植物组织培养2.ppt

植物组织培养植物组织培养2 2 19961996年年7 7月月5 5日日,世界上第一只体细胞克隆动世界上第一只体细胞克隆动物物-克隆羊克隆羊多利多利诞生于英国诞生于英国,标志着一种新的标志着一种新的生物技术生物技术-动物体细胞克隆技术面世动物体细胞克隆技术面世,也揭开也揭开细胞工程细胞工程更深层次发展的序幕更深层次发展的序幕!细胞工程是指应用细胞工程是指应用细胞生物学和分子细胞生物学和分子生物学生物学的原理和方法，通过的原理和方法，通过细胞水平细胞水平或或细细胞器水平胞器水平上的操作，按照人们的意愿来上的操作，按照人们的意愿来改改变变细胞内的细胞内的遗传物质遗传物质或或获得细胞产品获得细胞产品的一的一门综合科学技术。门综合科学技术。什么叫细胞工程？什么叫细胞工程？细细胞胞工工程程及及分分类类应用的原理和方法应用的原理和方法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或细胞细胞整体水平或细胞器水平器水平按照人们的意愿来改变细按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞内的遗传物质或获得细胞产品胞产品概念概念分类分类植物细胞工程植物细胞工程研究的目的研究的目的研究的水平研究的水平动物细胞工程动物细胞工程1907年，哈里森用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，证明了动物组织体外培养的可行性，并首创了 20世纪60年代初，童第周开展鱼类的 工作，他还通过把黑斑蛙红细胞的核转移到同种生物的去核卵中，得到发育正常的蝌蚪。1975年，米尔斯和科勒用产生抗体的单个细胞与肿瘤细胞杂交，创立了 。1996年7月，世界第一只克隆羊多莉在英国诞生。2001年11月3日，我国首例体细胞克隆牛康康在山东莱阳农学院动物胚胎工程中心试验场降生。细胞工程的发展历程：细胞工程的发展历程：动物体外组织培养法细胞核移植单克隆抗体技术科学利用菊花花瓣培养的菊花科学利用菊花花瓣培养的菊花 怎样才能由一块组织通过培养得到一株完整植怎样才能由一块组织通过培养得到一株完整植株株,应该如何操作应该如何操作?2.1植物细胞工程植物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植植物物的的组组织织培培养养学习目标：学习目标：1、解释细胞全能性的概念、差异及细胞具备、解释细胞全能性的概念、差异及细胞具备全能性的原因。全能性的原因。2、理解实验、理解实验胡萝卜的组织培养的原理、过胡萝卜的组织培养的原理、过程及结果；程及结果；3、写出并解释植物组织培养过程的流程。、写出并解释植物组织培养过程的流程。4、总结出植物组织培养的概念、总结出植物组织培养的概念学习重点：学习重点：1、细胞全能性的概念、差异及细胞具、细胞全能性的概念、差异及细胞具备全能性的原因。备全能性的原因。2、植物组织培养的概念、原理、过程、植物组织培养的概念、原理、过程及结果；及结果；学习难点：学习难点：解释植物组织培养原理及过程解释植物组织培养原理及过程习习学学主主自自认真阅读课本认真阅读课本P33-36P33-36，思考完，思考完成以下问题：成以下问题：1、什么是细胞全能性？细胞具备全能性的原因是、什么是细胞全能性？细胞具备全能性的原因是什么？不同的细胞全能性有差异吗？试举例说明。什么？不同的细胞全能性有差异吗？试举例说明。2、为什么在生物的正常发育过程中，细胞并不会、为什么在生物的正常发育过程中，细胞并不会表现出全能性？表现出全能性？3、什么是植物组织培养，其原理是什么？、什么是植物组织培养，其原理是什么？4、什么是脱分化？什么是再分化？、什么是脱分化？什么是再分化？5、尝试叙述植物组织培养的过程。、尝试叙述植物组织培养的过程。一、细胞全能性一、细胞全能性1、什么是细胞的全能性？、什么是细胞的全能性？具有某种生物具有某种生物全部遗传信息全部遗传信息的任何一的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能，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也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点特点 。生物体的每一个细胞都含生物体的每一个细胞都含有有本物本物种的种的全套遗传物质全套遗传物质，都有发育成完整，都有发育成完整个体的个体的全套基因全套基因。2 2、已分化的细胞为什么具有全能性？、已分化的细胞为什么具有全能性？3、不同细胞的全能性、不同细胞的全能性大小比较大小比较：（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）分化程度低的细胞分化程度高的细胞）分化程度低的细胞分化程度高的细胞（5）分裂程度高的细胞分裂程度低的细胞）分裂程度高的细胞分裂程度低的细胞 4 4、为什么体内细胞没有表现出全能性，而、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？是分化成为不同的组织、器官？基因基因在特定空间和时间条件下在特定空间和时间条件下选择性表选择性表达的结果达的结果。在个体发育的不同时期，生物体。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的蛋白质也不一样，从而形成了不同的组织和器官。和器官。细胞分化的实质细胞分化的实质1 1、有关全能性的表述中，不正确的是（、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，全能卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高性很高 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性全能性C达标训练：达标训练：2.2.