21植物细胞工程课件usr

1、专题,2,细胞工程,1996,年,7,月,5,日,世界上第一只体细胞克隆动物,克,隆羊,多利,诞生于英国,标志着一种新的生物技术,动,物体细胞克隆技术面世,也揭开细胞工程更深层次发,展的序幕,什么叫细胞工程,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,概念,细,胞,工,程,分类,细胞生物学和分,应用的原理和方法,子生物学,细胞整体水平,操作的水平,或细胞器水平,研究的目的,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,植物细胞工程,动物细胞工程,细胞工程,植

2、,物,细,胞,工,程,所采用技术,的理论基础,植物细胞的全能性,通常采用的,技,术,手,段,植物组织培养,植物体细胞杂交,2.1.1,植物细胞工程的基本技术,一、细胞的全能性,1,概念,生物体的细胞具有使后代细胞形成,完整个体的潜能，细胞的这种特性叫细胞,的全能性,2,原因,受精卵,有丝分裂,个体,全部基因,生物体的每一个细胞都具有生物的,全部遗传物质,3,全能性的程度,1,受精卵的全能性,最高,2,受精卵,生殖细胞,体细胞,3,植物细胞动物细胞,4,分化程度低的细胞分化程度高的细胞,4,体内细胞未表现全能性的原因,基因选择性表达的结果,5,全能性表达的条件,内因,离体,细胞、组织或器官,外因

3、,1,适宜的外界环境条件,例如无菌、适宜的温度、湿度、光照等,2,培养基,一定的营养物质，激素,怎样才能由一块组织通过培养得到,一株完整植株,应该如何操作,二、植物组织培养,1,植物组织培养的概念,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,2,理论基础,植物细胞的全能性,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

4、：起支持作用,激素：生长素，细胞分裂素,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,试,管,苗,大,规,模,培,养,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,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,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

5、间在培养基上生长后,会形成愈伤组织,植物组织培养的过程,离体的植物器官、组织或细胞,脱分化（又叫去分化,愈伤组织,排列疏松，高度液泡化的薄壁细胞,胚状体,试管植物,再分化,再分化,愈伤组织,胡萝卜,单个细胞,外植体,胚状体、根或芽等器官,脱分化,植物体,试管苗,条件,离体,一定的营养物质和激素,生长素,细胞分裂素,适宜的条件,无菌、适宜的温度,pH,光照等,植物组织培养过程,外植体,离体的植物器官、组织或细胞,A,脱分化,愈伤组织,植物激素,细胞分裂素、生长素,B,再分化,根、芽,1,A,过程进行有丝分裂,2,B,过程进行有丝分裂同时,也进行分化,3,A,不需光照，而,B,需光,照，叶绿素的合

6、成需光照,植物体,三、植物体细胞杂交技术,利用电激发将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合,三、植物体细胞杂交技术（重点,理解,1,概念,主要：原生质体融合,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,结果,2,原理,细胞膜的流动性,和,细胞全能性,三、植物体细胞杂交技术,你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合,遇到的第一个障碍是什么,去细胞壁,有没有一种温和的去壁方法呢,酶解法,三、植物体细胞杂交技术,3,过程,1,去壁的常用方法,酶解法（纤维素酶、果胶酶等,2,原生质体融合方法,物理法：离心、振动、电激等,化学法：聚乙二醇,PEG,二、植物

7、,体细胞杂交,无性生殖,3,过程,植物细胞,A,植物细胞,B,去,壁,原生质体,A,原生质体,B,植物细胞,A,原生质体,A,去壁,酶解法,纤维素酶,植物细胞,B,和果胶酶,原生质体,B,物化法,融合的原,诱导,融合,生质体,融合的原生质体,再生壁,再生壁,杂种细胞,脱分化,再分化,原生质体：植物细胞去掉细胞壁的部分,脱分化,诱导融合：物理法（离心、振动,愈伤组织,电激,化学法,PEG,聚乙二醇,再分化,杂种植株,植物体细胞杂交,过程示意图,1,2,1,5,4,意义,克服了,远源杂交不亲和性,的障碍,扩展了,用于杂交,的亲本范围,3,4,三、植物体细胞杂交技术,植物细胞的融合,马,铃,薯,细,

8、胞,植物组织培养,原,生,质,体,融,合,去,壁,壁,再,标志：成功融合,生,出,细,脱,再,胞,分,分,化,化,人工诱,导,番,茄,细,胞,原,生,质,体,杂,种,细,胞,愈,伤,组,织,杂,种,植,株,三、植物体细胞杂交技术,白,菜,甘,蓝,白菜甘蓝,白菜甘蓝”同普通白菜相比，具有生长期,短、耐热性强和易于贮藏等优点,5,未解决问题,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,原因,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

9、马铃薯或番茄植,株中的遗传物质一样有序表达,巩固练习,1,植物体细胞融合完成的标志是,A,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,2,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,B,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,3,右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答,去掉细胞壁分离出有,1,步骤是,_,活力的原生质体,_,酶解法,最常用的方法是,_,2,步骤一般常用的化学试剂是,聚乙二醇,PEG,_,诱导原生质体融合,目的是,_,3,在利用杂种细胞培育成为

