植物细胞工程.ppt

专题2 细胞工程专题专题2 2 细胞工程细胞工程 细胞工程是指应用细胞细胞工程是指应用细胞细胞工程是指应用细胞细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的生物学和分子生物学的生物学和分子生物学的生物学和分子生物学的原理和方法原理和方法原理和方法原理和方法，通过，通过，通过，通过 或或或或细胞器水平细胞器水平细胞器水平细胞器水平上的操作，上的操作，上的操作，上的操作，按照人们的意愿来按照人们的意愿来按照人们的意愿来按照人们的意愿来改变改变改变改变细胞内的细胞内的细胞内的细胞内的遗传物质遗传物质遗传物质遗传物质或或或或获得细胞获得细胞获得细胞获得细胞产品产品产品产品的一门综合科学技术。的一门综合科学技术。的一门综合科学技术。的一门综合科学技术。按操作按操作对象分对象分植物细胞工程植物细胞工程动物细胞工程动物细胞工程研究的水平研究的水平研究的水平研究的水平研究的研究的研究的研究的目的目的目的目的细胞水平细胞水平细胞水平细胞水平一、概念细细胞胞工工程程应用的原理和方法应用的原理和方法研究的水平研究的水平研究的目的研究的目的细胞生物学和细胞生物学和分子生物学分子生物学细胞整体水平细胞整体水平或细胞器水平或细胞器水平按照人们的意愿来改按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质变细胞内的遗传物质或获得细胞产品或获得细胞产品概念概念分类分类植物细胞工程植物细胞工程动物细胞工程动物细胞工程理论基础理论基础细胞的细胞的全能性全能性前者前者是是细胞细胞水平或水平或细胞细胞器水平上生物技器水平上生物技术术,后者后者是是分子分子水平上的生物技术。水平上的生物技术。克隆多莉羊技术是克隆多莉羊技术是 水平上的技术，水平上的技术，培育抗虫棉是培育抗虫棉是 水平上的技术。水平上的技术。细胞工程与基因工程相比：细胞工程与基因工程相比：细细胞胞分分分分子子子子思考思考:2.1 2.1 植物细胞工程植物细胞工程植物细胞工程技术常用的技术手段：植物细胞工程技术常用的技术手段：植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物细胞工程理论基础：植物细胞工程理论基础：植物细胞的全能性植物细胞的全能性植物细胞全能性和细胞膜的流动性植物细胞全能性和细胞膜的流动性植物组织培养植物组织培养1、原理原理：细胞的全能性细胞的全能性2.1植物细胞工程植物细胞工程植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植物组织培养植物组织培养利用菊花花瓣微型繁殖培养的菊花利用菊花花瓣微型繁殖培养的菊花探究：探究：1 1、为什么植物的一个花瓣就可以培、为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？育出完整的植株呢？植物细胞具有全能性。植物细胞具有全能性。2 2、什么是细胞的全能性？、什么是细胞的全能性？二植物细胞工程的基本技术二植物细胞工程的基本技术一）细胞的全能性细胞的全能性 1 1、概念：、概念：生物体的细胞具有使后代细胞形成生物体的细胞具有使后代细胞形成生物体的细胞具有使后代细胞形成生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。完整个体的潜能。完整个体的潜能。完整个体的潜能。2 2、原因：受精卵、原因：受精卵有丝分裂体细胞含全套遗传基因3 3、全能性的程度、全能性的程度、全能性的程度、全能性的程度（1 1）受精卵的全能性受精卵的全能性最高最高 受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞（2）植物细胞动物细胞植物细胞动物细胞（3）4、形成不同组织、器官原因：基因选择性表达5 5、条件：、条件：（1 1）离体状态，）离体状态，）离体状态，）离体状态，（2 2）完全营养物质、）完全营养物质、）完全营养物质、）完全营养物质、激素激素激素激素 探究：探究：2 2、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分、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？化成不同的组织器官？3 3、为何已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能？、为何已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能？1、表现全能性的条件有哪些？表现全能性的条件有哪些？离体、提供营养物质、激素及其它适宜条件。离体、提供营养物质、激素及其它适宜条件。在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。的结果。生物体的每一个细胞都含本物种的全套遗传物质，生物体的每一个细胞都含本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。都有发育成完整个体的全套基因。