《生物选修3》2.1植物细胞工程.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,能否实现呢？,围绕着这些问题，世界各国的科学家早在一个世纪前就开始了漫长的探索历程。并创造出了一项新生物技术,细胞工程,。,白菜甘蓝,多莉绵羊,应用的原理和方法,研究的水平,研究的目的,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,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。,克隆多莉羊技术是,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:,主要技术,植物组织培养,植物体细胞杂交,动物细胞培养,动物细胞融合,单克隆抗体技术,胚胎移植,核移植,植物细胞工程技术,动物细胞工程技术,异种植物细胞,杂种细胞,转基因植物,异种动物细胞,动物细胞群,重组细胞,体细胞细胞核,早期胚胎,受精卵,去核卵细胞,克隆动物,试管婴儿,动物细胞融合,植物体细胞杂交,植物组织培养,动物细胞培养,核移植,胚胎移植,体外受精,细胞工程的发展历程,科技探索之路,思考?,从细胞工程的发展历程中，你受到什么启示？,细胞工程不是凭空而来的，而是经过一代代科学家执着的探索。,科学与技术是相互促进的,科学理论要经过技术才能转化为生产力,2.1植物细胞工程,2.1.1 植物细胞工程的基本技术,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、植物细胞工程的理论基础：,植物细胞的全能性,1、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。,2、原因：,生物体的细胞一般地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,活细胞,都应该具有全能性。,受精卵,生殖细胞,体细胞,3、大小,植物细胞全能性一般比动物细胞强,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？,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。,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,二、植物组织培养技术,植物组织培养的概念,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,愈伤组织和根、芽,，最终形成完整的植株。,科学研究表明，处于离体状态的植物活细胞，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。人工条件下实现的这一过程，就是植物组织培养。,1958年Steward和Reinert用胡萝卜根的愈伤组织诱导成了体细胞胚，并进而获得了完整植株。,植物组织培养的发展简史,实验：胡萝卜的组织培养,切取,形成层,无菌接种,诱导愈伤组织,的形成,试管苗的形成,培养室,移栽,脱分化,再分化,问题（1）、对组织块用什么药品消毒？为什么？,（2）、为什么用带有形成层的组织块？,（3）、培养基成分有什么？,酒精和次氯酸钠 防止杂菌污染,细胞有分裂能力，细胞全能性易表达,水、矿质元素、有机物、植物激素、琼脂,（4）、愈伤组织？,排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团,（5）、脱分化？,由一分化的细胞分裂形成未分化细胞的过程,（6）、再分化？,由未分化的细胞形成一定形态结构功能的细胞的过程,4、植物组织培养的过程简图,植物体,根、芽,离体的植物器,官组织或细胞,愈伤组织,脱分化,再分化,（7）、为什么形成愈伤组织前需要避光培养？,诱导脱分化,5、植物组织培养的条件,（1）离体条件,（2）无菌,（3）营养物质、激素、适宜的温度、PH 氧气等,离体植,物细胞,（外植体）,根、芽（胚状体）,试管苗,愈伤组织,脱分化,再分化,1、过程,植物体,优势？,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,关键词：,外植体、脱分化、再分化、愈伤组织,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、种子、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！,外植体经过一段时间在培养基上生长后，会形成愈伤组织,植物细胞的,脱分化,由高度分化的植物器官、组织或细胞变成未分化的细胞的过程，称脱分化。,愈伤组织,离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种高度液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织。,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官的过程。,胚状体:,具有生根发芽能力的胚状结构,细胞分化:,在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。,请同学们讨论如何实现?,1、定义：,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,三、植物体细胞杂交,2、过程：,杂种细胞,愈伤组织,杂种植株,植物细胞A,植物细胞B,原生质体A,原生质体B,正在融合的原生质体,去细胞壁!,纤维素酶、果胶酶,促融方法?,碰到难题?,物理:离心.振动.电刺激,化学：PEG,再生细胞壁,组织培养,细胞融合,优势？,克服远源杂交不亲和的障碍！,去壁,去壁,纤维素酶果胶酶,原生质体,植物细胞,原生质体融合,离心、振动、电刺激、,聚乙二醇,再生细胞壁,杂种细胞,去分化,愈伤组织,杂种植株,激素,筛选,等量,激素,再分化,植物体细胞杂交,过程示意图,杂种细胞AA,A,A,杂种细胞BB,B,B,A,B,杂种细胞AB,思考：在培养基中有几种细胞？几种融合的细胞？,克服不同生物远缘杂交的障碍，扩大了杂交组合的范围。,3、意义,白菜,甘蓝,白菜 甘蓝,同学们设计一下白菜甘蓝培育过程？,1972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。,背景资料,1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种“Potamato”。,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、小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代，获得了有价值的新品系或育种上有用的新材料。,成果：培育出“番茄马铃薯”杂种植株,未解决问题：尚未让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状,成果和尚未解决的问题：,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,3、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,4、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,B,A,5、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 B、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状 C、将杂种细胞培育成植株 D、尚未培育出属间杂种植物,6、用植物组织培养技术，可以培育或生产出 A、食品添加剂 B、无病毒植物 C、人工种子 D、A、B、C均是,7、不能人工诱导原生质体融合的方法是（）A、振动 B、电剌激 C、PEG试剂 D、重压,7、（2003.江苏）用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以产生愈伤组织，下列叙述错误的是,A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的,B.该愈伤组织的细胞没有全能性,C.该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成,D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构,B,8、（2003.全国理综）甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培育的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的,A.有丝分裂 B.分化,C.减数分裂 D.全能性,C,9.下列属于组织培养的是：（）,A.花粉培养成单倍体植株,B.芽发育成枝条,C.根尖分生区发育成成熟区,D.种子发育成植株,10.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要（）,A.具有完整细胞核的细胞,B.离体状态,C.导入外源基因,D.一定的营养物质和激素,A,C,11、下图为用细胞杂交方法培育番茄薯的过程图，请据图回答：,番茄细胞,马铃薯细胞,番茄马铃薯细胞,杂种植物幼苗,1,2,（1）过程1叫_技术；过程2叫_技术；,过程1之前进行_的处理。,（2）番茄马铃薯能相互嫁接，但进行有性杂交却无法获得种子，这是因为二者存在着_现象。,（3）用这种方法进行杂交的最大优点是,_。,细胞融合,植物组织培养,去除细胞壁,生殖隔离,克服了远源杂交不亲和的障碍，能获得种间杂种,