植物细胞工程—120108

为什么植物的一为什么植物的一个花瓣就可以培育出个花瓣就可以培育出完整的植株？利用什完整的植株？利用什么原理呢？么原理呢？具有某种生物全部遗传信息的任何一个细具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整个体的潜能，细胞的这胞，都具有发育成完整个体的潜能，细胞的这种特性叫做细胞的全能性。种特性叫做细胞的全能性。细胞的全能性细胞的全能性生物体的每一个细胞生物体的每一个细胞 都含都含有该物种所特有的全套遗传有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因体所必需的全部基因 ，从理，从理论上讲，生物体的每一个活论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。细胞都应该具有全能性。 在生物体内，细胞在生物体内，细胞为什么没有表现出全能为什么没有表现出全能性，而是分化为不同的性，而是分化为不同的组织、器官呢？组织、器官呢？ 细胞为什么会具有细胞为什么会具有全能性？全能性？这是因为在特定的时间这是因为在特定的时间和空间条件下和空间条件下 基因选择性基因选择性表达的结果表达的结果 。在个体发育。在个体发育的不同时期，生物体不同的不同时期，生物体不同部位的细胞表达的基因是部位的细胞表达的基因是不相同的，合成的蛋白质不相同的，合成的蛋白质也不一样，从而形成了不也不一样，从而形成了不同的组织和器官。同的组织和器官。 植物细胞什么条件下才能植物细胞什么条件下才能表现出全能性呢？表现出全能性呢？当植物细胞脱离了原来所在植物当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时，体的器官或组织而处于离体状态时，在一定的营养物质、激素和其它外界在一定的营养物质、激素和其它外界条件的作用下，就可能表现出全能性条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。，发育成完整的植株。植物组织培养：植物组织培养：是在无菌条件下，将是在无菌条件下，将 离体的植物器官（如根尖、茎尖离体的植物器官（如根尖、茎尖、叶、花、未成熟的果实、种子等）、组织、细胞（体细、叶、花、未成熟的果实、种子等）、组织、细胞（体细胞、生殖细胞等）、胚胎（如成熟和未成熟的胚）、原生胞、生殖细胞等）、胚胎（如成熟和未成熟的胚）、原生质体质体 培养在人工配置的培养基上，给予适当的培养条件，培养在人工配置的培养基上，给予适当的培养条件，诱发产生愈伤组织、潜伏芽等。或者长成新的完整的植物诱发产生愈伤组织、潜伏芽等。或者长成新的完整的植物植株的一种实验技术。植株的一种实验技术。植物细胞培养：植物细胞培养：是指在离体条件下，将是指在离体条件下，将 愈伤组织或其他易分散的组织愈伤组织或其他易分散的组织置于液体培养基中，进行震荡培养获得游离的悬浮细胞，置于液体培养基中，进行震荡培养获得游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖，从而获得大量的细胞群体的一通过继代培养使细胞增殖，从而获得大量的细胞群体的一种技术。种技术。 摘自李志勇 细胞工程 二者区别：主要是培养对象不同二者区别：主要是培养对象不同再分化再分化脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织离体的离体的植物器植物器官组织官组织或细胞或细胞胚状体胚状体 植株植株植物组织培养过程植物组织培养过程原理：原理： 细胞的全能性细胞的全能性根、芽根、芽愈伤组织的形成愈伤组织的形成离体的 植物器官、组织或细胞愈愈伤伤组组织织根根芽芽植植物物体体脱脱 分化分化 再再 分化分化 环境条件环境条件一定的一定的 温度温度 、 空气空气 、 无菌无菌 环境、适合的环境、适合的 PH、适时、适时 光照光照 等。等。植物组织培养条件：植物组织培养条件： P36 固体培养基固体培养基 固体培养基大多数由无机营养成分、有机营养固体培养基大多数由无机营养成分、有机营养成分、激素、琼脂四部分组成。成分、激素、琼脂四部分组成。1.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？植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对培养条件的要求较高。差，对培养条件的要求较高。用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。而培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实而培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。防止受到微生物污染！防止受到微生物污染！2.不进行脱分化处理能否培养成完整的植物体？