三植物组织培养技术三植物组织培养技术(重点重点 理解理解 )uu1 1 1 1、概念：、概念：、概念：、概念：在在在在无菌无菌无菌无菌和人工控制条件下，将和人工控制条件下，将和人工控制条件下，将和人工控制条件下，将离体离体离体离体的的的的植物器官、组织、细胞植物器官、组织、细胞植物器官、组织、细胞植物器官、组织、细胞，培养，培养，培养，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件条件条件条件，诱导其产生愈伤组织、，诱导其产生愈伤组织、，诱导其产生愈伤组织、，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。丛芽，最终形成完整的植株。丛芽，最终形成完整的植株。丛芽，最终形成完整的植株。uu2 2 2 2、原理：、原理：、原理：、原理：植物细胞的全能性植物细胞的全能性植物细胞的全能性植物细胞的全能性u3 3 3 3、过程：、过程：、过程：、过程：外植体外植体外植体外植体 愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织 根、芽根、芽根、芽根、芽 植物体植物体植物体植物体再分化脱分化也叫：外植体如：茎尖、根尖 适宜的温度、PH值、养料、激素、充足氧气条件避光避光需光需光需光需光无细胞分裂、分化能力 特点：具分裂、分化能力，既具全能性（主要）特点：具分裂、分化能力，既具全能性（主要）无定形状态、高度液泡化、排列疏松、无规则、无定形状态、高度液泡化、排列疏松、无规则、无叶绿体无叶绿体,不进行光合作用不进行光合作用 植物组织培养的基本过程植物组织培养的基本过程外植体外植体 愈伤组织愈伤组织 胚状体胚状体已分化出根、芽已分化出根、芽分化程度降低，分分化程度降低，分裂能力增强裂能力增强重新分化出组织器重新分化出组织器官的过程（官的过程（细胞分细胞分裂素、生长素裂素、生长素）细胞分化程度与细胞分裂能力呈负相关细胞分化程度与细胞分裂能力呈负相关脱分化脱分化遮光遮光再分化再分化光照光照12345再分化再分化(愈伤组织愈伤组织)植植物物组组织织培培养养6脱分化脱分化应该掌握的几个概念：应该掌握的几个概念：1 1愈伤组织：愈伤组织：离体的植物器离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形时间以后，通过细胞分裂，形成一种成一种a a高度液泡化、高度液泡化、b b无定形无定形状态状态薄壁细胞薄壁细胞组成的组成的c c排列疏排列疏松无规则的组织松无规则的组织。植物细胞的植物细胞的脱分化脱分化：由高度分化的植物器官、：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去去分化分化。脱分化的实质和结果分别是什么？脱分化的实质和结果分别是什么？实质实质是恢复细胞的全能性过程。是恢复细胞的全能性过程。结果结果是形成愈伤组织。是形成愈伤组织。植物细胞的植物细胞的再分化再分化：脱分化产生的愈伤组织在：脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化成根或芽等器官的过程。培养过程中重新分化成根或芽等器官的过程。获取获取外植体外植体无菌接种无菌接种诱导愈伤组织诱导愈伤组织的形成的形成试管苗的形成试管苗的形成扩大培养扩大培养移栽移栽脱分化脱分化再分化再分化请根据上面的实验过程，概括出植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。物组织培养技术的流程简图。植物材料植物材料植物材料植物材料（消毒）（消毒）（消毒）（消毒）脱分化脱分化脱分化脱分化 无菌接种、诱导无菌接种、诱导无菌接种、诱导无菌接种、诱导 愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织 再分再分再分再分化化化化 诱导诱导诱导诱导 试管苗试管苗试管苗试管苗 移栽到大田移栽到大田移栽到大田移栽到大田 培养成正常植株培养成正常植株培养成正常植株培养成正常植株(1)(1)在组织培养实验中，为什么要强调在组织培养实验中，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，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，导致培养物迅中会产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。速死亡。合作学习合作学习(2)(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切在本实验中，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，（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？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）胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。愈伤组织比较困难。1 1 下列植物细胞全能性最高的是（下列植物细胞全能性最高的是（）A.A.形成层细胞形成层细胞 B.B.韧皮部细胞韧皮部细胞 C.C.木质部细胞木质部细胞 D.D.