植物细胞工程专题知识讲座专家讲座

科学家发觉了一株稀有花卉，现在要大面积推广，你认为可采取什么方法？植物组织培养第1页科学家利用菊花花瓣培养菊花第2页

专题2细胞工程第3页

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,标志着一个新生物技术---动物体细胞克隆技术面世,也揭开细胞工程更深层次发展序幕!第4页

细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学原理和方法，经过细胞水平或细胞器水平上操作，按照人们意愿来改变细胞内遗传物质或取得细胞产品一门综合科学技术。什么叫细胞工程？第5页细胞工程应用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意愿来改变细胞内遗传物质或取得细胞产品概念分类植物细胞工程研究目标研究水平动物细胞工程第6页前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术,后者是分子水平上生物技术。克隆多利羊技术是

水平上技术，培育抗虫棉是

水平上技术。细胞分子举例细胞工程和基因工程对比：第7页2.1.植物细胞工程§2.1.1.植物细胞工程基本技术植物组织培养技术植物体细胞杂交技术第8页一、植物组织培养技术

理论基础是什么？详细做法怎样？第9页实例：非洲紫罗兰组织培养第10页植物组织培养技术理论基础是什么？植物细胞含有全能性。细胞全能性概念含有某种生物全部遗传信息任何一个细胞，都含有发育成完整生物体潜能，即每个细胞都含有全能性。为何细胞含有全能性呢？

每个细胞含有发育成完整个体所需全部遗传信息（基因）。第11页为何每个细胞都含有发育成完整个体全部遗传信息呢？

生物体每一个体细胞都是一个受精卵经有丝分裂产生。你认为生物哪种细胞最轻易发育成生物体（全能性最高）？受精卵第12页细胞全能性高低1、受精卵>生殖细胞>体细胞2、植物细胞>动物细胞3、分化程度低>分化程度高4、增殖细胞>不增殖细胞判断：同一个体不一样组织细胞中DNA；RNA、蛋白质呢？

不一样相同第13页思索讨论为何体内细胞没有表现出全能性，而是分化成为不一样组织、器官？

基因在特定空间和时间条件下选择性表示结果。在个体发育不一样时期，生物体不一样部位细胞表示基因是不一样，合成蛋白质也不一样，从而形成了不一样组织和器官。第14页离体植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体脱分化再分化植物组织培养过程第15页愈伤组织：植物一些分化细胞，经过激素诱导，能够脱分化成为一团排列疏松而无规则，高度液泡化、无定形状态含有分生能力薄壁细胞。脱分化：已经分化细胞，经过诱导后，失去其特有结构和功效而变成未分化细胞。第16页再分化：脱分化产生愈伤组织继续进行培养，又能够重新分化成根或芽等器官过程。

这么经过脱分化和再分化，离体植物细胞、组织或器官就形成了一个新植株。

第17页

怎样才能由一块组织经过培养得到一株完整植株,应该怎样操作?胡萝卜组织培养第18页1.植物细胞表现出全能性条件有哪些？细胞离体、一定营养物质、激素和其它外界条件。

你认为培养基中应该有哪些营养条件？蔗糖（糖类）、维生素、水、无机盐等；

应添加激素是什么？生长素、细胞分裂素等；

外界条件是什么？适宜温度、PH值以及适时光照等。第19页2.在植物组培过程中，为何要进行一系列消毒，灭菌，而且要求无菌操作？防止杂菌在上面快速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物生长。你认为杂菌和植物细胞之间有哪些关系？

