植物组织培养课件.ppt

,植物细胞工程,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。,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,(,定向改造）,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,核移植,植物细胞工程,动物细胞工程,一、植物组织培养,1,、生物学原理：,细胞的全能性,（一）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,活细胞,都应该具有全能性。,3,、差异：,（,1,）受精卵的全能性,最高,（,2,）受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞的,低。,4,、大小,受精卵胚胎干细胞生殖细胞体细胞,植物细胞动物细胞,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。,(,二,),、,植物组织培养,1,、植物组织培养的条件：,离体的,细胞、组织或器官,适宜的,外界环境条件，如无菌、适宜的温度、湿度、光照等,培养基（,一定的营养物质，,激素,）,2,、植物组织培养的培养基,无机营养成分：无机盐离子,有机营养成分：,含,N,物质：包括维生素和氨基酸,碳源：,2%5%,的蔗糖溶液，调节渗透压,琼脂：起支持作用,激素：生长素，细胞分裂素,PH,值：,5.0,6.0,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、茎尖、嫩芽、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,几个概念：,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。,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，又称去分化。,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。,试管苗大规模培养,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,根、芽,植物体,外植体,脱分化,植物激素：,细胞分裂素、生长素,再分化,植物组织培养的过程,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,PH,、,适时,光照,等。,植物组织培养（试管苗的形成）,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,能力训练：,1,、下列不能作为植物组织培养的材料是：,A,、,秋海棠的叶,B,、,马铃薯的块茎,C,、,成熟的花粉,D,、,木质部中的导管细胞,D,植物细胞工程的实际应用,一,、,植物繁殖的新途径,1.,微型繁殖,(,属无性繁殖,),(1),微型繁殖技术（快速繁殖技术）,:,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,.,2.,培育脱毒作物,(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,二,、,作物新品种的培育,1.,单倍体育种,(1),方法,:,花药的离体培养,(2),优点,:,后代稳定遗传,都是纯合体,;,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,.,植物组织培养大量生产紫草素,现在已有胡萝卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、玉米、水稻、橡胶等几十种植物的人工种子试种成功，但由于成本较高，中国尚未应用于生产。,紫草,紫草素,愈伤组织,4.,神奇的人工种子,(1),特点,:,后代无形状分离,不受气候,季节和地域限制,(2),技术,:,植物组织培养,.,(3),结构,:,人工薄膜胚状体或不定芽或顶芽或腋芽,.,人工种子,植物组织培养的方法，诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状结构，包裹上人造种皮，制成人工种子。,把胚状体包裹在胶囊内形成球状结构。,胶质化合物薄膜,种皮（气体、人工胚乳、机械抗压）,营养成分和植物激素,人工胚乳,胚状体,新植物的幼体,优点：快速繁殖，解决作物繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。固定,杂种优势,。,细胞的全能性,细胞株、细胞系,植物体或组织,培养结果,获得细胞,或细胞分泌蛋白,快速繁殖、培育无病毒植株等,培养目的,葡萄糖、动物血清,蔗糖、植物激素,培养基特有成分,液体培养,基,固体培养基,培养基性质,细胞增殖,原理,动物细胞培养,植物组织培养,比较项目,试一试,1,在生物体内细胞并没有表现出全能性的原因,基因在特定的时间和空间条件下选择性表达，细胞分化为不同的组织、器官。