叶肉细胞叶肉细胞2 2 下列细胞全能性最高的是（下列细胞全能性最高的是（）A A植物的卵细胞植物的卵细胞B B植物的精子细胞植物的精子细胞C C被子植物的受精卵被子植物的受精卵D D被子植物的的叶肉细胞被子植物的的叶肉细胞AC3 3.在生物体内，细胞没有表现出全能性，在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为而是分化为不同的组织、器官，是因为 （）A A、细胞的基因丧失了全能性、细胞的基因丧失了全能性 B B、基因在特定时间和空间条件下选择性、基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果表达的结果 C C、不同的细胞内基因不完全相同、不同的细胞内基因不完全相同 D D、在个体发育的不同时期，细胞内的基、在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化因发生了变化 B依据学过的知识和实验过程思考回答：依据学过的知识和实验过程思考回答：2 2、决定植物脱分化、再分化的关键因素是、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？什么？植物激素的种类和比植物激素的种类和比例例1 1、离体的器官、组织或细胞，如果不进行、离体的器官、组织或细胞，如果不进行脱分化处理能否培养成完整的植物体？脱分化处理能否培养成完整的植物体？不能，因为细胞已经分化，失去了分裂能力。不能，因为细胞已经分化，失去了分裂能力。不进行脱分化处理就不能形成愈伤组织不进行脱分化处理就不能形成愈伤组织生长素：细胞分裂素的比例生长素：细胞分裂素的比例大于大于1-促进根形成促进根形成小于小于1-促进芽的形成促进芽的形成等于等于1-愈伤组织不分化愈伤组织不分化 3 3、为什么诱导愈伤组织的过程中应避、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？光培养？在有光时，往往容易形成维管组织，而在有光时，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，光，光能使细胞内形成叶绿体、叶绿素，进行光合作用）进行光合作用）小结：小结：u植物组织培养的过程植物组织培养的过程外植体外植体愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽植物体植物体脱分化脱分化再分化再分化（离体的（离体的,已已分化组织或分化组织或细胞）细胞）（未分化）（未分化）（分化）（分化）条件？条件？优点？优点？特点？特点？繁殖速度快繁殖速度快不受季节限制不受季节限制工厂化生产工厂化生产幼苗无毒幼苗无毒保持优良性状保持优良性状适宜温度、光照、适宜温度、光照、pH和无菌环境。和无菌环境。无机物、有机物无机物、有机物和植物激素（和植物激素（生长生长素，细胞分裂素等素，细胞分裂素等）无定形状态无定形状态薄壁细胞薄壁细胞高度液泡化高度液泡化排列疏松、无规则排列疏松、无规则无叶绿体无叶绿体,不进行光不进行光合作用合作用u植物组织培养的概念：植物组织培养的概念：植物组织培养就是在植物组织培养就是在无菌和人工控制无菌和人工控制条条件下，将件下，将离体的植物器官、组织、细胞离体的植物器官、组织、细胞，培养在培养在人工配制的培养基人工配制的培养基上，给予上，给予适宜的适宜的培养条件培养条件，诱导其产生，诱导其产生愈伤组织、丛芽愈伤组织、丛芽，最终形成最终形成完整的植株完整的植株。二、植物体细胞杂交技术：二、植物体细胞杂交技术：因为不同种生物之间存在因为不同种生物之间存在着着生殖隔离生殖隔离，所以用传统，所以用传统的有性杂交方法是不可能的有性杂交方法是不可能做到这一点的。做到这一点的。于是，这些科学家试图用这两种植物的体于是，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。细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。这幅番茄这幅番茄这幅番茄这幅番茄马铃薯图利用传马铃薯图利用传马铃薯图利用传马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为统有性杂交方法能实现吗？为统有性杂交方法能实现吗？为统有性杂交方法能实现吗？为什么？什么？什么？什么？“Potamato”1 1、定义：、定义：将两个来自不同植物的体细胞融合成将两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的过程。新的植物体的过程。2 2、优势、优势：（与有性杂交与有性杂交方法比较方法比较）克服了远缘杂交不亲和的障碍克服了远缘杂交不亲和的障碍，拓展了，拓展了可用于杂交的亲本组合范围可用于杂交的亲本组合范围。植物体细胞杂交植物体细胞杂交1 1你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇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？到的第一个障碍是什么？2 2有没有一种温和的去壁方法呢？有没有一种温和的去壁方法呢？