生物：2.1《植物细胞工程》课件(新人教版选修3).ppt

细胞工程简介 一 植物细胞工程 阜阳十中吴杰 细胞工程 指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法 通过某种工程学手段 在细胞整体水平或细胞器水平上 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 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 一 细胞的全能性 1 定义 生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性 2 原理 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 从理论上讲 生物体的每一个活细胞都应该具有全能性 3 差异 1 受精卵的全能性最高 2 受精卵分化后的细胞中 体细胞的全能性比生殖细胞的低 5 例题辨析 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 分化 生长 衰老 死亡的全过程 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 A 细胞丧失了全能性 B 基因的表达有选择性 C 不同的细胞内基因不完全相同 Schwann在1839年明确的指出 如果具有与有机体内一样的条件时 每个细胞应该可以独立生活和发展 背景资料 德国著名植物学家G Haberlandt在细胞学说的基础上于1902年提出了细胞全能性学说 他认为 高等植物的组织 器官可以不断分割 直到单个细胞 如果每个细胞都有植物个体一样的性质和能力 那么 可以通过植物细胞培养使单个细胞发育成为一个新个体 植物组织培养的发展简史 探索阶段 19世纪初 30年代中 德国植物生理学家HaHerlandt首次进行了植物细胞培养实验 奠基阶段 30 50年代 1934年 White培养番茄离体根尖成功1939年 Gautheret连续培养胡萝卜根形成层首次成功White 烟草种间杂种的瘤组织进行组培Nobecourt 胡萝卜进行组培以上三人是植物组织培养的奠基人 迅速发展阶段 60年代后 原生质体 花药 快繁技术迅速发展 科学研究表明 处于离体状态的植物活细胞 在一定的营养物质 激素和其他外界条件的作用下 就可能表现出全能性 发育成完整的植株 人工条件下实现的这一过程 就是植物组织培养 1958年Steward和Reinert用胡萝卜根的愈伤组织诱导成了体细胞胚 并进而获得了完整植株 植物组织培养的发展简史 植物组织培养 关键词 外植体 脱分化 再分化 愈伤组织 细胞离体 一定的营养物质 激素和其他外界条件 必要条件 植物组织培养 外植体 从活植物体上切下进行培养的那部分组织或器官1 外植体灭菌消毒 根尖 茎 芽 嫩叶 种子 花粉等 2 用消毒过的器械将外植体置于培养皿上3 切取所需的外植体4 将外植体接种于培养容器的培养基上整个试验在超净工作台上进行 保持无菌 外植体经过一段时间在培养基上生长后 会形成愈伤组织 切取 接种 植物组织培养的培养基 定义 含有一定营养成分 供组织培养植物生长的基质无机营养成分 C H O大量元素及部分微量元素有机营养成分 含N物质 包括维生素和氨基酸 碳源 2 5 的蔗糖 琼脂 起支持作用 生长激素 生长素 细胞分裂素和赤霉素PH值 5 0 6 0 愈伤组织的形成 愈伤组织 在人工培养基上由外植体长出来的一团无序生长的薄壁细胞 细胞排列疏松 无规则 愈伤组织的形成 植物组织培养 试管苗的形成 培养室 移栽 经过炼苗的小苗 可以和一般植物一样进行大规模栽培 试管苗大规模培养 过程 离体的植物器官 组织或细胞 愈伤组织 根 芽 植物体 外植体 脱分化 植物激素 细胞分裂素 生长素 再分化 植物组织培养 植物组织培养条件 含有全部营养成分的培养基 一定的温度 空气 无菌环境 适合的PH 适时光照等 2 植物组织培养的应用 二 植物组织培养 植物组织培养 现在已有胡萝卜 芹菜 柑橘 咖啡 棉花 玉米 水稻 橡胶等几十种植物的人工种子试种成功 但由于成本较高 中国尚未应用于生产 人工种子 用人工种皮包被体细胞胚 可以制造人工种子人工种皮 藻酸钠解决有些植物结子困难 发芽率低 繁殖困难等问题 制作过程 体细胞胚与藻酸钠混合后 滴入到硝酸钙或CaCl2中 2 分钟后 表面聚合 形成人工种子 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 下列不能作为植物组织培养的材料是 1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间原生质体的融合 获得了第一个体细胞杂种 背景资料 1978年梅尔彻斯 Melchers 等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种 Potamato 目前 已得到栽培烟草与野生烟草 栽培大豆与野生大豆 籼稻与野生稻 籼稻与粳稻 小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代 获得了有价值的新品系或育种上有用的新材料 三 植物体细胞杂交 1 定义 用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞 且把杂种细胞培育成新的植物体的方法 2 优势 与有性杂交方法比较 打破了不同种生物间的生殖隔离限制 大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围 植物体细胞杂交过程示意图 融合体 杂种细胞 去壁的常用方法 原生质体融合方法 植物体细胞杂交过程示意图 植物体细胞杂交