选修三2.1植物细胞工程的基本技术Mrwu.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,*,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,*,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,*,细胞工程,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,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,概念,分类,植物细胞工程,动物细胞工程,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:,2.1,植物细胞工程,2.1.1植物细胞工程的基本技术,植物组织培养,植物组织培养就是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。,植物的组织培养,探究：,1,、为什么已分化的植物组织或细胞能培养成完整植物体？,植物细胞具有全能性。,2、什么是细胞的全能性？,具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点。,在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。,生物的每一个细胞都有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。,4、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？,3、已分化的细胞为什么具有发育成完整个体的潜能？,6.细胞表现全能性的条件有哪些？,离体、营养物质、激素及其它适宜条件。,5、大小：,受精卵,生殖细胞,体细胞,2）,植物细胞动物细胞,3）,1）受精卵的全能性最高,4）分化程度低的细胞分化程度 高的细胞,(1)在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？,防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会和培养物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。,讨论,(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取,含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？,胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。,(3)请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。,模型构建,植物材料,（消毒）,脱分化,无菌接种、诱导,愈伤组织,再分化,诱导,试管苗,移栽到大田,培养成正常植株,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,在一定条件下,植物细胞离体培养能表现,出全能性,趁热打铁：,强调几个概念,：,（1）,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。,（2）,植物细胞的脱分化：,是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。,（3）,脱分化的实质和结果分别是什么？,实质:恢复细胞的全能性过程,结果:形成愈伤组织,（,4）,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。,植物组织培养的,培养基,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：起支持作用,相关激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素,PH,值：,5.0,6.0,外植体,愈伤组织,根、芽,植物体,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,）,无定形状态,薄壁细胞,高度液泡化,排列疏松、无规则,无叶绿体,不进行光合,作用,分化程度低去分化较易,理论基础：,细胞的全能性,反馈练习,1.,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.,未受精的卵发育成雄蜂,A,2.,在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（）,A.,消毒灭菌,B.,适宜的温度,C.,充足的光照,D.,适宜的养料和激素,C,3.,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,C,4、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,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,愈伤组织,番茄与马铃薯同属茄科植物，但不是同,属植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。马铃薯块茎生长在土壤中。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。,这个幻想可能实现吗？,一个梦想?,因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。,于是，科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。,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？为什么？,理想图,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“马铃薯番茄”。,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。,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。,1,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？,2,有没有一种温和的去壁方法呢？,3,为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？,4,如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？,5,如何将杂种细胞培育成杂种植株？,请思考：,利用电激,法,将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合,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,1、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,二、植物体细胞杂交技术,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,涉及的方法,（,1,）,酶解法,去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。,植物细胞,原生质体,（,2,）,人工诱导,两种植物的原生质体融合成杂种细胞。,离心、振动、电刺激,聚乙二醇（,PEG,）处理,（,3,）用,植物组织培养法,培养杂种细胞为杂种植株。,纤维素酶、果胶酶,物理法：,化学法：,植物体细胞杂交,是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。,2、概念,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。,3、意义,在克服不同,种,生物远缘杂交的障碍上，取得了巨大的突破，从而扩大了可用于杂交的亲本组合。,4.未能解决的问题：未能让杂种植物按照人们,的需要表现出亲代的优良性状。,1.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？,主要原因是：,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，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，,所以,杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯。,2.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。,比较,无性繁殖,细胞全能性,脱分化,再分化,保持优良性状,繁殖速度快、大规模生产,提高经济效益,杂交技术应用了组织培养,克服不同种生物远源杂交的障碍,去除细胞壁,融合形成杂种细胞,组织培养,膜流动性,细胞全能性,染色体变异、基因重组,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,生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、价格高等特点，近年在各地发展很快。但是生姜在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%50%。,设计无毒生姜幼苗的培育方案。,请你设计,案例一,如何培育出上结大豆、下结花生的新品种？,请你们讨论后设计,案例二,一,、,植物繁殖的新途径,1.微型繁殖,(1)微型繁殖技术:,(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.,快速繁殖优良品种的,植物组织培养技术,.,2.作物脱毒,(1)材料:无病毒的茎尖,(2)脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得,3.人工种子,(1)特点:,(2)技术:,(3)结构:,后代无性状分离,不受气候,季节和地域限制,植物组织培养.,人工种皮、,胚乳、,胚状体,或,不定芽,或,顶芽,或,腋芽,.,二,、,作物新品种的培育,1.单倍体育种,(1)方法:,(2)优点：,花药的离体培养,秋水仙素诱导,后代都是纯合体，稳定遗传；,明显缩短育种年限,2.突变体的利用,(1)产生:植物组织培养,(2)利用:筛选对人们有利突变体,进而培育新品种,三,、,细胞产物的工厂化生产,1.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.,培育到什么阶段提取？,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,小结,再见,