植物的克隆(浙科版).ppt

第二节植物的克隆 资料 早在1958年 科学家Steward等人就从胡萝卜块根诱导的培养细胞获得了再生植株 克隆 植物克隆的技术基础 植物组织培养 植物体的每个生活细胞都具有遗传上的全能性 具有发育成完整植株的潜能 植物细胞的全能性 为什么胡萝卜根的培养细胞能培养成一个完整的胡萝卜植株 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质 都有发育成为完整个体所必需的全部基因 1 概念 2 原因 植物克隆的理论基础是 植物细胞的全能性 下列有关细胞全能性的含义 正确的是 A 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功能C 生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能D 生物体的每个细胞都经过产生 分裂 生长 衰老 死亡的全过程 C 拟南芥 烟草 番茄 小麦 玉米 水稻 是不是所有的植物细胞都有全能性 不同植物细胞的全能性一样吗 3 植物细胞全能性的体现 1 受精卵的全能性最高 2 植物细胞的全能性 动物细胞 3 不同植物或同一植物的不同基因型的个体 细胞的全能性表达程度不同 为什么有些植物在多次继代培养后 会丧失细胞全能性的表达能力 培养物胚胎发生和器官形成能力下降的原因 1 遗传物质不可逆改变 染色体畸变 细胞核变异或非整倍体产生等2 生长发育条件变化 激素平衡打破或对外源生长物质敏感性下降 植物克隆成功所需的条件是什么 1 探讨特定植物细胞全能性表达的条件 激素配比 2 选择性能优良 细胞全能型表达充分的基因型 为什么体内细胞没有表现出全能性 而是分化成为不同的组织或器官呢 基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果 在个体发育的不同时期 生物体不同部位的细胞表达的基因不同 合成的蛋白质也不同 从而形成了不同的组织和器官 如何将植物细胞培养成一个完整的植株的呢 1 培养过程 2 培养程序 二 植物组织培养程序 植物生长调节剂 PH值 1 配制培养基 半固体的 灭菌的 无机营养成分 有机营养成分 2 切取小组织块 外植体 消毒的 3 培养 固体培养基 获得愈伤组织 4 诱导愈伤组织 再生出新植株 水 矿质元素 全部 碳源 蔗糖 含N物质 氨基酸 维生素 琼脂 0 7 1 起支持作用 激动素 细胞分裂素 生长素 5 0 6 0 植物组织培养的一般程序 脱分化 愈伤组织 一种相对没有分化的活的薄壁细胞团组成的新生组织 细胞排列疏松 无规则 再分化 脱分化 已经高度分化的植物细胞 经过诱导重新恢复了分裂能力 产生愈伤组织的过程 又称去分化 再分化 脱分化产生的愈伤组织经培养 重新分化根或芽等器官的过程 3 培养的条件 前提 离体状态条件 1 营养物质 2 植物生长调节剂 3 适宜的外界环境条件 如 无菌环境 一定的温度 空气 适合的PH 适时光照等 理论基础 植物的克隆 技术基础 植物组织培养 植物器官培养 植物细胞的全能性 主要技术 植物细胞培养 植物细胞工程 原生质体培养 1 器官培养 指以植物的根 茎 叶 花 果等器官为外植体的离体无菌培养 三 细胞培养和器官培养 指以单个游离细胞为外植体的离体无菌培养 2 细胞培养 植物细胞培养主要几种技术 1 组织培养2 悬浮细胞培养3 原生质体培养4 单倍体培养 通过调节营养物质和生长调节剂的适当配比 诱导愈伤组织分化出芽和根的分生组织而再生出新植株 通过液体悬浮培养使愈伤组织分散成单细胞 经适宜培养基中成分的诱导 可发育成胚状体 从而形成新植株 用花药离体培养方法获得单倍体植株 用纤维素酶和果胶酶水解细胞壁 获得植物原生质体 用适当方法进行培养 获得新植株 1 组织培养 外植体 愈伤组织 芽和根 完整植株 外植体 脱分化 再分化 胚性细胞 细胞质丰富 液泡小而细胞核大 2 悬浮细胞培养 外植体 愈伤组织 单细胞 胚状体 完整植株 如何实现细胞培养和器官培养的成功 植物细胞培养和器官培养的主要意义 主要通过平衡的植物激素配比进行调控 3 器官的发生和形态建成技术 4 意义 1 受精过程 胚胎发育过程及调控机理的研究2 遗传工程的操作 重要基因或影响因素的研究3 培育植物新品种 细胞培养和器官培养时 植物克隆的结果 不一定是植物 也可以是器官 甚至是细胞群 愈伤组织 人们要的可以是植物 也可以是细胞或者是细胞代谢产物 植物细胞 0 5 0 6mol L的甘露醇 较高渗透压 纤维素酶 果胶酶 球型的原生质体 为什么要加较高渗透压的甘露醇呢 防止原生质体吸水胀破 植株 