《植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)》修改課件

1996年7月5日,世界上第一只體細(xì)胞克隆動(dòng)物-----克隆羊多利誕生于英國(guó).這樣的生物技術(shù)屬于何種生物工程？細(xì)胞工程

細(xì)胞工程是指應(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)細(xì)胞水平或細(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(mén)綜合科學(xué)技術(shù)。什么叫細(xì)胞工程？包括哪兩大領(lǐng)域？細(xì)胞工程應(yīng)用的原理和方法研究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)胞工程理論基礎(chǔ)細(xì)胞的全能性課標(biāo)要求：能力要求1、理解和掌握植物組織培養(yǎng)的操作過(guò)程內(nèi)容要求1、理解植物細(xì)胞的全能性2、了解植物細(xì)胞脫分化和再分化的結(jié)果3、掌握植物組織培養(yǎng)的特點(diǎn)利用菊花花瓣微型繁殖培養(yǎng)的菊花探究：1、為什么運(yùn)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)能把植物離體器官、組織或細(xì)胞培養(yǎng)成完整植物體？植物細(xì)胞具有全能性。2、什么是細(xì)胞的全能性？探究：3、克隆羊“多利”的誕生說(shuō)明了什么？4、生物體內(nèi)的細(xì)胞為什么沒(méi)有表現(xiàn)出全能性，而是分化成不同的組織器官？5、為何已分化的細(xì)胞仍具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能？表現(xiàn)全能性的條件有哪些？離體、提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素及其它適宜條件。細(xì)胞核中含有保持物種遺傳性所需的全套基因，并沒(méi)有因?yàn)榧?xì)胞分化而丟失基因，高度分化的細(xì)胞的細(xì)胞核仍具有全能性。在特定的時(shí)間和空間條件下，基因選擇性的表達(dá)的結(jié)果。生物體的每一個(gè)細(xì)胞都含本物種的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成完整個(gè)體的全套基因。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(xì)胞形成完整個(gè)體，因此全能性最高Ｂ.生物體內(nèi)細(xì)胞由于分化全能性不能表達(dá)Ｃ.卵細(xì)胞和受精卵一樣，細(xì)胞未分化，全能性很高Ｄ.植物細(xì)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：2.下列植物細(xì)胞全能性最高的是（）

A.形成層細(xì)胞B.韌皮部細(xì)胞C.木質(zhì)部細(xì)胞D.葉肉細(xì)胞

3．下列細(xì)胞全能性最高的是（）

A．植物的卵細(xì)胞

B．植物的精子細(xì)胞

C．被子植物的受精卵

D．被子植物的的葉肉細(xì)胞AC切取形成層無(wú)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(1)在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，為什么要強(qiáng)調(diào)所用器械的滅菌和實(shí)驗(yàn)人員的無(wú)菌操作？

植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，有利于培養(yǎng)物的生長(zhǎng)，然而各種雜菌同樣也可以在上面迅速生長(zhǎng)，所以植物組織培養(yǎng)過(guò)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(zhǎng)的各種雜菌不但會(huì)和培養(yǎng)物爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)，而且這些雜菌生長(zhǎng)的過(guò)程中會(huì)生成大量對(duì)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(shí)驗(yàn)中用到的植物材料和各種器械都要進(jìn)行徹底地滅菌，實(shí)驗(yàn)人員操作一定要規(guī)范，避免帶入雜菌。(3)請(qǐng)根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡(jiǎn)圖。植物組織培養(yǎng)就是在無(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2.植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基無(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①含N物質(zhì)：包括維生素和氨基酸②碳源：2%—5%的蔗糖③瓊脂：起支持作用④相關(guān)激素：生長(zhǎng)素，細(xì)胞分裂素和赤霉素PH值：5.0－6.0外植體愈傷組織根、芽植物體脫分化再分化（離體的,已分化組織或細(xì)胞）（未分化）（分化）幼芽或幼根？條件？?jī)?yōu)點(diǎn)？特點(diǎn)？繁殖速度快不受季節(jié)限制工廠化生產(chǎn)幼苗無(wú)毒保持優(yōu)良性狀①適宜溫度、光照、pH和無(wú)菌環(huán)境。②無(wú)機(jī)物、有機(jī)物和植物激素（生長(zhǎng)素，細(xì)胞分裂素等）無(wú)定形狀態(tài)薄壁細(xì)胞高度液泡化排列疏松、無(wú)規(guī)則無(wú)葉綠體,不進(jìn)行光合作用分化程度低去分化較易理論基礎(chǔ)：細(xì)胞的全能性4.過(guò)程強(qiáng)調(diào)幾個(gè)概念：愈傷組織：離體的植物器官、組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時(shí)間以后，通過(guò)細(xì)胞分裂，形成一種高度液泡化、無(wú)定形狀態(tài)薄壁細(xì)胞組成的排列疏松無(wú)規(guī)則的組織。植物細(xì)胞的脫分化：由高度分化的植物器官、組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過(guò)程，又稱去分化。脫分化的實(shí)質(zhì)和結(jié)果分別是什么？實(shí)質(zhì)是恢復(fù)細(xì)胞的全能性過(guò)程。結(jié)果是形成愈傷組織。植物細(xì)胞的再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過(guò)程中重新分化根或芽等器官的過(guò)程。

1、為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過(guò)程中應(yīng)避光培養(yǎng)？在有光時(shí)，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？植物激素反饋練習(xí)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因?yàn)椴煌N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(diǎn)的。于是，這些科學(xué)家試圖用這兩種植物的體細(xì)胞進(jìn)行雜交，來(lái)實(shí)現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。二、植物體細(xì)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(shí)現(xiàn)嗎？為什么？

1972年卡爾森等通過(guò)兩個(gè)煙草品種之間原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個(gè)體細(xì)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(xì)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(xì)胞雜種及其后代，獲得了有價(jià)值的新品系或育種上有用的新材料。白菜甘藍(lán)白菜－甘藍(lán)1．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？2．有沒(méi)有一種溫和的去壁方法呢？3．為什么兩個(gè)原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細(xì)胞膜的什么特性有關(guān)？4．如果兩個(gè)來(lái)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(xì)胞培育成雜種植株？請(qǐng)思考：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1、過(guò)程植物細(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二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)去壁去壁纖維素酶果膠酶原生質(zhì)體植物細(xì)胞原生質(zhì)體融合離心、振動(dòng)、電刺激、聚乙二醇再生細(xì)胞壁雜種細(xì)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(xì)胞雜交過(guò)程示意圖2、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)。3、優(yōu)勢(shì)和未解決的問(wèn)題

優(yōu)勢(shì)（與有性雜交方法比較）

：打破了不同種生物間的生殖隔離限制，大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍。未解決的問(wèn)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。1.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？馬鈴薯—番茄沒(méi)有像人們預(yù)想的那樣地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯，主要原因是：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，所以馬鈴薯—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)，雜交植株