[生物课件]专题三_植物组织培养技术.ppt

专题专题3 3 植物的组织培养植物的组织培养 P290P290 1 1、为什么利用植物的一个花瓣就可以培育出完整、为什么利用植物的一个花瓣就可以培育出完整 的植株？的植株？ 2 2、细胞为什么具有全能性？、细胞为什么具有全能性？ 生物的每一个细胞都包含有该物种所特有的全生物的每一个细胞都包含有该物种所特有的全 套遗传物质套遗传物质, ,都有发育成完整个体所必需的全部基都有发育成完整个体所必需的全部基 因。因。 基因在特定的时间和空间条件下选择性表达，基因在特定的时间和空间条件下选择性表达， 细胞分化为不同的组织、器官。细胞分化为不同的组织、器官。 3 3、为什么在生物体内的细胞不能表现出全能性？、为什么在生物体内的细胞不能表现出全能性？ 4 4、植物细胞表现全能性的前提条件是什么？、植物细胞表现全能性的前提条件是什么？ 5、植物组织培养一般要经过哪两个的基本过程？植物组织培养一般要经过哪两个的基本过程？ 6 6、愈伤组织的细胞有何特点？全能性是高还是低？、愈伤组织的细胞有何特点？全能性是高还是低？ 排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞 7 7、胚状体有何特点？、胚状体有何特点？ 胚状体是由愈伤组织细胞诱导分胚状体是由愈伤组织细胞诱导分 化出具有胚芽、胚根、胚轴的胚状结化出具有胚芽、胚根、胚轴的胚状结 构，进而长成完整植株。构，进而长成完整植株。 8 8、什么是不定芽，在组织培养中胚状体和不定芽相比有、什么是不定芽，在组织培养中胚状体和不定芽相比有 何优点？何优点？ 在高等植物正常的个体发育中，芽一般是只从茎尖在高等植物正常的个体发育中，芽一般是只从茎尖 或叶腋等的一定位置生出。所以这种象顶芽、腋芽、副芽或叶腋等的一定位置生出。所以这种象顶芽、腋芽、副芽 等均在一定部位生出的芽，称为定芽与此相反，凡从等均在一定部位生出的芽，称为定芽与此相反，凡从叶叶 、根根、或、或茎茎节间等通常不形成芽的部位生出的芽，则统称节间等通常不形成芽的部位生出的芽，则统称 为不定芽。为不定芽。 在植物组织培养中，不定芽方式和胚状体方式是愈伤在植物组织培养中，不定芽方式和胚状体方式是愈伤 组织形态发生的两种最常见和最重要的方式。胚状体方式组织形态发生的两种最常见和最重要的方式。胚状体方式 比不定芽方式有更多的优点，如胚状体产生的数量比不定比不定芽方式有更多的优点，如胚状体产生的数量比不定 芽多，胚状体可以制成人工种子，等等。芽多，胚状体可以制成人工种子，等等。 9、脱分化和再分化的比较： 比较内容比较内容脱分化脱分化再分化再分化 过程过程外植体外植体愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织幼苗幼苗 形成体特形成体特 点点 排列疏松、高度液泡排列疏松、高度液泡 化的薄壁细胞化的薄壁细胞 有根、芽有根、芽 需要条件需要条件 a.a.离体离体 b.b.适宜的营养适宜的营养 c.c.生长素生长素/ /细胞分裂素细胞分裂素 的比例适中的比例适中 d.d.不需光不需光 a.a.离体离体 b.b.适宜的营养适宜的营养 c.c.生长素生长素/ /细胞分裂细胞分裂 素的比例高或低诱素的比例高或低诱 导生芽或生根导生芽或生根 d.d.光照光照 1010、细胞脱分化后形成的愈伤组织、细胞脱分化后形成的愈伤组织 的全能性有何变化？的全能性有何变化？ 1111、植物组织培养需要哪些培养、植物组织培养需要哪些培养 条件？条件？ 营养物质营养物质 激素激素 环境条件环境条件 水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有机酸等；水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有机酸等； 如细胞分裂素、生长素等；如细胞分裂素、生长素等； 无菌、适宜的温度和无菌、适宜的温度和pHpH等。等。 变高！变高！ 12.12.为什么整个过程要求消毒、灭菌及无菌操作？为什么整个过程要求消毒、灭菌及无菌操作？ 防止受到微生物污染！防止受到微生物污染！ 13.13.决定细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？决定细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？ 