,2,全能性的大小,植物细胞动物细胞,(,动物细胞中的细胞核具有全能性,),受精卵生殖细胞,(,配子、精子、卵细胞,),体细胞,体细胞：分化程度低的分化程度高的,幼嫩的衰老的,细胞分裂能力强的细胞分裂能力弱的,1,概念,利,用植物体的离体器官、组织或细胞，无菌条件下在含有营养物质的培养基上，给予适宜的光照、温度、湿度等环境条件进行人工培养，使其增殖、生长、发育而形成完整的植株。,2,过程,3,原理：植物细胞的全能性,(4),脱分化和再分化的比较,比较内容,脱分化,再分化,过程,外植体,愈伤组织,愈伤组织,幼苗,形成体特点,排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞,有根、芽,需要条件,a.,离体,b.,适宜的营养,c.,生长素和细胞分裂素,a.,离体,b.,适宜的营养,c.,生长素和细胞分裂素,d.,光照,5.,影响脱分化、再分化的因素,影,响脱分化、再分化的重要因素为植物激素。当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈的促进愈伤组织的形成，两者不同浓度的配比在再分化过程中，分别对诱导根或芽的产生起关键作用。当细胞分裂素与生长素的浓度比高时，有利于芽的产生；浓度比低时，有利于根的产生。,6.,植物组织培养与动物细胞培养的比较,技术,内容,项目,植物组织培养,动物细胞培养,原理,细胞的全能性,细胞的增殖,培养基,成分,矿质元素、,蔗糖,、维生素、,植物激素,和有机添加剂,(,如甘氨酸、琼脂等,),，属于固体培养基,葡萄糖,、氨基酸、无机盐、维生素、,动物血清,等，属于液体培养基,取材,较幼嫩的细胞、组织、器官,动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织,培养过程,培养结果,可以获得植株，也可以获得大量细胞,只能获得大量细胞，不能得到生物个体,应用,植物快速繁殖与脱毒植物培养,生产细胞产品,制造人工种子,用于转基因植物的培育,生产生物制品,培养皮肤移植的材料,检测有毒物质,用于生理、病理、药理学的研究,相同点,都需人工条件下的无菌操作,都是合成培养基,都需适宜的温度、,pH,等条件,特别提醒,：,植物组织培养需要生长素和细胞分裂素，其中生长素可诱导愈伤组织生根，细胞分裂素可促进愈伤组织生芽。,在动物细胞的传代培养中，细胞可能癌变。,两种技术手段培养过程中都进行了有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂。,植物组织培养最终产生新个体，体现了细胞的全能性；动物细胞培养产生大量细胞，不形成新个体，故不能体现细胞的全能性。,4,下列有关植物组织培养的叙述中，错误的是,(,),A,花药、胚不能作为组织培养的材料,B,植物细胞具有全能性,C,外植体是指用于培养的离体植物组织或器官,D,外植体可诱导出愈伤组织,【,例,1,】,(2009,上海卷,),回,答下列有关植物组织培养的问题。,(1),用于植物组织培养的植物材料称为,_,。,(2),组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的过程称为,_,。,(3),在再分化阶段所用培养基中，含有植物激素,X,和植物激素,Y,。逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如图所示。据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系：,当植物激素,X,与植物激素,Y,的浓度比等于,1,时，,_,；,_,；,_,。,(4),若植物激素,Y,是生长素，在植物组织培养中其主要作用是,_,；,则植物激素,X,的名称是,_,。,(5),生产上用试管苗保存植物的优良性状，其原因是,_,。,答案：,(1),外,植体,(2),去分化,(,或脱分化,),(3),未分化细胞群经分裂形成愈伤组织,当植物激素,X,与植物激素,Y,的浓度比大于,1,时，未分化细胞群分化形成芽,当植物激素,X,与植物激素,Y,的浓度比小于,1,时，未分化细胞群分化形成根,(4),促进细胞的生长,(,伸长,),、分裂和分化细胞分裂素,(5),组织培养形成试管苗的过程属于无性生殖，后代不发生性状分离,【,知识链接,】,植物组织培养基中的两类激素,细胞分裂素和生长素,生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。生长素主要被用于诱导愈伤组织形成、诱导根的分化和促进细胞伸长生长；细胞分裂素有诱导芽的分化、促进侧芽萌发生长、促进细胞分裂、抑制根的分化等作用。生长素与细胞分裂素的比例决定着愈伤组织发育的方向，如图,1,所示,。,题后反思：,本题易做错第,(3),小题,，,错误的原因是不能正确理解图中所示植物激素,X,的浓度和植物激素,Y,的浓度之间的关系,。,本题实际是命题者有意违背一般人的看图习惯，根据图示植物激素,X,的浓度越高,，,对应于坐标图中的位置应该越向右；植物激素,Y,的浓度越高,，,对应于坐标图中的位置应该越向上。其他类似图形如图,2,、,图,3,所示,。,