竞争、寄生。操作中有哪些办法可预防杂菌污染？第20页

胡萝卜根形成层轻易诱导成愈伤组织（此处细胞含有分生能力）；其它部分如叶、花也能培养成小植株，只是稍微困难些。

你能设计试验来验证吗？3、为何切取胡萝卜根形成层，其它部分也能培养成小植株吗？第21页4、为何诱导愈伤组织过程中应避光培养？在有光时，往往轻易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。注意：在诱导愈伤组织再分化成芽，尤其是形成叶时，有在光照条件下进行。你知道为何吗？第22页切取形成层无菌接种诱导愈伤组织形成试管苗形成培养室移栽脱分化再分化5、植物组织培养技术流程图第23页胡萝卜组织培养流程取得大量愈伤组织愈伤组织接种到分化培养基上植物材料消毒接种到诱导培养基诱导出愈伤组织愈伤组织转接到继代培养基上能够不继代培养直接诱导分化完整植株幼苗接种到生根培养基上分化出幼苗移栽到大田若诱导出幼苗同时也同时实现生根,能够省略生根培养第24页依据上述过程，请同学们讨论归纳出组织培养概念。植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体植物器官、组织、细胞，培养在人工配制培养基上，给予适宜培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整植株。第25页离体植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体外植体脱分化（避光）植物激素：细胞分裂素、生长素再分化植物组织培养过程植物组织培养条件：

含有全部营养成份培养基、一定温度、空气、无菌环境、适合PH、适时光照等。第26页你知道吗？当前在植物组织培养中应用培养基普通含有五类成份。请阅读以下相关材料，看看分别属于培养基哪一成份：

材料1普通用蒸馏水或去离子水配制培养基，煮沸过自来水也可利用。植物原生质体组成成份，一切代谢过程介质和溶剂水第27页材料2培养基中包含大量元素和微量元素。大量元素有N、P、K、S、Ca、Mg、Na等，微量元素有Mn、Zn、Cu、B、Mo、Fe等。细胞内一些主要物质组成成份，影响生物体生命活动无机营养物第28页材料3培养基中含有糖、维生素和氨基酸。糖为培养基提供所需要碳源，并有调整渗透压作用。惯用是质量分数为2％－4％蔗糖，有时也加入葡萄糖和果糖等。普通来说，以蔗糖为碳源时，离体双子叶植物根长得很好；而以葡萄糖为碳源时，单子叶植物根长得很好。植物能够利用其它形式碳源有麦芽糖、半乳糖、甘露糖和乳糖，有还能利用淀粉。维生素和氨基酸类主要有硫胺素（维生素B1）、吡哆素（维生素B6）、烟酸（维生素B3）、泛酸（维生素B5）以及甘氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺等。糖类作为主要能源物质，维生素对生长分化有很好促进作用有机营养第29页材料4有时加一些天然有机物，如椰子乳、酵母提取物、玉米胚乳、麦芽浸出物或番茄汁等。它们对愈伤组织诱导和分化往往是有益。对愈伤组织诱导、分化往往有益有机添加物第30页材料5惯用生长素和细胞分裂素，如2，4－D、萘乙酸、吲哚乙酸、吲哚丁酸等用于诱导细胞分裂和根分化。吲哚乙酸易被光和酶氧化分解，所以加入浓度较高，常为1－30mg/L，萘乙酸、2，4－D浓度则以0.1－2mg/L为宜。激动素、6－苄基腺嘌呤、异戊烯基腺嘌呤、玉米素等能够促进细胞分裂和诱导愈伤组织或器官分化不定芽，它们惯用浓度为0.01－1mg/L。在原代培养中，普通都需加入激素类物质，但伴随继代培养次数增加，加入量可逐代降低。离体培养物根芽分化取决于激素间百分比。另外，赤霉素等对刺激培养细胞伸长也含有一定作用。如促进细胞分裂，诱导愈伤组织或器官分化生长调整剂第31页组织培养基成份水无机营养物（大量元素、微量元素）有机营养（碳源、氮源、维生素）有机添加物生长调整剂（生长素、细胞分裂素等）固体培养基：添加琼脂第32页脱分化和再分化培养条件完全一样吗？不完全一样脱分化过程不需要光照、脱分化和再分化过程中所用激素种类和百分比也可能有所不一样等第33页1、以下属于组织培养是（）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★第34页2、相关全能性表述中，不正确是（）

Ａ．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，所以全能性最高Ｂ．生物体内细胞因为分化全能性不能表示Ｃ．卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高Ｄ．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性C★第35页番茄与马铃薯同属茄科植物，但不是同属植物。番茄果实和马铃薯块茎是我们经常食用蔬菜。马铃薯块茎生长在土壤中。