3 3为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的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？什么特性有关？4 4如何将杂种细胞培育成杂种植株？如何将杂种细胞培育成杂种植株？请思考：请思考：原原生生质质体体番番茄茄细细胞胞原原生生质质体体融融合合再再生生出出细细胞胞壁壁杂杂种种细细胞胞脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织杂杂种种植植株株再再分分化化植物体细胞杂交技术（重点植物体细胞杂交技术（重点 理解）：理解）：1 1 1 1、过程：、过程：、过程：、过程：马铃薯细胞标志：成功融合人工诱导去壁去壁植物组织培养植物组织培养植物组织培养植物组织培养植物细胞的融合植物细胞的融合植物细胞的融合植物细胞的融合酶解法（纤维素酶、酶解法（纤维素酶、酶解法（纤维素酶、酶解法（纤维素酶、果胶酶等）果胶酶等）果胶酶等）果胶酶等）物理法：离心、振动、物理法：离心、振动、物理法：离心、振动、物理法：离心、振动、电刺激等电刺激等电刺激等电刺激等 化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEGPEG）去壁的常用方法：去壁的常用方法：酶解法（纤维素酶、果胶酶等）酶解法（纤维素酶、果胶酶等）酶解法（纤维素酶、果胶酶等）酶解法（纤维素酶、果胶酶等）原生质体融合方原生质体融合方法法：物理法：离心、振动、电刺激物理法：离心、振动、电刺激物理法：离心、振动、电刺激物理法：离心、振动、电刺激等等等等 化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEGPEGPEGPEG）植物体细胞杂交植物体细胞杂交过程示意图过程示意图去壁去壁筛筛选选 将不同种的将不同种的将不同种的将不同种的植物体细胞植物体细胞植物体细胞植物体细胞，在一定条件下融合成杂种，在一定条件下融合成杂种，在一定条件下融合成杂种，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成细胞，并把杂种细胞培育成细胞，并把杂种细胞培育成细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体新的植物体新的植物体新的植物体的技术。的技术。的技术。的技术。4 4、优势：、优势：（与有性杂交方法比较与有性杂交方法比较与有性杂交方法比较与有性杂交方法比较）克服植物远缘杂交不亲和性克服植物远缘杂交不亲和性克服植物远缘杂交不亲和性克服植物远缘杂交不亲和性3 3、原理：、原理：细胞膜的流动性细胞膜的流动性和和细胞全能性细胞全能性 主要：原生质体融合结果2 2、概念：、概念：四、植物体细胞杂交技术（重点四、植物体细胞杂交技术（重点 理解）：理解）：如小麦和玉米之间存在生殖隔离四、植物体细胞杂交技术：重点四、植物体细胞杂交技术：重点 理解理解白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝白白白白菜菜菜菜甘甘甘甘蓝蓝蓝蓝5、实例：生长期短、耐热性强和生长期短、耐热性强和生长期短、耐热性强和生长期短、耐热性强和易于贮藏易于贮藏易于贮藏易于贮藏番茄-马铃薯（理性图）2、概念 将不同种的植物体细胞，在一定条件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。成新的植物体的技术。3、优势和未解决的问题 优势优势（与有性杂交方法比较）与有性杂交方法比较）：打破了不同种：打破了不同种生物间的生殖隔离障碍，大大扩展了可用生物间的生殖隔离障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。于杂交的亲本组合范围。未解决的问题：未解决的问题：未能让杂种植物按照人们未能让杂种植物按照人们 的需要表现出亲代的优良。的需要表现出亲代的优良。1.1.为什么为什么“番茄番茄马铃薯马铃薯”超级杂种植株没超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？下结马铃薯？马铃薯马铃薯番茄没有像人们预想的那样地番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地下结马铃薯，主要原因是：上长番茄、地下结马铃薯，主要原因是：生生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互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，调控、相互影响的，所以马铃薯所以马铃薯番茄杂交番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，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。马铃薯就是很自然的了。2.2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物自然界中有一种含有叶绿体的原生动物眼虫，眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，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？