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3 3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AC4.4.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（二）必要条件（激发（二）必要条件（激发细胞细胞全能性的条件）全能性的条件）离体、提供营养物质、植物激素及其它适宜条件。离体、提供营养物质、植物激素及其它适宜条件。二、植物组织培养二、植物组织培养（一）原理：（一）原理：细胞的全能性细胞的全能性（三）胡萝卜的组织培养实验（三）胡萝卜的组织培养实验小组讨论：小组讨论：1、在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实、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？验人员的无菌操作？2、在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层、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，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），是否也能培养成小胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，与形成层比较有什么区别吗？植株，与形成层比较有什么区别吗？3、请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流、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。程简图。1 1、在组织培养实验中，为什么要强调所、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？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。杂菌生长过程中会和培养物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害的物质，导致培养物迅速死会产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。亡。2 2、在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有、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。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），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，与形成层比较有什么区别吗是否也能培养成小植株，与形成层比较有什么区别吗？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，与形成层比较也能培养再生形成小植株，与形成层比较只是诱导愈伤组织比较困难。只是诱导愈伤组织比较困难。1切取切取形成层形成层2无菌无菌接种接种3诱导诱导愈伤组织愈伤组织的形成的形成4根、芽或胚状体的形成根、芽或胚状体的形成5培养培养室培养室培养6移栽移栽脱分化脱分化再分化再分化小组合作交流，讨论完成以下问题小组合作交流，讨论完成以下问题:1、辨析概念：、辨析概念：外植体、愈伤组织、脱分化、再分化外植体、愈伤组织、脱分化、再分化2、脱分化和再分化的实质和结果分别是什么？、脱分化和再分化的实质和结果分别是什么？3、为什么脱分化需要避光，再分化需要一定的光照、为什么脱分化需要避光，再分化需要一定的光照？4、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？5、植物组织培养的培养基中的营养物质有哪些？、植物组织培养的培养基中的营养物质有哪些？愈伤组织愈伤组织：离体的植物器官、离体的植物器官、组织或细胞，组织或细胞，在培养一段时在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形间以后，通过细胞分裂，形成一种成一种高度液泡化、无定形高度液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排列疏状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织。松无规则的组织。特点：未分化，细胞全能性高特点：未分化，细胞全能性高外植体外植体外植体外植体1、概念辨析：、概念辨析：由已经分化的器官、组织或细胞产生由已经分化的器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称愈伤组织的过程，又称去分化。去分化。植物细胞的脱分化：植物细胞的脱分化：实质实质是恢复细胞全能性过程。是恢复细胞全能性过程。结果结果是形成愈伤组织。是形成愈伤组织。脱分化产生的愈伤组织在培养过程中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或胚状体的过程。重新分化根或芽等器官或胚状体的过程。植物细胞的再分化：植物细胞的再分化：实质实质是细胞是细胞有丝分裂和细胞分化有丝分裂和细胞分化。结果结果是形成根、芽等或胚状体。是形成根、芽等或胚状体。2、为什么脱分化需要避光，再分化、为什么脱分化需要避光，再分化需要一定的光照？需要一定的光照？脱分化过程在有光时，往往容易形成维脱分化过程在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。