人们曾经有这么一个幻想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆。这个幻想可能实现吗？一个梦想?第36页因为不一样种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统有性杂交方法是不可能做到这一点。于是，这些科学家试图用这两种植物体细胞进行杂交，来实现这一美妙构想。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？为何？第37页1972年卡尔森等经过两个烟草品种之间原生质体融合，取得了第一个体细胞杂种。背景资料1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次取得了番茄和马铃薯属间体细胞杂种——“Potamato”。

当前，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，取得了有价值新品系或育种上有用新材料。第38页1．你认为两个来自不一样植物体细胞完成融合，碰到第一个障碍是什么？2．有没有一个温和去壁方法呢？3．两个原生质体能发生融合，这与细胞膜什么特征相关？4、促进两个原生质体融合方法有哪些？5、可能出现几个原生质体融合结果？6．假如两个起源不一样原生质体发生了融合，融合完成标志是什么？7．怎样将杂种细胞培育成杂种植株？请思索：第39页植物体细胞杂交过程图第40页(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物体细胞杂交过程示意图第41页杂种植株融合原生质体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酶解去壁酶解去壁人工诱导方法？促进融合方法？融合完成标志植物细胞B筛选倍性增加第42页细胞壁：酶解法：纤维素酶、果胶酶诱导融合方法：

物理法：离心、振动、电激等

化学法：聚乙二醇(PEG)等原理：原生质体融合：杂种细胞培养：细胞膜流动性细胞全能性第43页2、概念将不一样种植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体技术。3、结果和未处理问题

结果：克服不一样生物远缘杂交障碍，出现自然界没有新品种。未处理问题：未能让杂种植物按照人们需要表现出亲代优良性状。第44页白菜甘蓝白菜－甘蓝同普通白菜比,白菜—甘蓝杂种植株含有生长周期短、耐热性强和易于贮藏等优点。又相继培育出了：烟草－海岛烟草；胡萝卜－羊角芹等种间、属间杂种植株。第45页为何“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像那样，地上长番茄、地下结马铃薯？

生物基因表示不是孤立，他们之间是相互调控、相互影响，所以马铃薯－番茄杂交植株细胞中即使具备两个物种遗传物质，但这些遗传物质表示受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中遗传物质一样有序表示。第46页植物材料诱导出愈伤组织除去细胞壁，得到原生质体动物胚胎细胞培养融合胚胎细胞培养分裂形成胚胎将胚移植到代孕母子宫中动植物杂交种出生电脉冲融合动物细胞与植物细胞之间能够实现杂交吗？假如理论上可行，请设计出详细试验方案。

第47页1、不能人工诱导原生质体融合方法是（）A、振动B、电激C、PEG试剂D、重压2、植物细胞融合完成标志是（）A、产生新细胞壁B、细胞膜发生融合C、细胞质发生融合D、细胞核发生融合AD第48页所采取技术理论基础植物细胞工程通常采取技术伎俩植物组织培养植物体细胞杂交植物细胞全能性小结第49页2.1.2植物细胞工程的实际应用第50页（1）什么叫植物微型繁殖技术？有什么优点？（2）人们利用植物微型繁殖技术来进行工厂化育苗生产，利用了该技术哪些优点？（3）为何利用植物组织培养可取得脱毒苗？（4）为何要生产人工种子？什么叫人工种子？（5）人工种子有哪些天然种子没有优点？（6）人工种皮中应该含有有效成份是什么？还能够加入什么物质促进胚状体发育？

第51页一、植物繁殖新路径1.微型繁殖(1)微型繁殖技术：快速繁殖优良品种植物组织培养技术。所以，也叫做快速繁殖技术。(2)特点:

保持优良品种遗传特征;高效快速地实现种苗大量繁殖.第52页第53页第54页2.作物脱毒（1）材料：无病毒茎尖；（2）脱毒苗：切取茎尖进行组织培养取得。第55页自然界有些含有主要经济价值植物产生种子过程非常困难，能否利用植物组织培养原理取得含有正常发育能力“人工种子”？第56页(1)人工种子：

以植物组织培养得到胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到种子。3.神奇人工种子

（2）优点：

不受季节限制，不会造成性状改变，方便运输和储备。第57页人造种皮胚状体或不定芽或顶芽或腋芽.人工胚乳或子叶（3）人工种子结构第58页人工种皮中应该含有有效成份是什么