植物激素的种类和比例浓度。植物激素的种类和比例浓度。 P 290P 290 当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈促当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈促 进愈伤组织的形成。当细胞分裂素与生长素进愈伤组织的形成。当细胞分裂素与生长素浓度比浓度比 高高时，时，有利于芽有利于芽的发生；的发生；浓度比低浓度比低时，时，有利于根有利于根的的 发生。发生。 一般情况下外植体越幼小，分化的程度就越一般情况下外植体越幼小，分化的程度就越 低，组织培养的成功率就越高。低，组织培养的成功率就越高。 14.14.植物组织培养的概念植物组织培养的概念 在在无菌和人工控制无菌和人工控制条件下，将条件下，将离体的植物器官、组织离体的植物器官、组织 、细胞、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的条件，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的条件， 诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。 15.15.植物组织培养技术有哪些应用？植物组织培养技术有哪些应用？ . .植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径 微型繁殖：微型繁殖： 不仅可以保持优良品种的遗传特性不仅可以保持优良品种的遗传特性, ,还可以高效快速还可以高效快速 地实现种苗的大量繁殖。地实现种苗的大量繁殖。 作物脱毒：作物脱毒： 生产上许多无性繁殖作物均受到病毒的侵染生产上许多无性繁殖作物均受到病毒的侵染, , 导致品导致品 种严重退化、产量降低和品质变差。利用植物分生组织种严重退化、产量降低和品质变差。利用植物分生组织( ( 如茎尖、根尖如茎尖、根尖) )进行培养进行培养, ,可以使新长成的植株脱除病毒。可以使新长成的植株脱除病毒。 注意注意 人工种皮中可以加入适量的养分、无机盐、有人工种皮中可以加入适量的养分、无机盐、有 机碳源以及农药、抗生素、有益菌等机碳源以及农药、抗生素、有益菌等, ,以利于胚状以利于胚状 体生长发育成幼苗。体生长发育成幼苗。 人工种子：人工种子： 植物组织培养得到的植物组织培养得到的 胚状体、不定芽、顶芽或胚状体、不定芽、顶芽或 腋芽腋芽, ,包上人工种皮就可包上人工种皮就可 以形成人工种子。右图是以形成人工种子。右图是 人工种子的结构示意图。人工种子的结构示意图。 人工种子人工种子 胚状体胚状体 人工种皮人工种皮 人工胚乳人工胚乳 自然种子自然种子 胚胚 种皮种皮 胚乳胚乳 胚状体包埋在胶囊内形成球状结构：胚状体包埋在胶囊内形成球状结构： 胶质化合物薄膜胶质化合物薄膜种皮种皮 营养成分和植物激素营养成分和植物激素 人工胚乳人工胚乳 胚状体胚状体新植物的幼体新植物的幼体 优点：优点： 快速繁殖，解决作物繁殖快速繁殖，解决作物繁殖 能力差、结子困难或发芽率低能力差、结子困难或发芽率低 等问题。固定杂种优势。等问题。固定杂种优势。 培育转基因植物培育转基因植物 （如抗虫棉等）（如抗虫棉等） (2)(2)作物新品种的培育作物新品种的培育 单倍体育种：单倍体育种： 花药离体培养过程就是植物组织培养过程。花药离体培养过程就是植物组织培养过程。 单倍体育种的优点是单倍体育种的优点是后代不发生性状分离后代不发生性状分离, ,都都 是纯合子，能够稳定遗传是纯合子，能够稳定遗传, ,明显缩短了育种年限明显缩短了育种年限。 突变体的利用：突变体的利用： 在植物组织培养过程中在植物组织培养过程中, ,由于培养细胞一直处由于培养细胞一直处 于不断的分生状态于不断的分生状态, ,因此容易受到培养条件和外界因此容易受到培养条件和外界 压力压力( (如射线、化学物质等如射线、化学物质等) )的影响而发生突变。的影响而发生突变。 从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有 用的突变体用的突变体, ,进而培育成新品种。进而培育成新品种。 