不进行脱分化处理能否培养成完整的植物体？3.决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么植物激素：植物激素： 当细胞分裂素与生长素共同使用时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，能强烈促进愈伤组织的形成。当细胞分裂素与生长素与生长素 浓度比高浓度比高 时，时， 有利于芽有利于芽 的发生；的发生； 浓度浓度比低比低 时，时， 有利于根有利于根 的发生。的发生。否否植物激素：主要是细胞分裂素和生长素植物激素：主要是细胞分裂素和生长素。就是在就是在 无菌和人工控制无菌和人工控制 条件下，将条件下，将 离体离体 的的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的 培培养基养基 上，给予适宜的条件，诱导其产生愈伤组上，给予适宜的条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，织、丛芽， 最终形成完整的植株最终形成完整的植株 。植物组织培养有植物组织培养有 器官培养、组织培养、胚器官培养、组织培养、胚培养、茎尖培养、花药培养、细胞培养培养、茎尖培养、花药培养、细胞培养 等。等。 4.植物组织培养的概念植物组织培养的概念5.植物组织培养的应用：植物组织培养的应用： 快速繁殖植物快速繁殖植物 培育无病毒植株培育无病毒植株 一般的植物体是一般的植物体是 茎尖茎尖和根尖的细胞和根尖的细胞 无病毒无病毒 培育转基因植物（如抗虫棉等）培育转基因植物（如抗虫棉等） 制成人工种子制成人工种子 提取提取 原原 料料（药物、食品添加剂、香料、色素、杀虫剂等）（药物、食品添加剂、香料、色素、杀虫剂等）人工种子过程意义制作过程胚状体与藻酸钠混合后，滴入到硝酸钙或CaCl2中，2分钟后，表面聚合，形成人工种子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。紫草 紫草素 愈伤组织红豆杉细胞生产抗肿瘤紫山醇，红豆杉细胞生产抗肿瘤紫山醇， 60mg/L。离体的植物器官、组织或细胞脱分化愈伤组织再分化芽、根植物体植物组织培养的过程A.每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能B.生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能功能 C.生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能潜能 D.生物体的每个细胞都经过产生、生长、衰老、死生物体的每个细胞都经过产生、生长、衰老、死亡的全过程亡的全过程 C 1.下列有关细胞全能性的含义，正确的是（下列有关细胞全能性的含义，正确的是（ ）2.在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为为不同的组织、器官，是因为 （ ）A.细胞丧失了全能性细胞丧失了全能性B.基因的表达有选择性基因的表达有选择性 C.不同的细胞内基因不完全相同不同的细胞内基因不完全相同 D.在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了 变化变化 B 4.下列不能作为植物组织培养的材料是下列不能作为植物组织培养的材料是 （ ）A、秋海棠的叶、秋海棠的叶 B、马铃薯的块茎、马铃薯的块茎C、成熟的花粉、成熟的花粉 D、木质部中的导管细胞、木质部中的导管细胞3.植物组织培养形成的愈伤组织进行培养，又可以植物组织培养形成的愈伤组织进行培养，又可以分化形成根、芽等器官，这一过程称为（分化形成根、芽等器官，这一过程称为（ ）A、脱分化、脱分化 B、去分化、去分化 C、再分化、再分化 D、脱分化或去分化、脱分化或去分化CD这是一种什么植物？这是一种什么植物？你见到过吗？听说过吗？是童话里的神奇树吗？你见到过吗？听说过吗？是童话里的神奇树吗？科学家的奇思妙想：科学家的奇思妙想：20世纪世纪 60年代，一些科学家提出这样一个设想年代，一些科学家提出这样一个设想：让番茄与马铃薯杂交，培育出地上结番茄果实，：让番茄与马铃薯杂交，培育出地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。如果要实现这一设想，地下结马铃薯块茎的植物。如果要实现这一设想，你认为可以采用哪些方法？你认为可以采用哪些方法？ 植物体细胞杂交就是将植物体细胞杂交就是将 不同种的植物体细胞不同种的植物体细胞 ，在一定条件下在一定条件下 融合成杂种细胞融合成杂种细胞 ，并且把杂种细胞培，并且把杂种细胞培育成新植物体的方法。育成新植物体的方法。1.你认为两个来自不同你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是，遇到的第一个障碍是什么？什么？ 物理法是利用物理法是利用 离心、振动、电激