管组织，而不易形成愈伤组织。再分化过程中芽发育成叶，叶肉细再分化过程中芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照胞中叶绿素的合成需要光照3、决定植物脱分化、再分化的关键、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？因素是什么？植物激素：生长素植物激素：生长素/细胞分裂素的比值细胞分裂素的比值比比 值值 高：促进根的分化，抑制芽的分化高：促进根的分化，抑制芽的分化比比 值值 低：促进芽的分化，抑制根的分化低：促进芽的分化，抑制根的分化比值适中：促进愈伤组织的形成比值适中：促进愈伤组织的形成4、植物组织培养的、植物组织培养的培养基培养基定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生长的定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生长的基质基质无机营养成分：水、无机营养成分：水、C C，H H，O O大量元素及部分微量大量元素及部分微量元素元素有机营养成分有机营养成分 含含N N物质：包括维生素和氨基酸物质：包括维生素和氨基酸 碳源：碳源：2%2%5%5%的蔗糖的蔗糖 琼脂：起支持作用琼脂：起支持作用 相关激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素相关激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素PHPH值：值：5.05.06.06.0离体的植物器官、组织或细胞（外植体）离体的植物器官、组织或细胞（外植体）离体的植物器官、组织或细胞（外植体）离体的植物器官、组织或细胞（外植体）愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织根、芽或胚状体根、芽或胚状体根、芽或胚状体根、芽或胚状体植物体植物体植物体植物体脱分化脱分化脱分化脱分化再分化再分化再分化再分化无菌无菌无菌无菌营养：营养：营养：营养：有机物有机物有机物有机物 无机盐无机盐无机盐无机盐 水分水分水分水分一定的外界条件一定的外界条件一定的外界条件一定的外界条件植物激素：植物激素：植物激素：植物激素：细胞分裂素细胞分裂素细胞分裂素细胞分裂素 生长素生长素生长素生长素避光避光避光避光一定的光一定的光一定的光一定的光照照照照芽发育成叶，叶芽发育成叶，叶芽发育成叶，叶芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素肉细胞中叶绿素肉细胞中叶绿素肉细胞中叶绿素的合成需要光照的合成需要光照的合成需要光照的合成需要光照如：胡萝卜的形成层、菊花如：胡萝卜的形成层、菊花如：胡萝卜的形成层、菊花如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药幼茎段、月季的花药幼茎段、月季的花药幼茎段、月季的花药植物组织培养技术植物组织培养技术排列疏松而无规排列疏松而无规排列疏松而无规排列疏松而无规则，高度液泡化的则，高度液泡化的则，高度液泡化的则，高度液泡化的呈无定形状态的薄呈无定形状态的薄呈无定形状态的薄呈无定形状态的薄壁细胞壁细胞壁细胞壁细胞 植物组织培养就是在植物组织培养就是在无菌无菌和和人工人工控制条件下，将控制条件下，将离体的植物离体的植物器官、组织、细胞器官、组织、细胞，培养在，培养在人工人工配制的培养基配制的培养基上，给予适宜的培上，给予适宜的培养条件，诱导其产生养条件，诱导其产生愈伤组织、愈伤组织、丛芽，丛芽，最终形成最终形成完整的植株。完整的植株。（四）植物组织培养的概念（四）植物组织培养的概念（五）特点：（五）特点：1 1、繁殖速度快；、繁殖速度快；2 2、“高保真高保真”（因为是无性繁殖）；（因为是无性繁殖）；3 3、不受自然生长季节的限制。、不受自然生长季节的限制。达标训练：达标训练：1.下列属于组织培养的是：（下列属于组织培养的是：（）A.花粉培养成单倍体植株花粉培养成单倍体植株B.芽发育成枝条芽发育成枝条C.根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区D.未受精的卵发育成雄蜂未受精的卵发育成雄蜂A2.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.消毒灭菌消毒灭菌 B.适宜的温度适宜的温度 C.充足的光照充足的光照 D.适宜的养料和激素适宜的养料和激素C3.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要（植株，不需要（）A.具有完整细胞核的细胞具有完整细胞核的细胞 B.离体状态离体状态 C.导入外源基因导入外源基因 D.一定的营养物质和激素一定的营养物质和激素C4、若用、若用“”表示植物组织培养的过程。请回答：表示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 ，其细胞特点其细胞特点 是是 薄壁细胞。薄壁细胞。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排列疏松而无规则，高度排列疏松而无规则，高度排列疏松而无规则，高度排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形状态的液泡化的呈无定形状态的液泡化的呈无定形状态的液泡化的呈无定形状态的课堂小结：课堂小结：1、理解了细胞全能性的概念、差异及具备全、理解了细胞全能性的概念、差异及具备全能性的原因。能性的原因。2、理解了实验、理解了实验胡萝卜的组织培养的原理、胡萝卜的组织培养的原理、过程及结果；过程及结果；3、能够解释植物组织培养过程的流程。、能够解释植物组织培养过程的流程。4、总结出了植物组织培养的概念、总结出了植物组织培养的概念