细胞产物的工厂化生产：细胞产物的工厂化生产： 可以利用植物组织培养技术大量生产某些细胞可以利用植物组织培养技术大量生产某些细胞 产物产物, ,如蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物如蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物 碱等。碱等。 16.16.植物体细胞融合的第一步是什么？植物体细胞融合的第一步是什么？ 17.17.用什么方法可以去除细胞壁？用什么方法可以去除细胞壁？ 18.18.去除细胞壁后的植物细胞又叫做什么？去除细胞壁后的植物细胞又叫做什么？ 19.19.诱导原生质体融合的诱导剂叫什么？诱导原生质体融合的诱导剂叫什么？ 20.20.诱导原生质体融合的物理方法主要有哪些种？诱导原生质体融合的物理方法主要有哪些种？ 酶解法酶解法果胶酶、纤维素酶果胶酶、纤维素酶 原生质体原生质体 聚乙二醇聚乙二醇(PEG)(PEG) 离心、振动、电激离心、振动、电激 21.21.融合后的杂种细胞可以直接生长为杂种植株吗融合后的杂种细胞可以直接生长为杂种植株吗 ？ 否，还需对杂种细胞进行组织培养否，还需对杂种细胞进行组织培养 22.22.植物体细胞融合的优点是什么？植物体细胞融合的优点是什么？ 能够克服远缘杂交不亲和的障碍。能够克服远缘杂交不亲和的障碍。 23.23.植物体细胞的杂交过程植物体细胞的杂交过程 24.24.植物体细胞杂交未解决的问题是什么？植物体细胞杂交未解决的问题是什么？ 目前还不能让杂种植物完全按人们的需要去目前还不能让杂种植物完全按人们的需要去 表达亲代的优良性状。表达亲代的优良性状。 25.杂交细胞有哪些种类型 26.杂交细胞AB形成的标志是什么？ 27.杂种植株遗传物质的变化有什么特点？ 有三种：有三种：AAAA、BBBB、AB,AB,符合要求的只有符合要求的只有AB,AB,需要需要 进行筛选。进行筛选。 新的细胞壁的生成。新的细胞壁的生成。 细胞融合属于染色体变异细胞融合属于染色体变异, ,杂种植株的染色体杂种植株的染色体 数通常是两亲本细胞染色体数目之和数通常是两亲本细胞染色体数目之和, ,形成异源多形成异源多 倍体。倍体。 28.28.植物体细胞杂交的原理有哪些？植物体细胞杂交的原理有哪些？ 原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性, , 杂种细胞发育成杂种植株杂种细胞发育成杂种植株 利用了细胞的全能性利用了细胞的全能性 。 29.29.利用植物组织培养技术生产人参皂甙需要经过利用植物组织培养技术生产人参皂甙需要经过 脱分化和再分化过程吗？脱分化和再分化过程吗？ 30.30.利用植物组织培养技术繁殖利用植物组织培养技术繁殖名贵花卉，进行离名贵花卉，进行离 体培养时为什么不要用该植株的花粉？体培养时为什么不要用该植株的花粉？ 否，人参的愈伤组织就可以产生人参皂甙否，人参的愈伤组织就可以产生人参皂甙 。 利用花粉培育出的植物是单倍体植物。利用花粉培育出的植物是单倍体植物。 1.1.某优良品种水稻的基因型为某优良品种水稻的基因型为AaBbAaBb，其花药通过组，其花药通过组 织培养形成了试管苗。下列对这一培养过程的叙述织培养形成了试管苗。下列对这一培养过程的叙述 ，错误的是，错误的是 A.A.花粉形成试管苗要经过脱分化和再分化的过程花粉形成试管苗要经过脱分化和再分化的过程 B.B.试管苗有四种基因型，其体细胞含有一个染色体试管苗有四种基因型，其体细胞含有一个染色体 组组 C.C.通过该过程培养出的试管苗还不能直接用于生产通过该过程培养出的试管苗还不能直接用于生产 D.D.这些试管苗自交，后代性状不发生分离这些试管苗自交，后代性状不发生分离 D 2.设计植物体细胞杂交实验时，如果期望获得性状 优良的作物新品种，不需要考虑的是 A.亲本细胞的生殖隔离问题 B.选择具有优良性状的亲本 C.亲本细胞的融合技术 D.杂种细胞愈伤组织的诱导和再分化 A (1)(1)植物体细胞杂交植物体细胞杂交 若两个不同品种的植物细胞若两个不同品种的植物细胞A A、B B进行融合进行融合,A,A含有含有2X2X条条 染色体染色体,2,2个染色体组个染色体组, ,基因型为基因型为Aabb,BAabb,B含有含有2Y2Y条染色体条染色体,2,2 个染色体组个染色体组, ,其基因型为其基因型为ccDdccDd, ,则新植株应为四倍体则新植株应为四倍体, ,其体其体 细胞中染色体数为细胞中染色体数为2X+2Y,2X+2Y,基因型为基因型为AabbccDdAabbccDd。 