原生质体培养 再生新的细胞壁 四 原生质体培养与植物细胞工程 如何培育发光树呢 四 原生质体培养与植物细胞工程 提取目的基因 发光基因 形成重组DNA分子 重组DNA导入受体细胞 原生质体 检测植物发光与否 原生质体培养 泡马豆 pomato 植物体细胞杂交技术 20世纪60年代 科学家的幻想 让一株植株地上部分结番茄 地下部分长土豆 这个幻想可能实现吗 植物体细胞杂交 植物细胞A 番茄 植物细胞B 土豆 原生质体A 原生质体B 方法 促融方法 类型 杂种植株 番茄土豆 愈伤组织 杂种细胞 为什么可融合 去除细胞壁 脱分化 人工诱导原生质体融合 再生出细胞壁 融合的原生质体 再分化 融合完成的标志 酶解法 物理 离心 振动 电刺激化学 聚乙二醇 PEG 细胞膜的流动性 AA BB AB 杂交株同时具有马铃薯和番茄的一些形态特征 但没有产生可结实的花 果实和真正意义上的块茎 不能产生经济效益 主要原因 生物的基因表达不是孤立的 它们之间是相互调控 相互影响的 杂交株具有两个物种的遗传物质 但表达互相干扰 泡马豆 pomato 白菜 甘蓝 生长期短 耐热性强 易于贮藏 植物细胞工程 1 借助基因工程方法 将外源基因导入受体细胞 2 通过细胞融合将不同来源的遗传物质重新组合 3 通过显微注射将不同来源的遗传物质重新组合 1 白菜 甘蓝 是用植物细胞工程的方法培育出来的 培育过程不涉及A 基因的选择表达B 同源染色体分离C 制备原生质体D 形成愈伤组织 B 2 马铃薯是无性繁殖的作物 体内容易积累病毒 会导致其品质变差 目前对它进行脱毒处理最好的办法是 A 采用茎尖组织培养技术获得植株B 采用基因工程技术培育抗虫植株C 采用诱变育种培育抗性植物D 采用杂交育种培育抗性植物 A D 4 下列有关植物组织培养过程中细胞脱分化的说法 不正确是A 已经分化的细胞失去特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程B 已经分化的细胞转变为具有分生能力的薄壁细胞 进而形成植物愈伤组织的过程C 离体的植物组织在一定的条件下分化出根和芽的过程D 离体的植物组织在脱分化形成愈伤组织的过程中必须经过有关激素的诱导 5 在植物器官培养过程中 可以通过适当调整植物激素的比例 达到调控器官的发育 如适量的激动素和细胞分裂素配比可以诱导芽的分化 6 植物细胞工程技术就是在原生质体培养的基础上的原生质体融合技术 4 植物体细胞杂交尚未解决的问题有 A 去掉细胞壁 分离出有活力的原生质体B 将杂种细胞培育成植株C 让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状D 尚未培育出属间杂种植物 5 甲植物体细胞的基因型为Aa 乙植物体细胞的基因型为Bb 去壁后用PEG将这两种植物细胞融合 则得到的杂种体细胞的基因型可能为 A AaBbB AAaaC BBbbD AABB A C 6 在离体的植物器官 组织或细胞分化形成愈伤组织的过程中 下列哪一项条件是不需要的 A 消毒灭菌B 适宜的温度C 充足的光照D 适宜的养料和激素 7 下列属于植物组织培养的是 A 花粉培养成单倍体植株B 芽发育成枝条C 根尖分生区发育成成熟区D 未受精的卵发育成植株 C A 31 在再分化阶段所用的培养基中 含有植物激素X和植物激素Y 逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比 未分化细胞群的变化情况如下图所示 据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽 根 愈伤组织的关系 1 当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时 2 3 未分化细胞群经分裂形成愈伤组织 当X与Y的浓度比大于1时 当X与Y的浓度比小于1时 未分化细胞群分化形成芽 未分化细胞群分化形成根 则植物激素X的名称是 细胞分裂素 下图是植物组织培养的简略表示 据此回答 1 表示 它能被培养成为 的根本原因是 2 表示 它与 相比分化程度 全能性 3 若 是花药 则 是 继续对其使用处理可获得正常植株 该过程称为 4 若 是胡萝卜根尖细胞 则培养成的 的叶片的颜色是 这说明根尖细胞 离体的植物细胞 组织 器官 具有植物细胞全能性 愈伤组织 低 高 单倍体植株 秋水仙素 纯合 单倍体育种 绿色 含有与叶绿体形成相关的基因 下图表示水稻 体细胞有24条染色体 的花药通过无菌操作 接入试管后 在一定条件下形成试管苗的培养过程 已知水稻的基因型为AaBb 据此回答下列问题 1 在植物组织培养