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。如果理论上可行，请设计出具体实验方案。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 植物组织培养植物组织培养 植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物细胞的全能性植物细胞的全能性小结小结：比较比较植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术所属所属范畴范畴原理原理步骤步骤意义意义联系联系无性繁殖无性繁殖细胞全能性细胞全能性脱分化脱分化再分化再分化保持优良性状保持优良性状繁殖速度快、大规模生产繁殖速度快、大规模生产提高经济效益提高经济效益杂交技术应用了组织培养杂交技术应用了组织培养克服不同种生物远缘杂交克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍不亲和的障碍去除细胞壁去除细胞壁融合形成杂种细胞融合形成杂种细胞组织培养组织培养膜流动性膜流动性 细胞全能性细胞全能性染色体变异染色体变异反馈练习反馈练习1.1.下列属于组织培养的是（下列属于组织培养的是（）A.A.花粉培养成单倍体植株花粉培养成单倍体植株B.B.芽发育成枝条芽发育成枝条C.C.根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区D.D.未受精的卵发育成植株未受精的卵发育成植株A2.2.在离体的植物器官、组织或细胞脱在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（哪一项条件是不需要的（）A.A.消毒灭菌消毒灭菌B.B.适宜的温度适宜的温度C.C.充足的光照充足的光照D.D.适宜的养料和激素适宜的养料和激素C3.3.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要（整植株，不需要（）A.A.具有完整细胞核的细胞具有完整细胞核的细胞B.B.离体状态离体状态C.C.导入外源基因导入外源基因D.D.一定的营养物质和激素一定的营养物质和激素C4 4、植物组织培养形成的愈伤、植物组织培养形成的愈伤组织进行培养，组织进行培养，又可以分又可以分化形成根、芽等器官，这一化形成根、芽等器官，这一过程称为：过程称为：A A、脱分化、脱分化 B B、去分化、去分化 C C、再分化、再分化 D D、脱分化或去分化、脱分化或去分化5 5、下列不能作为植物组织培养、下列不能作为植物组织培养的材料是的材料是A A、秋海棠的叶、秋海棠的叶 B B、马铃薯的块茎、马铃薯的块茎C C、成熟的花粉、成熟的花粉 D D、木质部中的导管细胞、木质部中的导管细胞D6、若用、若用“”表示表示植物组织培养的过程。请回答：植物组织培养的过程。请回答：（1）表示表示 ，能被培养成为能被培养成为的根本原因是的根本原因是（2）表示表示 脱分化脱分化再分化再分化离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性愈伤组织愈伤组织异想天开植物细胞工程的实际应用繁殖植物的新途径繁殖植物的新途径微型育种微型育种作物脱毒作物脱毒人工种子人工种子育种新方法育种新方法单倍体育种单倍体育种诱导突变体诱导突变体细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）一 植物繁殖的新途径 1.概念概念:快速繁殖优良品种的植物组织培养技术快速繁殖优良品种的植物组织培养技术2.优点优点:3.成就成就:1 1）保持优良品种的遗传特性）保持优良品种的遗传特性2 2）高效快速地实现种苗的大量繁殖）高效快速地实现种苗的大量繁殖（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）一 植物繁殖的新途径 讨论讨论 P38利用了植物利用了植物“微型微型”繁殖技术的：繁殖技术的：1）保持优良品种的遗传特性2）高效快速地实现种苗的大量繁殖 在短时间中获得大量的优质种苗一 植物繁殖的新途径（二）作物脱毒（二）作物脱毒1.作物脱毒的原因作物脱毒的原因:2.作物脱毒的材料作物脱毒的材料:3.作物脱毒的方法作物脱毒的方法:4.作物脱毒的结果作物脱毒的结果:长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差分生区（如茎尖）的细胞进行组织培养获得脱毒苗5.成就成就:（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 1.天然种子的局限天然种子的局限 1 1）培育周期长）培育周期长 2 2）优良杂种的后代会发生性状分离而丧）优良杂种的后代会发生性状分离而丧失其优良特性失其优良特性 3 3）生产会受到季节、气候和地域的限制，）生产会受到季节、气候和地域的限制，并且需要占用大量的土地实现制种并且需要占用大量的土地实现制种（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 2.2.