从例中不难看出从例中不难看出, ,体细胞杂交即两个细胞融合成一个体细胞杂交即两个细胞融合成一个 细胞细胞, ,不管染色体数、基因组还是染色体组都采用直接相不管染色体数、基因组还是染色体组都采用直接相 加的方法。加的方法。 植物体细胞杂交的思维误区警示：植物体细胞杂交的思维误区警示： 要认清植物体细胞杂交和有性杂交的区别要认清植物体细胞杂交和有性杂交的区别 (2)(2)植物有性杂交植物有性杂交 若两个不同品种的植物细胞若两个不同品种的植物细胞A A、B B进行有性杂交，进行有性杂交，A A含含 有有2X2X条染色体，条染色体，2 2个染色体组，基因型为个染色体组，基因型为AabbAabb，B B含有含有2Y2Y条条 染色体，染色体，2 2个染色体组，其基因型为个染色体组，其基因型为ccDdccDd，有性杂交的有性杂交的 结果是：子代细胞中染色体数，基因型分别为结果是：子代细胞中染色体数，基因型分别为 “X+Y”X+Y”、“AbcDAbcD”或或“abcDabcD”或或“AbcdAbcd”或或 “abcdabcd”,”,即先减半再相加。即先减半再相加。 (3)(3)有性生殖过程中符合孟德尔遗传定律有性生殖过程中符合孟德尔遗传定律, ,而植物体而植物体 细胞杂交则不符合孟德尔遗传定律。细胞杂交则不符合孟德尔遗传定律。 1.(1.(20082008全国理综全国理综) )下列关于细胞工程的叙述下列关于细胞工程的叙述, ,错误的错误的 是是 A.A.电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合 B.B.去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均 需酶处理需酶处理 C.C.小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫小鼠的小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫小鼠的B B淋巴细胞融合可淋巴细胞融合可 制备单克隆抗体制备单克隆抗体 D.D.某种植物甲乙两品种的体细胞杂种与甲乙两品种杂交后某种植物甲乙两品种的体细胞杂种与甲乙两品种杂交后 代的染色体数目相同代的染色体数目相同 D 2.关于番茄和马铃薯杂交过程,回答下列问题。 (1)若番茄细胞内含A条染色体,马铃薯细胞内含B 条染色体,将番茄和马铃薯采用杂交育种方法培育 (假设能成功),得到的后代应含 条染色 体,还必须用 来处理幼苗,才能得到可 育的“番茄马铃薯”植株,此时体细胞中含有 条染色体。 (2)若番茄是二倍体,马铃薯是四倍体,则杂种植株 为 倍体。 秋水仙素秋水仙素 A+B 六六 例(2008海南卷,25)某二倍体植物是杂合子,下图为其花 药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过 程。据图回答： (1)(1)图中图中表示的是该花粉培养过程中的表示的是该花粉培养过程中的 过过 程程, 表示的是表示的是 过程过程,X,X代表的是代表的是 , , 表示的表示的 是是 过程过程,表示的是诱导表示的是诱导 过程。过程。 脱分化脱分化 再分化再分化 胚状体胚状体 分化（或发育）分化（或发育） 生根生根 (2)(2)图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条, ,具体通过具体通过 哪一条途径主要取决于培养基成分中哪一条途径主要取决于培养基成分中 的种类及其的种类及其 浓度配比，最后获得的来源于未成熟花粉的完整植株都称浓度配比，最后获得的来源于未成熟花粉的完整植株都称 为为 植株植株( (甲甲) )。未成熟花粉经培养能形成完整植株。未成熟花粉经培养能形成完整植株 , ,说明未成熟花粉具有说明未成熟花粉具有 。 (3)(3)对植株甲进行对植株甲进行 , ,才能使其结实产生后代才能使其结实产生后代( ( 乙乙),),否则植株甲只有通过否则植株甲只有通过 的方式才能产生后代的方式才能产生后代( ( 丙丙) )。乙、丙两种植株中。乙、丙两种植株中, ,能产生可育花粉的是植株能产生可育花粉的是植株 , , 该植株群体中每一植株产生可育花粉的基因组成种类数为该植株群体中每一植株产生可育花粉的基因组成种类数为 种种, ,该群体植株产生可育花粉的基因组成种类数为该群体植株产生可育花粉的基因组成种类数为 种种 。花药培养在育种上的特殊意义是。花药培养在