植物细胞工程(使用.ppt

专题专题2 2 细胞工程细胞工程 1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆 动物-克隆羊多利诞生于英国, 标志着一 种新的生物技术-动物体细胞克隆技术面世, 也揭开细胞工程更深层次发展的序幕! 基因工程是指按照人们的愿望,进行 严格的设计,并通过体外DNA重组技术和转 基因等技术,赋予生物以新的遗传特性,从 而创造出更符合人们需要的新的生物类型 和生物产品，是在DNA分子水平进行设计 和施工的一门综合科学技术。 什么叫基因工程？ 细胞工程是指应用细胞生物学和分子 生物学的原理和方法，通过细胞水平或细 胞器水平上的操作，按照人们的意愿来改 变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一 门综合科学技术。 什么叫细胞工程？ 按操作对 象分类 植物细胞工程 动物细胞工程 细胞工程 应用的原理和方法 研究的水平 研究的目的 细胞生物学和 分子生物学 细胞整体水 平或细胞器 水平 按照人们的意愿来 改变细胞内的遗传 物质或获得细胞产 品 前者是细胞水平或细胞器水平上生 物技术，后者是分子水平上的生物技 术。 如:克隆多莉羊技术是细胞水平上的技 术，培育抗虫棉是分子水平上的技术 。 所采用技术 的理论基础 植 物 细 胞 工 程 通常采用的 技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交 植物细胞的全能性 2.12.1植物细胞工程植物细胞工程 2.1.12.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术 实例：非洲紫罗兰的组织培养： 胡萝卜的组织培养 回忆、思考回忆、思考 1 1、植物组织培养的大致过程包括哪几个阶段？、植物组织培养的大致过程包括哪几个阶段？ 2 2、植物组织培养技术的理论基础是什么？、植物组织培养技术的理论基础是什么？ 离体的器官、组织或细胞脱分化愈伤组织再分化为 根和芽完整植株 植物细胞具有全能性 3、什么叫做细胞全能性？动物细胞具有全能性吗？ 具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有 发育成完整生物体的潜能,即每个细胞都具有全能性。 4、生物体所有细胞全能性都一致吗？ 受精卵生殖细胞体细胞;植物细胞动物细胞 科学利用菊花花瓣培养的菊花 为什么植物的花瓣在植物体内没有能发育成完整 的植株呢？ 细胞失去了全能性 细胞失去了全能性 细胞中的基因部分丢失细胞中的基因部分丢失 细胞中的基因进行选择性表达 细胞中的基因进行选择性表达 细胞中的基因变异不同细胞中的基因变异不同 为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？ 怎样才能由一块组织 通过培养得到一株完整 植株, 应该如何操作? 1. 1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？植物细胞表现出全能性的条件有哪些？ 2.2.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒 ，灭菌，并且要求无菌操作？，灭菌，并且要求无菌操作？ 3 3、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能 培养成小植株吗？培养成小植株吗？ 离体条件、一定的营养物质、 激素和其他外界条件 避免杂菌在上面迅速生长消耗营养， 且有些杂菌会危害培养物的生长。 想一想 胡萝卜根形成层容易诱导成愈伤组 织，其他部分如叶、花也能培养成小 植株，只是稍微困难些。 4 4、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？ 5 5、请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技、请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技 术的流程图，并与同学交流。术的流程图，并与同学交流。 在有光时，往往容易形成维管 组织，而不易形成愈伤组织。 切取 形成层 无菌 接种 诱导愈伤组织 的形成 试管苗的形成培养室 移栽 脱分化 再分化 脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成根或芽 等器官，这个过程叫做再分化。 外植体： 愈伤组织： 脱分化（去分化）： 再分化： 用于离体培养的植物器官、组织或细胞 离体的植物器官、组织或细胞，在培养了一段 时间以后，会通过细胞分裂，形成一团细胞而 形成的组织叫愈伤组织。 愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一种 高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。 由高度分化的植物器官、组织或细胞 产生愈伤组织的过程，称为植物细胞 的脱分化。 关键概念： 因为不同种生物之间存 在着生殖隔离，所以用 传统的有性杂交方法是 不可能做到这一点的。 于是，这些科学家试图用这两种植物的体 细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。 二、植物体细胞杂交技术 这幅番茄马铃薯图利 用传统有性杂交方法能 实现吗？为什么？ n n 1 1你认为两个来自不同植物的体细胞完你认为两个来自不同植物的体细胞完 成融合，遇到的第一个障碍是什么？成融合，遇到的第一个障碍是什么？ n n 2 2有没有一种温和的去壁方法呢？有没有一种温和的去壁方法呢？ n n 3 3为什么两个原生质体能发生融合，这为什么两个原生质体能发生融合，这 与细胞膜的什么特性有关？与细胞膜的什么特性有关？ n n 4 4如果两个来源不同的原生质体发生了如果两个来源不同的原生质体发生了 融合，下一步该做何处理？融合，下一步该做何处理？ n n 5 5如何将杂种细胞培育成杂种植株？如何将杂种细胞培育成杂种植株？ 