人工种子人工种子 胚状体（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 通过植物组织培养得到的通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、胚状体、不定芽、顶芽和腋芽顶芽和腋芽等为材料，经过等为材料，经过人工薄膜人工薄膜包装包装得到的种子。得到的种子。（1 1）人工种子概念）人工种子概念（2 2）人工种子组成）人工种子组成胚状体（或不定芽、顶芽和腋芽）胚状体（或不定芽、顶芽和腋芽）+人工种皮人工种皮（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 诱导植物愈伤组织诱导植物愈伤组织 体细胞胚的诱导体细胞胚的诱导 体细胞胚的成熟体细胞胚的成熟 体细胞胚的机械化包裹体细胞胚的机械化包裹 贮藏或种植贮藏或种植思考思考设计人工种子制备技术的主要流程图设计人工种子制备技术的主要流程图（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 讨论讨论 P40培植周期短 后代无性状分离不受气候,季节和地域限制可以很方便地贮藏和运输 加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌、植物生长调节剂等1 1）优点）优点：2 2）人工种皮的有效成分）人工种皮的有效成分（一）单倍体育种（一）单倍体育种二 作物新品种的培育 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体1.单倍体定义：单倍体定义：2.单倍体形成：单倍体形成：3.单倍体植株的特点：单倍体植株的特点：由配子不经过受精作用而直接发育成的个体。例：蜜蜂中的雄蜂长得弱小，而且高度不育（一）单倍体育种（一）单倍体育种二 作物新品种的培育 4.回顾单倍体育种的一般过程并设计出一种通过回顾单倍体育种的一般过程并设计出一种通过植物花药组织培养生成正常植株的实验流程。植物花药组织培养生成正常植株的实验流程。花粉细胞培养花粉细胞培养 脱分化脱分化愈伤愈伤组织组织 分化出分化出分化出分化出小植物小植物小植物小植物再分化再分化移栽移栽花药花药 接种单倍体单倍体单倍体单倍体植株植株植株植株正常正常植株植株染色体加倍染色体加倍单倍体育种的原理单倍体育种的原理:染色体（数目）变异染色体（数目）变异技术：技术：组织培养获得单倍体；秋水仙素处理单倍体的幼组织培养获得单倍体；秋水仙素处理单倍体的幼苗，使染色体加倍苗，使染色体加倍单倍体育种的优点：单倍体育种的优点：后代都是纯合子，明显缩短育种年限明显缩短育种年限（二）突变体的利用（二）突变体的利用二 作物新品种的培育 植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变1.产生产生：筛选对人们有利突变体,进而培育新品种2.利用：利用：蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等1.细胞产物种类：细胞产物种类：三 细胞产物的工厂化生产植物的组织培养2.技术：技术：3.成就：成就：细胞产物的工厂化生产红豆杉与紫杉醇红豆杉与紫杉醇人参皂甘的生产人参皂甘的生产例例1：03江苏 用高度分化的植物细胞、组织用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误的是下列叙述错误的是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该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的 胚状结构胚状结构典例精析典例精析例例2：右图为植物体细胞杂交过程：右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：示意图。据图回答：1 1）步骤）步骤）步骤）步骤是是是是_最常用的方法是最常用的方法是最常用的方法是最常用的方法是_._.2 2）步骤）步骤）步骤）步骤一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是_目的是目的是目的是目的是_._.3 3）在利用杂种细胞培育成为杂种）在利用杂种细胞培育成为杂种）在利用杂种细胞培育成为杂种）在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段植株的过程中，运用的技术手段植株的过程中，运用的技术手段植株的过程中，运用的技术手段是是是是_ _，其中步骤，其中步骤，其中步骤，其中步骤相相相相当于当于当于当于_，步骤，步骤，步骤，步骤相当于相当于相当于相当于_ 去掉细胞壁分离出有去掉细胞壁分离出有去掉细胞壁分离出有去掉细胞壁分离出有活力的原生质体活力的原生质体活力的原生质体活力的原生质体 酶解法酶解法酶解法酶解法 聚乙二醇（聚乙二醇（聚乙二醇（聚乙二醇（PEGPEG）诱导原生质体融合诱导原生质体融合诱导原生质体融合诱导原生质体融合植物组织培养植物组织培养植物组织培养植物组织培养脱分化脱分化脱分化脱分化再分化再分化再分化再分化例例2：右图为植物体细胞杂交过程：右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：示意图。