植物细胞培养技术的应用.ppt

专题复习,第二章细胞工程,宿山高中张兴铭,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。,细胞工程,细胞工程,应用的原理和方法,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,概念,分类,植物细胞工程,研究的目的,研究的水平,动物细胞工程,主要技术,植物体细胞杂交,植物组织培养,动物细胞融合,动物细胞培养,单克隆抗体技术,体细胞克隆,细胞核移植,植物细胞工程技术,动物细胞工程技术,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。,克隆多利羊技术是水平上的技术，培育抗虫棉是水平上的技术。,细胞工程与基因工程相比：,细胞,分子,思考:,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、植物细胞工程,（一）植物组织培养,2、理论基础：,细胞的全能性,1、概念,在无菌和人工控制的条件下,将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工控制的培养基上，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。它是植物细胞工程的主要技术。,细胞的全能性,1什么是细胞的全能性？2为什么细胞具有全能性？3生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？,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。,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，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官。,5.差异（试比较生殖细胞、受精卵、体细胞的全能性）,受精卵的全能性生殖细胞体细胞,细胞的全能性,4.细胞表现出全能性的条件,离体状态有一定营养物质、激素和其他外界条件,1、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卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性,自我评价,C,2、在一个生物体内，细胞没有表现出全能性，原因是（）细胞失去了全能性细胞中的基因部分丢失细胞中的基因选择性表达细胞中的基因变异不同,C,（一）植物组织培养,3、植物组织培养的过程,植物体,根、芽,离体的植物器官组织或细胞,愈伤组织,2、理论基础：,细胞的全能性,脱分化,再分化,1、植物组织培养的概念,4、相关概念,脱分化,概念: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。实质：是恢复细胞的全能性的过程（脱去细胞分化）结果：形成愈伤组织（所以：愈伤组织是脱分化的结果）,愈伤组织：,细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的、无定形状态的具有分生能力薄壁细胞；,再分化：,脱分化生产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的过程。这样经过脱分化和再分化，离体的植物细胞、组织或器官就形成了一个新的植株。,愈伤组织的形成（脱分化）,影响脱分化的一个重要因素是什么呢？,试管苗的形成（再分化）,影响再分化的因素是什么呢？,芽的发生,不定根的发生,（一）植物组织培养,5、植物组织培养的操作过程,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,再分化,植物组织培养,植物细胞表现出全能性的条件有哪些？,细胞离体一定的营养物质、激素和其他外界条件。你认为应当有哪些营养条件？蔗糖（糖类）、维生素、氨基酸-有机营养水、无机盐-无机营养；激素是什么？生长素、细胞分裂素；外界条件是什么？适宜的温度、PH值。,植物细胞、组织培养要想取得成功条件:要求无菌操作。,试管苗大规模培养,实例：非洲紫罗兰的组织培养,外植体,愈伤组织,试管苗,再生植株,植物组织培养的应用：,（1）试管苗的快速繁殖,（2）无病毒植物的培育,（3）提取原料生产药物、杀虫剂,（4）人工种子,（5）转基因植物的培育,作物脱毒（1）材料：无病毒的茎尖、根尖；（2）脱毒苗：切取茎尖进行组织培养获得。,细胞产物的工厂化生产,1.产物的种类：蛋白质，脂肪，糖类，药物，香料，生物碱等。2.技术：植物的组织培养。紫草素是一种名贵的香料，用植物组织培养的方法可以大量生产紫草素，你认为紫草素是从什么中提取出来的？,愈伤组织,胚状体具有生根发芽能力的胚状结构,人工种子,.人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长成小植株的关键部分，请探讨人工种皮中应该具有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？提示：针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。,自我评价,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、下列属于组织培养的是（）A.花药离体培养成单倍体植株B.芽发育成枝条C.根尖分生区发育成成熟区D.利用桑枝条扦插大田并发育成完整植株,自我评价,3、若用“”表示植物组织培养的过程。请回答：（1）表示，能被培养成为的根本原因是（2）表示，其细胞特点是薄壁细胞。,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,排列疏松、无定形、高度液泡化具分生能力的,愈伤组织,自我评价,（二）、植物体细胞杂交,（二）植物体细胞杂交技术,1、概念2、过程,：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。,植物体细胞杂交过程,去掉细胞壁,原生质体融合,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,2、植物体细胞杂交的过程,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,1、去除细胞壁纤维素酶和果胶酶去细胞壁2、诱导原生质体融合,是关键环节根据的原理是:细胞膜的流动性方法:物理离心.振动.电激化学:聚乙二醇(PEG)作诱导剂成功标志是:产生了新的细胞壁,（二）植物体细胞杂交技术,1、概念2、过程3、意义,：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。,克服不同生物远缘杂交的障碍，出现自然界没有的新品种。,4、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。,植物体细胞杂交,应用植物体细胞杂交技术的意义：,克服了有性杂交不亲和的障碍，扩展了可用于杂交的亲本组合范围。,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,自我评价,脱分化,再分化,一、植物组织培养的过程,（离体的,已分化组织或细胞）,（未分化）,（分化）,幼芽或幼根？,条件？,优点？,特点？,繁殖速度快不受季节限制工厂化生产幼苗无毒保持优良性状,适宜温度、光照、pH和无菌环境。无机物、有机物和植物激素（生长素，细胞分裂素等