2.1植物细胞工程(理科)ppt课件

.,专题2细胞工程,.,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,.,2.1植物细胞工程,2.1.1植物细胞工程的基本技术,植物组织培养技术,.,（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。,植物细胞的全能性,植物组织培养的理论基础：,.,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。,4、生物体所有细胞全能性大小都一致吗？,受精卵生殖细胞体细胞;植物细胞动物细胞,.,回忆、思考,1、植物组织培养的大致过程包括哪几个阶段？,离体的器官、组织或细胞,由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。,脱分化,再分化,愈伤组织,根和芽,完整植株,发育,2、什么是脱分化？,.,3、什么叫愈伤组织？,离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种高度液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织。,4、什么叫再分化？,脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。,.,一、植物组织培养技术,1、植物组织培养的过程,阅读P34的实验，回答问题：,1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？2.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？3、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？4、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？5、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？6、请同学们概括出植物组织培养技术的流程图。,.,1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？2.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？3、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？,细胞离体、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,其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、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？5、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？（P43)6、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。,在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。,植物激素。,一般，当生长素含量高于细胞分裂素时，有利于根的形成。,当生长素含量低于细胞分裂素时，有利于芽的形成。,.,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,.,植物组织培养简图：,离体的器官、组织或细胞,脱分化,再分化,愈伤组织,根和芽,完整植株,发育,激素、营养,激素、光,.,根据上述过程，请同学们讨论归纳出组织培养的概念。,2、植物组织培养的概念：植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。,.,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：起支持作用相关激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素PH值：5.06.0,.,再强调几个概念：,愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种高度液泡化，由无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织。,.,植物细胞的脱分化：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。,脱分化的实质和结果分别是什么？,实质是恢复细胞的全能性过程。结果是形成愈伤组织。,植物细胞的再分化：脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化成根或芽等器官的过程。,.,1.在离体的植物器官、组织或细胞脱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,C,反馈练习,.,2.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要（）A.具有完整细胞核的细胞B.离体状态C.导入外源基因D.一定的营养物质和激素,C,.,3、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：,A、脱分化B、去分化,C、再分化D、脱分化或去分化,.,4、下列不能作为植物组织培养的材料是,A、秋海棠的叶B、马铃薯的块茎,C、成熟的花粉D、木质部中的导管细胞,D,.,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？,.,植物体细胞杂交过程示意图,.,1有没有一种温和的去壁方法呢？2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？3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？4如何将杂种细胞培育成杂种植株？,请同学们阅读P36，思考以下几个问题：,.,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,二、植物体细胞杂交技术,细胞融合的基础：,细胞膜的流动性,.,去壁的常用方法：,原生质体融合方法：,.,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、优势和未解决的问题,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障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。,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。,.,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。,可喜成就,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。,.,白菜,甘蓝,白菜甘蓝,.,比较,无性繁殖,细胞全能性,脱分化再分化,保持优良性状繁殖速度快、大规模生产提高经济效益,植物体细胞杂交技术应用了植物组织培养技术,克服不同种生物远源杂交的障碍,去除细胞壁融合形成杂种细胞组织培养,细胞的膜流动性细胞全能性,染色体变异、基因重组,.,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,小结,.,1.为什么“番茄马铃薯”超级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？,主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，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，所以杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯。,P38思考与探究,.,2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。,.,1、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D、尚未培育出属间杂种植物,反馈练习,.,2、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,.,3.植物细胞表现出全能性的必要条件是A.给予适宜的营养和外界条件B.导入其他植物细胞的基因C.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内,.,4、植物体细胞融合完成的标志是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5、用不同种植物的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程。该过程是指A不同植物的精子和卵细胞的融合B不同植物的原生质体的融合C完整的两个体细胞的融合D植物花粉细胞的两两融合,A,B,.,6、右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：,1）步骤是_最常用的方法是_.2）步骤一般常用的化学试剂是_目的是_.3）在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是_，其中步骤相当于_，步骤相当于_,去掉细胞壁分离出有活力的原生质体,酶解法,聚乙二醇（PEG）,诱导原生质体融合,植物组织培养,脱分化,再分化,.,6、右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：,4）植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株。使_能够在新的植物体上有所表现，其根本原因:5）从理论上讲，杂种植株的育性_。若运用传统有性杂交方法能否实现？_。并说明理由：因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于：.,两个亲本的遗传性状,杂种植株获得了双亲的遗传物质,可育,不能,因为不同种生物之间存在生殖隔离,克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围,.,以下待用,.,7.基因型为AaBb的水稻（含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，问：,（1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形