2.1植物细胞工程PPT学习教案

1、会计学12.1植物细胞工程植物细胞工程PPT课件课件 番茄与马铃薯同属茄科植物，但不是同属番茄与马铃薯同属茄科植物，但不是同属的植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们的植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。马铃薯的块茎生长在土壤经常食用的蔬菜。马铃薯的块茎生长在土壤中。中。 人们曾经有这样一个幻想：让一株植株人们曾经有这样一个幻想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆。这个幻地上部分结番茄，地下部分长土豆。这个幻想可能实现吗？想可能实现吗？第1页/共37页细胞工程细胞工程 指应用指应用细胞生物学和分子生物学细胞生物学和分子生物学的原理的原理和方法，通过某种和方法，通过某种工程学

2、手段工程学手段，在，在细胞整体水细胞整体水平或细胞器水平平或细胞器水平上，按照人们的意愿来上，按照人们的意愿来改变细改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科的一门综合科学技术。学技术。 第2页/共37页细细胞胞工工程程应用的原理和方法应用的原理和方法研究的水平研究的水平研究的目的研究的目的细胞生物学和分子生物学细胞生物学和分子生物学细胞整体水平细胞整体水平或细胞器水平或细胞器水平按照人们的意愿来按照人们的意愿来改变细胞内的遗传改变细胞内的遗传物质或获得细胞产物质或获得细胞产品品概念概念分类分类植物细胞工植物细胞工程程动物细胞工动物细胞工程程理论基础理论基础细胞

3、的细胞的全能性全能性第3页/共37页主主要要技技术术植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂植物体细胞杂交交动物细胞培养动物细胞培养动物细胞融合动物细胞融合单克隆抗体技单克隆抗体技术术胚胎移植胚胎移植核移植核移植植植物物细细胞胞工工程程技技术术动动物物细细胞胞工工程程技技术术第4页/共37页异种异种植物植物细胞细胞杂种细杂种细胞胞转基因转基因植物植物异种异种动物动物细胞细胞动物动物细胞细胞群群重组细胞重组细胞体细体细胞细胞细胞核胞核早期胚胎早期胚胎受精受精卵卵去核去核卵细卵细胞胞克隆动克隆动物物试管婴试管婴儿儿动物细胞融合动物细胞融合植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物组植物组织培养织培养动物细胞培养

4、动物细胞培养核移植核移植胚胎移植胚胎移植体外体外受精受精第5页/共37页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 植物组织培养植物组织培养 植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物细胞的全能植物细胞的全能性性第6页/共37页（一）（一） 细胞的全能性细胞的全能性1、定义：、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。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：、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

5、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活细胞都应该具有全能性。都应该具有全能性。 3、差异：、差异： （1 1） 受精卵的全能性受精卵的全能性最高最高 （2 2） 受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞的受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞的低。低。 植物细胞的全能植物细胞的全能性性受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞4、大小、大小第7页/共37页例一：非洲爪蟾实验例一：非洲爪蟾实验突变型蝌蚪肠上皮细胞突变型蝌蚪肠上皮细胞 野生型未受精卵细胞野生型未受精卵细胞 紫外线破坏细胞核紫外线破坏细胞核 取出细胞核取出细胞核 无核的未受精卵无核的未受精卵 （含有一个

6、核仁（含有一个核仁） “重组细胞重组细胞” 囊胚囊胚 囊胚囊胚 蝌蝌蚪蚪 成蛙（细胞核含一个核仁）成蛙（细胞核含一个核仁） 移入移入发育发育发育发育发育发育已经分化的动物细胞可以发育成为一个动物体已经分化的动物细胞可以发育成为一个动物体5.细胞表现出全能性的条件细胞表现出全能性的条件离体状态离体状态有一定营养物质、激素和其他外界条件有一定营养物质、激素和其他外界条件第8页/共37页蜜蜂（蜜蜂（2N=32） 减数分裂减数分裂卵细胞卵细胞(N=16) 发育发育雄蜂雄蜂(N=16)卵细胞可以直接发育成为一个新个体卵细胞可以直接发育成为一个新个体例二：例二：第9页/共37页 思考讨论：为什么体内细胞没

7、有表现出思考讨论：为什么体内细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官全能性，而是分化成为不同的组织、器官？ 基因在特定空间和时间条件下选择性表达的结基因在特定空间和时间条件下选择性表达的结果。在个体发育的不同时期，生物体不同部位果。在个体发育的不同时期，生物体不同部位的细胞表达的基因是不同的，合成的蛋白质也的细胞表达的基因是不同的，合成的蛋白质也不一样，从而形成了不同的组织和器官。不一样，从而形成了不同的组织和器官。第10页/共37页5、例题辨析：、例题辨析： 下列有关细胞全能性的含义，正确的是：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、每个生物

8、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、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、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 第11页/共37页 Schwann Schwann在在1839 1839 年明确的指出：年明确的指出：“如果具如果具有与有机体内一样的条件时，每个细胞应该可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以独立生活和发展”。

9、 德国著名植物学家德国著名植物学家G.HaberlandtG.Haberlandt在细胞学在细胞学说的基础上于说的基础上于19021902年提出了细胞全能性学说。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，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。培养使单个细胞发育成为一个新个体。第12页/共37页植物组织培养关键词：关键词：外植体、脱分化、再分化、愈伤组织外植体、脱分化、再分化、愈伤