据图回答：4 4）植物体细胞杂交的目的是获得）植物体细胞杂交的目的是获得）植物体细胞杂交的目的是获得）植物体细胞杂交的目的是获得 新的杂种植株。使新的杂种植株。使新的杂种植株。使新的杂种植株。使_ 能够在新的植物体上有所表现，能够在新的植物体上有所表现，能够在新的植物体上有所表现，能够在新的植物体上有所表现，其根本原因其根本原因其根本原因其根本原因:5 5）从理论上讲，杂种植株的育性）从理论上讲，杂种植株的育性）从理论上讲，杂种植株的育性）从理论上讲，杂种植株的育性_。若运用传统有性杂交方法。若运用传统有性杂交方法。若运用传统有性杂交方法。若运用传统有性杂交方法 能否实现？能否实现？能否实现？能否实现？_。并说明理由：。并说明理由：。并说明理由：。并说明理由：因此，这项研究对于培养作物新品因此，这项研究对于培养作物新品因此，这项研究对于培养作物新品因此，这项研究对于培养作物新品 种方面的重大意义在于：种方面的重大意义在于：种方面的重大意义在于：种方面的重大意义在于：.两个亲本的遗传性状两个亲本的遗传性状两个亲本的遗传性状两个亲本的遗传性状 杂种植株获得了双亲的遗传物质杂种植株获得了双亲的遗传物质杂种植株获得了双亲的遗传物质杂种植株获得了双亲的遗传物质 可育可育可育可育不能不能不能不能因为不同种生物之间存在生殖隔离因为不同种生物之间存在生殖隔离因为不同种生物之间存在生殖隔离因为不同种生物之间存在生殖隔离克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围可用于杂交的亲本组合范围可用于杂交的亲本组合范围可用于杂交的亲本组合范围1 1、植物的微型繁殖技术是指、植物的微型繁殖技术是指（）A A植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术 B B嫁接嫁接 C C营养繁殖营养繁殖 D D D D植物组织培养植物组织培养植物组织培养植物组织培养2 2、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是这些植株的特点是（）A A彼此性状相似彼此性状相似 B B变异频率较高变异频率较高 C C单倍体单倍体 D D都是纯合子都是纯合子课堂演练课堂演练3 3用植物组织培养技术，可以培养或生产（用植物组织培养技术，可以培养或生产（）A A食品添加剂食品添加剂 B B无病毒植物无病毒植物 C.C.人工种子人工种子 D D前三项都是前三项都是4 4下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是（）A A花药离体培养得到单倍体植株花药离体培养得到单倍体植株 B.B.秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株 C C人工种子的培育人工种子的培育 D D“番茄番茄马铃薯马铃薯”杂种植株的培育过程杂种植株的培育过程 5 5、马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后、马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是（进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是（）A A选择优良品种进行杂交选择优良品种进行杂交 B B进行远缘植物体细胞杂交进行远缘植物体细胞杂交 C C利有芽尖进行组织培养利有芽尖进行组织培养 D D人工诱导基因突变人工诱导基因突变6.6.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养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保用茎尖分生组织离体培养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（）得种苗的过程不涉及细胞的（）A.A.有丝分裂有丝分裂 B.B.分化分化 C.C.减数分裂减数分裂 D.D.全能性全能性7.基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：（1 1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得中获得_ _ 等营养等营养物质。物质。（2 2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_ _ _和和_两类激素。两类激素。水、无机盐、维生素和小分子有机物水、无机盐、维生素和小分子有机物细胞分裂素细胞分裂素植物生长素植物生长素植物生长素植物生长素（3 3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是_ _能利用光能制造有机物，供试管苗生能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。长发育。（4 4）试管苗的细胞核中含）试管苗的细胞核中含_条脱氧核糖核苷酸链。条脱氧核糖核苷酸链。（5 5）培育成的试管苗可能出现的基因型有）培育成的试管苗可能出现的基因型有_ _。叶绿体叶绿体 2424ABAB、aBaB、AbAb、abab