植物细胞工程与育种.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,*,离体植物细胞、组织、器官,（外植体）,幼体,愈伤组织,脱（去）分化,胚状体,再分化,2.,理论基础：,3.,植物细胞表现出全能性的必要条件是：,4.,培养基：,5.,目的：,细胞全能性,（,1,）细胞离体（,2,）一定的营养物质,（,3,）植物激素（,4,）适宜的温度、,PH,等外界条件,植物体,固体培养基,获得完整植物体,1.,过程：,温故知新,：,植物组织培养,细胞的全能性,（,1,）细胞离体,(2),适宜环境条件（一定的营养物质、激素和其他外界条件）,生物体的细胞具有发育成一个完整个体的潜能。,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,是,基因,(,在特定的时间和空间条件下,),选择性表达,的结果。,概念,:,原因,:,生物,体内,细胞未表现出全能性,:,必要条件,:,请同学们讨论如何实现,?,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，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？,理想图,第二章,细胞工程,2.2,植物体细胞杂交,生物必修,2,【,学习目标,】,1.,知识目标：简述植物体细胞杂交技术。列举,植物细胞工程的实际应用。,2.,能力目标：搜集有关细胞工程研究进展和应,用方面的资料，进行整理、分析,和交流。,3.,情感目标：关注细胞工程研究的发展和应用,前景。,【,自学提纲,】,认真阅读教材,P49,P51,思考以下问题：,1.,阅读教材,P49,页及,P50,页内容，思考去除细胞壁,制备原生质体的方法是什么？用到哪些酶？,诱导原生质体融合的方法有哪些？,2.,阅读教材,P49,页,“,白菜,-,甘蓝,”,的培育过程，,总结植物体细胞杂交技术的基本步骤。,3.,阅读教材,P42,页和,P48,页简述植物细胞工程,的应用？,1,植物体细胞杂交的过程是,(),A,用酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的,原生质体,B.,以人工诱导法使两个不同植物的原生质,体融合,C.,用植物组织培养技术培养融合的原生质,体得到杂种植株,D.,通过以上三者来完成,D,2,下图为植物细胞融合及组织培养过程示意图。,下列说法不正确的是,(),植物体细胞杂交的最大优点是可以克服远缘,杂交不亲和的障碍,B.,杂种细胞经过和过程可以培育成杂种植,株说明杂种细胞具有全能性,C.,尽管愈伤组织可以进行光合作用，但其培养,基中仍需要糖类、氨基酸等有机营养,D.,若,A,的基因型为,Rr,，,B,的基因型为,Yy,，则最,终形成的杂种植株的基因型为,RrYy,C,3,草莓主要利用它的茎进行无性繁殖，种植,的世代多了以后往往会因病毒的积累而减产，,为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。,在最短时间内获得大量,无病毒,幼苗的最佳方,法是,(),A,花药离体培养,B,选取成熟组织进行培养,C.,利用根尖进行组织培养,D.,人工诱导基因,C,主题一、,细胞融合技术,阅读课本49页，思考以下问题：,1、定义：,2、杂种细胞形成方法：,3、常用的促融方法：,4、植物细胞融合之前如何去除细胞壁：,植物组织培养,植物细胞融合,阅读49页最后一段，以及50页积极思维思考：,什么是植物体细胞杂交？,包括哪两个阶段？,依据的原理是什么？有何优点？,1）定义：,用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,成新的植物体的,方法。,主题二、植物体细胞杂交,细胞膜的流动性,细胞的全能性,2）优点：,克服远缘杂交不亲和障碍,3）两个阶段及原理：,4）目的：5）过程,获得杂种植株,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,1,、过程,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,主题二、,植物体细胞杂交技术,酶解法,物理法、化学法,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,去除 细胞壁,去 壁,人工,诱导,原生,质体,融合,方法？,促进融合的方法？,融合完成的标志？,植物细胞,B,主题二、植物体细胞杂交技术,优势？,物理,:,离心、振动、电刺激、,电场诱导融合,化学：聚乙二醇,融合的原生质体的种类？,5、过程：,原理？,去壁,去壁,纤维素酶果胶酶,原生质体,植物细胞,原生质体融合,离心、振动、电刺激、,聚乙二醇,再生细胞壁,杂种细胞,去分化,愈伤组织,杂种植株,激素,筛选,等量,激素,再分化,植物体细胞杂交,过程示意图,小结,:,植物体细胞杂交：,1.,原理：,2.,过程：,3.,促融合的方法：,4.,技术手段：,5.目的：,细胞膜的流动性、细胞全能性,（,1,）原生质体的获得（,2,）原生质体融合,（,3,）再生细胞壁（,4,）植物组织培养,物理法（离心、振动、电刺激）,化学法（聚乙二醇）,细胞融合、植物组织培养,获得种间杂种植株,6,、优势和未解决的问题,优势,（,与有性杂交方法比较）,：打破了不同种生物间的,生殖隔离障碍,，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。,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性状,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，,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，,所以,杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯。,植物组织培养与体细胞杂交的比较,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,主题三、组织培养应用（P54,56）：,1、,植物快速繁殖（植物克隆，珍稀、濒危物种）2、,无性繁殖植物脱毒幼苗的培养,材料:,无病毒的茎尖,脱毒苗:,切取茎尖进行组织培养获得,3、,人工种子,(1),培育过程：,(2),结构：,(3),优点：,可使在自然条件下不结实或种子昂贵的,植物得以繁殖；保持亲本的优良性状；,节约粮食，减少种子的使用；不受环境,因素的制约；繁殖速度快。,植物组织培养诱导体细胞,胚状体,的,发生胚胎发育同步化的控制,人工种皮,的包埋等。,4、转基因植物的培育,（,1,）,植物组织培养与植物细胞培养的比较,植物组织培养,植物细胞培养,（,不需光,）,利用原理,培养基,培养对象,培养过程,培养目的,二者关系,主题四,.,植物细胞培养,细胞全能性,细胞增殖,固体,培养基,液体,培养基,离体,的植物器官、组织、,细胞或原生质体,由愈伤组织分散,得到的,悬浮细胞,外植体脱分化再分化,芽、根植物幼苗,愈伤组织分散成悬浮细胞,继代培养细胞次生代谢产物,植物个体或代谢产物,细胞的,次生代谢产物,植物组织培养是植物细胞培养的基础；它们都属于,植物细胞工程的范畴,方法：,原理：,优点：,步骤：,单倍体植株的特点：,（2）,单倍体育种,花药离体培养、秋水仙素诱导,染色体变异、植物细胞全能性,明显缩短育种年限、,后代都是纯合体，稳定遗传；,植株弱小、高度不育,植物细胞工程的实际应用,（补人教版）,繁殖植物的新途径,微型育种,作物脱毒,人工种子,育种新方法,单倍体育种诱导突变体,细胞产物的工厂化生产,应用,一,、,植物繁殖的新途径,1.,微型繁殖,(1),微型繁殖技术,:,(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,.,植物组织培养技术,.,2.,作物脱毒,(1),材料,:,(2),脱毒苗,:,3.,人工种子,(1),特点,:,(2),技术,:,(3),结构,:,后代无性状分离,不受气候,季节和地域限制,植物组织培养,.,人工种皮、胚乳、,胚状体,或,不定芽,或,顶芽,或,腋芽,.,无病毒的茎尖,切取茎尖进行组织培养获得,应用,二,、,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,秋水仙素诱导,后代都是纯合体，稳定遗传；,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,应用三,、,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,.,培育到什么阶段提取？,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,植物体细胞杂交,植物细胞的全能性,小结,1,在下列选项中，没有采用植物组织培养技术的一项是,(),A,利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，得到 多倍体植株,B,利用花药离体培养得到单倍体植株,C,利用基因工程培育抗棉铃虫的棉花植株,D,利用细胞工程培育“番茄一马铃薯”杂种植株,A,2,科学家利用细胞工程培育出了“白菜一甘蓝”杂种植株，如图所示，请据图回答下列问题：,(1),图中,A,、,B,的制备，需要去除细胞壁，此时要用到,酶和,酶；从本质上讲，“白菜一甘蓝”杂种植株具有的性状是,_,的结果,纤维素,果胶,基因选择性表达,(2),在,的方法下形成,C,细胞，杂种细胞,D,生成的标志是形成,；由,D,形成,E,的过程称为,，由,DF,这项技术的生物学基础是,；由,E,形成,F,的过程中细胞的增殖方式为,。,(3),若“白菜一甘蓝”杂种植株为四倍体，则该植株的花粉经离体培养得到的植株是,_,倍体，若用秋水仙素处理该花粉培养得到的植株，则培育成的植株是,。,(,选“纯合子”或“杂合子”,),人工诱导,细胞壁,脱分化,(,去分化,),细胞全能性,有丝分裂,单,纯合子,(4)“,白菜一甘蓝”杂种植株的食用部分是叶，但容易受昆虫危害而影响产量，科学家又利用基因工程培育出带有抗虫基因的“白菜一甘蓝”植株，请你设计实验，检测此植株的抗虫基因是否表达。,取昆虫幼虫放到带有抗虫基因的“白菜一甘蓝”植株甲上，再取等量的、生活状态基本一致的昆虫幼虫放在,_,植株乙上。,适宜条件下培养一段时间后，分别观察昆虫幼虫的生活情况。,若,_,，,说明甲植株的抗虫基因来得到表达；若,，说明甲植株的抗虫基因得到表达,.,与植株甲长势相似的普通“白菜一甘蓝,甲、乙植株上昆虫幼虫正常生活,甲植株上昆虫幼虫死亡，乙植株上昆虫幼虫正常生活,(5),在大面积种植带有抗虫基因的“白菜一甘蓝”的同时,间隔种植普通“白菜一甘蓝”或其他蔬菜，供昆虫幼虫取食。这种做法的主要目的是,。,A,维持“白菜一甘蓝”菜地的物种多样性,B.,减缓昆虫幼虫抗性基因频率增加的速度,C.,使食虫鸟有虫可食,D.,维持菜地生态系统中的能量流动,B,3.,制造人工种子的原理是在组织培养得到的“胚状体”的最外面用一层有机膜包裹，并在薄膜以内放入一些营养物质，这层膜和这些营养物质分别具有种皮和胚乳的功能,(,如下图所示,),。在制造过程中还可加入某些农药、菌肥等。请据此回答下列问题：,(1),胚状体来源于离体的植物体细胞。其形成过程中要经过的生理变化大体上是,和,。,(2),在人工种子中被包入的菌肥通常是,。,脱分化,再分化,固氮菌,(3),简要归纳“离体的细胞”进行植物组织培养获得胚状体的过程,。,(4)“,人工种子”可大体由,部分组成，包埋胚状体的胶质可看作玉米种子,的,结构。“人造种皮”的制备是,结构和功能的研究深入到分子水平的体现。,(5),由“人工种子”萌发出的植株是否可育,?,离体的细胞脱分化愈伤组织再分化生根发芽的胚状体,3,胚乳,生物膜,由花粉培养发育的植株一般不可育，由体细胞经组织,培养发育的植株则是可育的,.,