10、组织细胞离体、一定的营养物细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件质、激素和其他外界条件必要条件：必要条件：第13页/共37页第14页/共37页第15页/共37页试管苗大规模培养第16页/共37页第17页/共37页过程过程离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽植物体植物体外植体外植体脱分化脱分化植物激素：植物激素：细胞分裂素、生长素细胞分裂素、生长素再分化再分化植物组织培养植物组织培养条件植物组织培养条件： 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PHPH、适时光照等。

11、、适时光照等。第18页/共37页 1972 1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间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原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。19781978年梅尔彻斯年梅尔彻斯(Melchers)(Melchers)等首次获得等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种“PotamatoPotamato”。 目前，已得到栽培烟草与野生烟草、栽培目前，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、小麦与鹅冠草等细胞杂

12、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。有价值的新品系或育种上有用的新材料。 第19页/共37页（三）（三） 植物体细胞杂交植物体细胞杂交1 1、定义：、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。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 2、优势：、优势：（与有性杂交方与有性杂交方法比较）法比较） 打破了不同种生物间的生殖隔离限制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。，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。第20页/共37页去壁去壁去壁去壁纤维素酶纤维素酶果

13、胶酶果胶酶原原生生质质体体植物细胞植物细胞原生质体融合原生质体融合离心、离心、振动、振动、电刺激电刺激、聚乙二聚乙二醇醇再生细胞壁再生细胞壁杂种细胞杂种细胞去去分分化化愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株激素激素筛选筛选等量等量激素激素再分再分化化植物体细胞杂交植物体细胞杂交第21页/共37页植物植物A A细胞细胞植物植物B B细胞细胞去去壁壁原生质体原生质体A A原生质体原生质体B B原生质体融合原生质体融合融合融合体体再生再生壁壁杂种细杂种细胞胞细胞分裂细胞分裂愈伤组织愈伤组织杂种植杂种植株株去壁的常用方法：去壁的常用方法：酶解法（纤维素酶、果胶酶等）酶解法（纤维素酶、果胶酶等） 原生质体融合

14、方法原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等物理法：离心、振动、电刺激等 化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEGPEG） 植物体细胞杂交植物体细胞杂交第22页/共37页制备原生质体制备原生质体：酶解法去掉细胞壁：酶解法去掉细胞壁 诱导融会诱导融会 新的原生质体新的原生质体 生出细胞壁生出细胞壁 杂种细胞杂种细胞 组织培养组织培养 杂种植株杂种植株意义：克服远缘杂交不亲和的障碍、培育新品种意义：克服远缘杂交不亲和的障碍、培育新品种第23页/共37页的组织。的组织。第24页/共37页 植物细胞的脱分化：由高度分化的植物植物细胞的脱分化：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程器

15、官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。，又称去分化。 植物细胞的再分化：脱分化产生的愈伤植物细胞的再分化：脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。官的过程。第25页/共37页1、当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组、当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时，下列有可能使其表现出全织而处于离体状态时，下列有可能使其表现出全能性，发育成完整的植株的是（能性，发育成完整的植株的是（ ） A、细胞分裂素、细胞分裂素 B、生长素、生长素 C、一定的营养、一定的营养物质物质 D、以上三者均是、以上三者均是 2、细胞工程是一

16、门综合科学技术。下列哪项技术、细胞工程是一门综合科学技术。下列哪项技术不属于细胞工程（不属于细胞工程（ ） A、有性杂交、有性杂交 B、体细胞杂交、体细胞杂交 C、组织培养、组织培养 D、细胞核移植、细胞核移植3、在生物体的所有细胞中，全能性最高的是、在生物体的所有细胞中，全能性最高的是 A、卵细胞、卵细胞 B、植物花粉、植物花粉 C、体细胞、体细胞 D、受精卵、受精卵巩固练习第26页/共37页4、在生物体内、在生物体内 ，细胞没有表现出全能性，而是，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（分化为不同的组织、器官，是因为（ ） A、细胞丧失了全能性、细胞丧失了全能性B、基因的

17、表达有选择性、基因的表达有选择性 C、不同的细胞内基因不完全相同、不同的细胞内基因不完全相同 D、在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了、在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化变化5、植物体细胞杂交尚未解决的问题是（、植物体细胞杂交尚未解决的问题是（ ） A、去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体、去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体 B、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状性状 C、将杂种细胞培育成植株、将杂种细胞培育成植株 D、尚未培育出属间杂种植物、尚未培育出属间杂种植物第27页/共37页6、用植物组织培养技术，可以培育或生产出、用植物

18、组织培养技术，可以培育或生产出 A、食品添加剂、食品添加剂 B、无病毒植物、无病毒植物 C、人工种子、人工种子 D、A、B、C均是均是7、不能人工诱导原生质体融合的方法是（、不能人工诱导原生质体融合的方法是（ ） A、振动、振动 B、电剌激、电剌激 C、PEG试剂试剂 D、重压、重压8、能剌激愈伤组织形成的激素是、能剌激愈伤组织形成的激素是 （ ） A、细胞分裂素、细胞分裂素 B、赤霉素、赤霉素 C、生长素和赤霉素、生长素和赤霉素 D、细胞分裂素和乙烯、细胞分裂素和乙烯第28页/共37页第29页/共37页1.微型繁殖 (1)微型繁殖技术:快速繁殖优良品种的植物组织培养技术. (2)特点: 保持优良品种的遗传特性; 高效快速地实现种苗的大量繁殖.第30页/共37页第31页/共37页2.作物脱毒 (1)