植物细胞细胞工程人教选修3.pptx

专题2细细胞工程 19961996年年7 7月月5 5日日,世界上第一只体细胞克隆世界上第一只体细胞克隆动物动物-克隆羊克隆羊多利多利诞生于英国诞生于英国,标志着一标志着一种新的生物技术种新的生物技术-动物体细胞克隆技术面世动物体细胞克隆技术面世,也揭开细胞工程更深层次发展的序幕也揭开细胞工程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细胞生物学和和分子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。什么是细胞工程什么是细胞工程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水平或细细胞水平或细胞器水平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物组织培养(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，你能用实验的方法进行验证是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？吗？胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再胡萝卜的其他部分（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。生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。(3)(3)请根据上面的实验过程，概括出植物组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。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化再分化再分化再分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强调几个概念强调几个概念：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，在培养一段时组织或细胞，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，形成的一些成的一些高度液泡化、无定高度液泡化、无定形状态排列疏松无规则的薄形状态排列疏松无规则的薄壁细胞壁细胞。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，又称去组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。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？实质是恢复细胞的全能性过程。实质是恢复细胞的全能性过程。结果是形成愈伤组织。结果是形成愈伤组织。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形成根和芽的过程。培养过程中重新分化形成根和芽的过程。1、为什么已分化的植物组织或细胞能培养成完整植物体？、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。植物细胞具有全能性。2、什么是细胞的全能性？、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就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点点。6.细胞细胞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。在特定的在特定的时间和空间时间和空间条件下，基因条件下，基因选择性的表达选择性的表达的结果。的结果。生物体的每一个细胞都含生物体的每一个细胞都含生物体的每一个细胞都含生物体的每一个细胞都含有有有有本物种的本物种的本物种的本物种的全套遗全套遗全套遗全套遗传物质传物质传物质传物质，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。，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。4 4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成、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？不同的组织器官？不同的组织器官？不同的组织器官？3 3、已分化的细胞为什么具有发育成完整个体的潜能？、已分化的细胞为什么具有发育成完整个体的潜能？、已分化的细胞为什么具有发育成完整个体的潜能？、已分化的细胞为什么具有发育成完整个体的潜能？5、大小大小：（1 1）受精卵的全能性最高受精卵的全能性最高 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一一、植植物物组组织织培培养养的的过过程程（离体的植（离体的植物组织物组织器器官或细胞）官或细胞）幼芽或幼根？幼芽或幼根？特点？特点？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,不进行光合不进行光合作用作用分化程度低分化程度低去分化较易去分化较易理论基础：理论基础：植物细胞的全能性植物细胞的全能性 植物组织培养就是在无菌和人工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、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，培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。终形成完整的植株。二、二、植物组织培养植物组织培养 概念概念因为不同种生物之间存因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。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。进行杂交，来实现这一美妙的设想。二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术这幅番茄这幅番茄马铃薯图利马铃薯图利用传统有性杂交方法能用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？实现吗？为什么？理想图理想图1 1你认为两个来你认为两个来自不同植物的体细自不同植物的体细胞完成融合，遇到胞完成融合，遇到的第一个障碍是什的第一个障碍是什么？么？2 2有没有一种温有没有一种温和的去壁方法呢？和的去壁方法呢？3 3为什么两个原为什么两个原生质体能发生融合，生质体能发生融合，这与细胞膜的什么这与细胞膜的什么特性有关？特性有关？思考思考杂杂种种植植株株融合的融合的原生质原生质体体ABAB再再生生出出细细胞胞壁壁脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织再再分分化化1 1、过程、过程植物细胞的融合植物细胞的融合植物组织培养植物组织培养植物细胞植物细胞A原生质体原生质体B原生质体原生质体A杂种杂种细胞细胞AB去去 壁壁去去 壁壁人人工工诱诱导导方法？方法？促进融合促进融合的方法？的方法？融合融合完成完成的的标志标志植物细胞植物细胞B二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术2 2 2 2、概念、概念、概念、概念将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合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成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。体的技术。体的技术。体的技术。3 3 3 3、意义、意义、意义、意义在克服不同在克服不同在克服不同在克服不同种种种种生物远缘杂交的障碍上，取得生物远缘杂交的障碍上，取得生物远缘杂交的障碍上，取得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了巨大的突破，从而扩大了可用于杂交的亲了巨大的突破，从而扩大了可用于杂交的亲了巨大的突破，从而扩大了可用于杂交的亲本组合。本组合。本组合。本组合。一一、植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径1.1.微型繁殖微型繁殖 保持优良品种的遗传特性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高效快速地实现种苗的大量繁殖.又称快速繁殖技术，是指用于快速繁殖优良品种的植又称快速繁殖技术，是指用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。物组织培养技术。2.2.作物脱毒作物脱毒 (1)(1)材料材料:无病毒的茎尖无病毒的茎尖 (2)(2)脱毒苗脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得切取茎尖进行组织培养获得3.3.人工种子人工种子 (1)(1)特点特点:(2)(2)技术技术:(3)(3)结构结构:后代无性状分离后代无性状分离不受气候不受气候,季节和地域限制季节和地域限制植物组织培养植物组织培养.人工种皮、人工种皮、胚乳、胚乳、胚状体胚状体胚状体胚状体或或不定芽不定芽不定芽不定芽或或顶芽顶芽顶芽顶芽或或腋芽腋芽腋芽腋芽.特点二二、作物新品种的培育作物新品种的培育1.单倍体育种 (1)方法:(2)优点：花药的离体培养花药的离体培养秋水仙素诱导秋水仙素诱导后代都是纯合体，稳定遗传；后代都是纯合体，稳定遗传；明显缩短育种年限明显缩短育种年限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,进而培育新品种三三、细胞产物的工厂化生产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.培育到什么阶段提培育到什么阶段提取？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反馈练习反馈练习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下列细胞全能性最高的是下列细胞全能性最高的是 （）A植物的卵细胞植物的卵细胞 B 植物的精子细胞植物的精子细胞 C被子植物的受精卵被子植物的受精卵 D被子植物的的叶肉细胞被子植物的的叶肉细胞C3 3、不能人工诱导原生质体融合的方法、不能人工诱导原生质体融合的方法是（是（）A A、振动、振动 B B、电刺激、电刺激C C、PEGPEG试剂试剂 D D、重压、重压4 4、植物细胞融合完成的标志的是（、植物细胞融合完成的标志的是（）A A、产生新的细胞壁、产生新的细胞壁 B B、细胞膜发生融合、细胞膜发生融合C C、细胞质发生融合、细胞质发生融合 D D、细胞核发生融合、细胞核发生融合A AD D5.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C6.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C7、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 ，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