请思考： 植物体细胞杂交过程图 二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术 杂 种 植 株 融合的 原生质 体AB 再 生 出 细 胞 壁 脱 分 化 愈 伤 组 织 再 分 化 1、过程 植物细胞的融合植物组织培养 植物细胞A 原生质体B 原生质体A杂种 细胞 AB 去 壁 去 壁 人 工 诱 导 方法？ 促进融合 的方法？ 融合 完成 的 标志 植物细胞B 细胞壁： 1， 阻碍植物体细胞的杂交 2， 除壁酶：纤维素酶、果胶酶 诱导融合方法： 1，物理法：离心、振动、电刺激等 2，化学法：聚乙二醇 二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术 2、概念 将不同种的植物体细胞，在一定条件 下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育 成新的植物体的技术。 3、成果和未解决的问题 成果：克服不同生物远缘杂交的障碍，出 现自然界没有的新品种。 未解决的问题：未能让杂种植物按照人们 的需要表现出亲代的优良性状。 白菜白菜 甘蓝甘蓝 白菜甘蓝白菜甘蓝 同普通的白菜比,具有生长周期短、耐热性强和易于贮 藏等优点。又相继培育出了：烟草海岛烟草；胡萝 卜羊角芹 1、不能人工诱导原生质体融合的方法 是（ ） A、振动 B、电刺激 C、PEG试剂 D、重压 2、植物细胞融合完成的标志的是（ ） A、产生新的细胞壁 B、细胞膜发生融合 C、细胞质发生融合 D、细胞核发生融合 A D 1、关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（ ） A、愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果 B、愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果 C 、愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果 D 、愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果 D 2 2、下列属于组织培养的是（、下列属于组织培养的是（ ） n n A. A. 花药离体培养成单倍体植株花药离体培养成单倍体植株 n n B. B. 芽发育成枝条芽发育成枝条 n n C. C. 根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区 n n D. D. 利用桑枝条扦插大田并发育成利用桑枝条扦插大田并发育成 完整植株完整植株 3 3、若用、若用“ “ ” 表示植物组织培养的过程。请回答：表示植物组织培养的过程。请回答： （1 1） 表示表示 ， 能被培养成为能被培养成为的根本原因是的根本原因是 （2 2） 表示表示 ， 脱分 化 再分化 离体的植物器官、组织或细胞 植物细胞具有全能性 愈伤组织 4 4、有关全能性的表述中，不正确的是（、有关全能性的表述中，不正确的是（ ） 受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完 整个体，因此全能性最高整个体，因此全能性最高 生物体内细胞由于分化全能性不能表达生物体内细胞由于分化全能性不能表达 卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能 性很高性很高 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出植物细胞离体培养在一定条件下能表现出 全能性全能性 C 杂 种 植 株 融合的 原生质 体AB 再 生 出 细 胞 壁 脱 分 化 愈 伤 组 织 再 分 化 1、过程 植物细胞的融合植物组织培养 植物细胞A 原生质体B 原生质体A杂种 细胞 AB 去 壁 去 壁 人 工 诱 导 方法？ 促进融合 的方法？ 融合 完成 的 标志 植物细胞B n n 2 2、为什么、为什么“番茄番茄马铃薯马铃薯”超级超级 杂种植株没有如科学家所想像的那杂种植株没有如科学家所想像的那 样，地上长番茄、地下结马铃薯？样，地上长番茄、地下结马铃薯？ 生物基因的表达不是孤立的，他们 之间是相互调控、相互影响的，所以马铃 薯番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个 物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达 受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植 株中的遗传物质一样有序表达。 植物材料 诱导出愈伤组织 除去细胞壁，得到原生质体 动物胚胎细胞培养 融合的胚胎细胞培养 分裂形成胚胎 将胚移植到代孕母的子宫中 动植物杂交种出生 电脉冲融合 2、1、2植物细胞工程的实际应用： 阅读课本P38-41页，思考下列问题 （1）什么叫植物的微型繁殖技术？ 有什么优点？ （2）人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化育苗生产，利 用了该技术的那些优点？ （3）为何利用植物的组织培养可获得脱毒苗？ （4）为什么要生产人工种子？什么叫人工种子？ （5）人工种子有哪些天然种子没有的优点？ （6）人工种皮中应该具有的有效成分是什么？ 还可以加入什 么物质促进胚状体发育？ 高效、保持优良性状 有效成分：养分、无机盐、有机碳源、以及农药、抗生素、 有益菌等，还可以加入一些植物生长调节剂。 人工种子： 以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和 腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。 优点： 不受季节限制，不会造成性状改变，方便运输和 储藏。 制备人工种皮的材料： 海藻酸钠、明胶、树脂、琼脂糖、淀粉等，使 种皮有韧性，耐压易于运输和储存，对胚状体无害。 小结：