10、杂种,植株的过程中，运用的技术手段,植物组织培养,其中步骤相,是,_,脱分化,步骤相当于,_,再分化,当于,_,酶解法（纤维,素酶、果胶酶,等,回顾、植物体细胞杂交基本过程,植物细胞的融合,方法,融合,完成,的,标志,植物组织培养,植物细胞,A,去,壁,原生质体,A,原生质体,B,去,壁,人,工,诱,导,融合的,原生质,体,AB,杂种,细胞,脱,再,AB,分,生,出,细,胞,壁,化,愈,伤,组,织,再,分,化,杂,种,植,株,植物细胞,B,促进融合,的方法,物理法：离心、振动、电刺激等,化学法：聚乙二醇,PEG,即时应用,1,在下列选项中，不需要采用植物组织培养技,术的是,A,A,利用秋水仙素

11、处理萌发的种子或幼苗，获得,多倍体植株,B,利用花药离体培养得到单倍体植株,C,利用基因工程培养抗棉铃虫的棉花植株,D,利用细胞工程培养“番茄,马铃薯”杂种植,株,问题,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,异想天开,本节课内容小结,1,细胞全能性,的概念、全能性大小的比较,2,植物组织培养,的概念、原理、过程,3,植物组织培养实验,所需的条件：离体、无菌、培养,基,环境条件,4,植物体细胞杂交,的概念、原理、过程,1,2011,连云港模拟,植物组织培养

12、的过程可以归纳为,脱分化,再分化,对此叙述有错误的是,A,的再分化过程中，当细胞分裂素与生长素的浓,度比低时，有利于根的生成,B,植物组织培养所依据的原理是细胞的全能性,C,过程指植物的营养生长和生殖生长阶段,D,包裹上人造种皮可获得人工种子,解析,只有将离体植物细胞或组织培养成具有生根发芽,能力的胚状结构，再包上人造种皮，才能得到人工种子，而,是未分化的愈伤组织，不具有生根发芽能力，只有在分化,培养基上培养后，才能用于制造人工种子,答案,D,2,2011,苏北四市调研,下图为白菜与甘蓝体细胞杂交育成白菜,甘,蓝杂种植株的示意图。请据此回答,1,图中过程用到的酶是,_,作用的结果是获得,_,2

13、,在过程中，常用的化学诱导剂是,_,若在容器中放置若干,a,b,诱导完成且假设所有细胞发生了融合,只考虑细胞两两融合,然后经过程，形成的,d,细胞的类型有,_,种，从中选出,_,进行培养,3,图中过程是,_,过程合称,_,技术,答案,1,纤维素酶和果胶酶,具有活力,原生质体,2,聚乙,二醇,PEG,3,杂种细胞,3,脱分化,植物组织培养,答案,1,脱分化,再分化,2,植物激素,或植物激素类似物,无菌,3,能保持亲本的优良性状；培养周期短，繁殖,2011,泰州模拟,我国植物学家将名,效率高；能培育无病毒植株,4,愈伤组织,贵兰花的茎尖细胞放在培养基中进行培养,最终发育成完整的新植株。下图是细胞培

14、,5,单倍体育种,缩短育种年限，培育的品种一,养形成兰花植株示意图，请据图分析回答,定是纯种,1,过程和分别表示,_,和,_,2,在培养过程中，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素及氨基酸外,还需要在培养基中加入,_,同时，在培养过程中，除,必需的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过,程必须保证,_,3,从育种的角度看，植物组织培养与有性生殖相比，优势主要有,列举,2,条,_,4,植物组织培养的过程中，可以对,_,进行化学或物理的诱变处,理，促使其发生突变，再通过诱导分化形成植株，从中选育出优良品,种,5,若将兰花的茎尖细胞换成兰花的花粉粒经组织培养形成植株，这种育,种方法称为

15、,_,其优点是,_,答案,1,脱分化,再分化,2,植物激素,或植物激素类似物,无菌,3,能保持亲本的优良性状；培养周期短，繁殖效率高；能,培育无病毒植株,4,愈伤组织,5,单倍体育种,缩短育种年限，培育的品种一定是纯种,1,微型繁殖，实际上是一种无性繁殖，能保持亲本的一切,优良性状，这项技术只运用了植物组织培养，因此该过程,只涉及有丝分裂，不涉及减数分裂,2,微型繁殖具有选材少，培养周期短，繁殖率高，便于自,动化管理等优点，有利于进行工厂化培养,3,作物脱毒，人工种子中的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽,的获得采用的技术还是微型繁殖,答案,1,纤维素酶、果胶酶,2)PEG,聚乙二醇,3,高尔基体,细胞分裂素和生长素,同时具有,两个亲本的特性,具有双亲细胞的全部遗,2011,扬州模拟,如图为植物体细,传物质,胞杂交流程图，请回答下列问题,4,存在生殖隔离,远缘杂交不亲和,5,可育，因为马铃薯和番茄这两种植物各自都,是可育的，杂种植株也可正常进行减数分,裂，产生配子并能受精形成种子,6,六,1,制备原生质体时，常用的酶是,_,2,诱导原生质体