人教版高中生物选修三专题2细胞工程--211植物细胞工程的基本技术.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,*,2.1,植物细胞工程,选修,3,现代生物技术专题 专题,2,细胞工程,2.1.1,植物细胞工程的基本技术,细胞工程,1,、什么是细胞工程？,细胞工程是指应用,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：,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（细胞器）,分子,思考,:,按照研究对象分,细胞与组织培养,细胞融合,细胞核移植 等,2,、细胞工程的分类,植物细胞工程,动物细胞工程,按照操作技术分,3.,全能性高低：,受精卵,胚胎干细胞,生殖细胞（卵细胞精子）体细胞,植物细胞,动物细胞,分化程度低的细胞,分化程度高的细胞,具有持续分裂能力的细胞,不分裂的细胞,受精卵全能性最高,4.,全能性表达的条件：,离体、无菌、一定的营养物质、激素和其他外界条件,例题,1.,下列有关细胞全能性的含义，正确的,（）,A,.,每个生物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,C,.,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,C,（,1,）取材与消毒,（,2,）,外植体,接种到,诱导培养基,上,脱分化,（,3,）,愈伤组织,转移到,分化培养基,上,（,4,）分化出,丛芽,、生根（幼苗）,再分化,（,5,）移栽到大田，培养成植株,2,、,植物组织培养技术的流程简图,（,1,）在实验中，“消毒”是如何进行的？,为什么要灭菌和无菌操作？,（,2,）“接种”和“转接”过程培养基有什么不同作用？固体培养基的基本成分是什么？,酒精、次氯酸钠,易污染。一旦污染不但会与培养物争夺营养，且杂菌在生长时会生成大量有害的物质而导致培养物大量死亡,细胞分裂素,/,生长素,比值大是诱导根芽增殖 分化，比例小诱导生根和愈伤组织的形成,固体基本培养基（,MS,）成分：,无机营养成分,：,无机盐离子,有机营养成分：,碳源、氨基酸、维生素、等,生长调节剂：,植物激素（细胞分裂素、生长素、赤霉素）,琼脂,（,3,）在上述实验过程中，“培养”的外界条件是什么？为什么要避光？,培养基条件：,PH,、温度、光照等,在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。（但再分化时需要光，光能使细胞内形成叶绿体、叶绿素，进行光合作用）,3,、过程示意图：,离体的植物器官、组织或细胞,丛芽,脱分化,愈伤组织,再分化,胚状体,植物体,一、植物组织培养,遮光,光照,外植体,诱导培养基,分化培养基,一、植物组织培养,一、植物组织培养技术,4,、相关概念：,（,1,）植物组织培养：,植物组织培养就是指在,无菌和人工的控制,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，再分化成胚状体或丛芽，最终形成,完整的植株。,一、植物组织培养技术,4,、相关概念,:,（,2,）脱分化（又称去分化）：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,未分化细胞,的过程。,（,3,）再分化：由同一种类的细胞经细胞分裂后，逐渐在形态结构和功能上形成,稳定性差异,，产生不同细胞类群的过程。,脱分化的实质和结果分别是什么？,实质,是恢复细胞的全能性过程。,结果是形成愈伤组织。,一、植物组织培养技术,（,5,）愈伤组织：,一些分化的细胞，经过植物激素诱导可以脱分化为具有分生能力的薄壁细胞组织。,细胞特点：,细胞排列疏松无规则，高度液泡化的薄壁细胞。,（,6,）外植体：在植物组织培养过程中，从植物体上被分离下来的，接种在培养基上供培养用的原生质体、细胞、组织、器官等,5,、植物组织培养的意义,:,植物繁殖的新途径等作用。,4,、相关概念,:,影响脱分化和再分化的因素,:,较低,有利于生根,有利于芽的产生,较高,细胞分裂素,生长素,有利于愈伤组织的形成,适中,植物激素,细胞分裂素,生长素,细胞分裂素,生长素,小结：,植物组织培养的过程,外植体,愈伤组织,从芽或胚状体,植物体,脱分化,再分化,（离体的,已分化组织或细胞）,（未分化）,（分化）,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,）,排列疏松、无规则,高度液泡化,无定形状态,薄壁细胞,无叶绿体,不进行光合作用,例题,2,、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,二、植物体细胞杂交技术：,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，这些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。,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？,“Potamato”,植物体细胞杂交技术,1,、过程：,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,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,、去壁的常用方法,：,酶解法（纤维素酶、果胶酶等）,、,原生质体融合方法,：,物理法：离心、振动、电激等,化学法：聚乙二醇（,PEG,）,、细胞融合的基础：,细胞膜的流动性,2,、植物体细胞杂交技术分析,、细胞融合的标志：,形成新的细胞壁,、植物体细胞杂交的基础：,细胞膜的流动性、细胞全能性,细胞核物质的融合,、细胞融合的实质：,原生质体间的融合,、细胞融合的关键：,、杂交细胞是如何发育成一个新的植物体：,植物组织培养,利用电激发将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合,二、植物体细胞杂交技术：,例题,3.,不能人工诱导原生质体融合的方法是：,A,、振动,C,、,PEG,试剂、,B,、电刺激、,D,、重压,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,、优势：,（,与有性杂交方法比较）,克服了不同种生物,远缘杂交不亲和,的障碍，打破生殖隔离,二、植物体细胞杂交技术：,4、未解决的问题：,未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良,5,、意义：,原生质体在一定条件下除了能实现诱导融合外，还能摄入,DNA,质粒、病毒、细菌、细胞器,等外源物质，是细胞工程进行,遗传操作、基因转移,的良好材料。,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。,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，所以马铃薯,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，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。,二、植物体细胞杂交技术：,思考与探究,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。,思考与探究,二、植物体细胞杂交技术：,例题,4,：,絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物，能与石油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀，起到净化污水的作用。为进一步提高对石油污水的净化效果，将絮凝性细菌和石油降解菌融合，构建目的菌株。其流程图如下。,据图回答：,（,1,）溶菌酶的作用是,_,。,（,2,）,PEG,的作用是,_,。,（,3,）经处理后，在再生培养基是哪个，未融合的,A,、,B,难以生长。图中,AB,融合菌能生长和繁殖的原因是,_,。,（,4,）目的菌株的筛选：筛选既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有,_,的培养基上生长的,AB,融合菌，选择效果最好的最为目的菌株。,石油,分解细胞壁,诱导原生质体融合,两亲本失活部位不同，融合后活性部位互补,（,5,）为探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，将目的菌株进行发酵培养，定时取发酵液，加入石油污水中：同时设置,_,为对照组。经搅拌、静置各,3,分钟后，分别测定上层水样的石油浓度,COD,值（,COD,值越高表示有机物污染程度越高）,计算石油去除率和,COD,去除率，结果如下图。,（,6,）目的菌的种群增长曲线是,_,型。在,40,44,小时，发酵液对石油污水的净化效果最好，其原因是,_,。,此期间，目的菌及其产生的絮凝活性高分子化合物的含量高,不加发酵液的石油污水,S,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,比较,植物组织培养,植物体细胞杂交技术,所属范畴,原理,步骤,意义,联系,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,例题,5,：下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是（）,A.,培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调,节渗透压,B.,培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤,组织的生长和分化,C.,离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化,才能形成愈伤组织,D.,同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培,养获得的愈伤组织基因相同,