植物的克隆ppt课件

蝴蝶兰属热带气生兰，花形似蝴蝶，因而得名。其花形态美丽，色彩丰富，花期长，在热带兰中有“兰花皇后”之美称，是近年来最受欢迎的洋兰之一。蝴蝶兰是单茎性气生兰，植株极少发育侧芽，且种子极难萌发,对其进行常规性的繁殖，增殖速度很慢。你能想办法快速大量繁殖它吗？,思考：,粮食危机是全球五大危机之一，土地面积减少，粮食产量降低，威胁着人类的生存，你能想办法在现有土地上增产粮食吗?,植物的克隆,植物克隆的技术基础：植物组织培养,1958年,斯图尔德(美)胡萝卜组织培养,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呢？,植物组织培养的理论基础（原理）：细胞的全能性,一、植物细胞的全能性,1.植物细胞全能性：植物体的每个生活细胞都具有遗传上的全能性，因而具有发育成完整植株的潜能。,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。,在生物体内为什么细胞没有表现出全能性,而是分化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.,3.植物细胞全能性表达的条件,离体状态（必要），无菌；有一定的营养物质；植物生长调节剂；一定的外界环境条件（温度，光照）,生物体的绝大多数活细胞含有该生物全部的遗传信息，具有遗传上的全能性，因而都具有发育成完整生物体的潜能。植物细胞和动物的受精卵等细胞能较强地表现这种全能性，而一般情况下高等动物细胞的全能性无法表现,4.全能性的体现,所有的植物生活细胞（即使是已经高度分化的细胞）都具有全能性，通过植物组织培养就可体现全能性,不同种类植物和同种植物的不同基因型个体之间遗传性的差异，全能性的表达程度大不相同,细胞全能性的比较：,受精卵生殖细胞（卵细胞或花药）干细胞体细胞植物细胞动物细胞分化程度低的细胞分化程度高的细胞,、配置（半固体）培养基、获取（消毒的）植物组织、组织培养，获得愈伤组织、诱导新植株形成,二.植物组织培养程序,植物组织培养的培养基,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,植物组织培养的一般程序：,脱分化,愈伤组织：相对没有分化的活的薄壁细胞团组成的新生组织,再分化,调节营养物质、无菌条件和生长调节剂的适当配比,诱导根、芽顶端分生组织,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,根、芽或胚状体,小植株,脱分化,植物激素：细胞分裂素、生长素等,再分化,植物组织培养,植物组织培养条件：,一定的营养物质和植物生长调节剂、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。,植物组织培养的一般程序：,脱分化,通过悬浮培养分散成单细胞,细胞质丰富、液泡小而细胞核大（胚性细胞的特征）,再分化,调节营养物质和生长调节剂的适当配比,包裹人工种皮，形成人工种子,胚状体,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,胚状体,小植株,脱分化,植物激素：细胞分裂素、生长素等,再分化,植物组织培养,单细胞,通过悬浮培养分散成,包以人工种皮，形成人工种子,愈伤组织或创伤组织,产生的愈伤组织细胞与叶细胞在染色体的数目上是否相同？,染色体上所含的遗传物质是否相同？,细胞的形态结构是否相同？,相同,相同,不同,是一种由相对没有分化的活的薄壁细胞团组成的的新生细胞。排列疏松无规则、高度液泡化、无定形态的薄壁细胞,切取,接种,愈伤组织的形成,试管苗的形成,试管苗大规模培养,移栽至土壤,激素水平打破对外源生长物质敏感性下降其他原因,长期培养中细胞全能性下降的原因：,1、深入探讨特定植物细胞全能性的表达条件2、尽量选择性状优良、细胞全能性表达充分的基因型,植物克隆成功的条件：,下列不能作为植物组织培养的材料是：,植物克隆的成就细胞培养和器官培养原生质体培养和植物细胞工程多途径上的植物克隆实践,细胞培养和器官培养：,细胞培养指以单个游离细胞为外植体的离体无菌培养,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,愈伤组织细胞芽和根的分生组织完整植株,愈伤组织细胞单细胞细胞团球形胚心形胚胚状体完整植株,愈伤组织器官（如风信子）,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，甚至是细胞群比如愈伤组织。人们要的可以是植物，也可以是细胞或者是细胞代谢产物,植物组织培养大量生产紫草素,器官发生和形态建成主要是通过平衡的植物激素配比进行调控,激素调控：生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成；当细胞分裂素的效应高于生长素时，主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成。,细胞培养和器官培养意义：受精过程和胚胎发育过程的研究遗传工程的操作培育植物新品种,原生质体培养与植物细胞工程,2、获得原生质体的方法：纤维素酶和果胶酶溶液处理,3、原理：细胞壁主要成分纤维素和果胶,1、原生质体：细胞中有代谢活性的部分，包括质膜、细胞质、细胞核特点：比较容易摄取外来的遗传物质；便于进行细胞融合，形成杂交细胞；与完整细胞一样具有全能性，仍可产生细胞壁，经诱导分化成完整植株,原生质体培养,植物细胞,0.50.6mol/L的甘露醇(较高渗透压),纤维素酶和果胶酶,球型的原生质体,原生质体：植物细胞除去壁后的部分,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,发光树内含有萤火虫的发光基因。,异想天开,发光基因,发光树,如何培育发光树呢？,提取目的基因（发光基因）,目的基因与运载体结合,导入受体细胞（原生质体）,检测发光与否,原生质体培养,白菜,紫甘蓝,白菜甘蓝,“超级植物”,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。,优势：,打破了不同种生物间的生殖隔离限制。即克服远缘杂交不亲和障碍！大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围,植物体细胞杂交,植物细胞杂交,酶解法（纤维素酶、果胶酶）,意义：克服远缘杂交不亲和的障碍，培育出作物新品种。,杂种细胞形成的标志,植物组织培养,融合方法？,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,细胞融合的基础：,细胞膜的流动性,植物细胞工程：培养植物细胞（包括原生质体），借助基因工程方法，将外源遗传物质导入受体细胞（包括原生质体受体）中，或通过细胞融合，显微注射等将不同来源的遗传物质重新组合，再通过对这些转基因细胞或重组细胞进行培养，获得具有特定性状的新植株,多途径的植物克隆实践：p24-25,植物组织培养的应用：,作物脱毒的原因:长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差，而植物的分生区一般不会感染病毒，用分生区的细胞进行组织培养，就能得到大量的脱毒苗。,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,课堂反馈,人工种子,用人工种皮包被体细胞胚，可以制造人工种子解决有些植物结子困难、发芽率低、繁殖困难等问题可以很方便的储藏和运输,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。,植物细胞培养的4种技术,组织培养：脱分化成愈伤组织（簿壁细胞），再分化为植株悬浮细胞培养：愈伤组织在摇床上分散成单个细胞，再发育成胚状体，形成植株原生质体培养：纤维素酶和果胶酶脱壁，获得原生质体。转基因受体、细胞融合、利用全能性诱导为完整植株单倍体培养：花药离体培养,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）若想制作人工种子，应该选用（填编号）。（4）若