植物细胞工1程.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,*,专题,2,细胞工程,细胞工程,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,细胞整体水平或细胞器水平,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,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,分子,思考,:,根据细胞类型的不同，可以把细胞工程分为,植物细胞工程,和,动物细胞工程,两大类,。,细胞工程分类：,通常采用的技术手段有哪些？,植物细胞工程的理论基础是什么？,一、植物细胞工程,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,所采用技术的理论基础,1.,概念,:,：,生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性。,2.,原因：,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，从理论上讲，生物体的每一个,活细胞,都应该具有全能性。,一 植物细胞的全能性,2,、,原理：,3,、差异：,（,1,）受精卵的全能性,最高,（,2,）受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞的,低。,4,、大小,4.,全能性高低：,受精卵生殖细胞体细胞,植物细胞,动物细胞,1.,下列植物细胞全能性最高的是（）,A.,形成层细胞,B.,韧皮部细胞,C.,木质部细胞,D.,叶肉细胞,2,下列细胞全能性最高的是（）,A,植物的卵细胞,B,植物的精子细胞,C,被子植物的受精卵,D,被子植物的的叶肉细胞,A,C,思考讨论：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？,基因在特定空间和时间条件下选择性表达的结果。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，合成的蛋白质也不一样，从而形成了不同的组织和器官。,5.,细胞表现出全能性的条件,体外,:,在一定条件下表达,离体（细胞、组织或器官）、一定的营养物质、激素和其他外界条件,3,、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,卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高,植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性,C,趁热打铁：,4.,下列有关细胞全能性的含义，正确的是：,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,5.,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：,A,、,细胞丧失了全能性,B,、,基因的表达有选择性,C,、,不同的细胞内基因不完全相同,D,、,在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生,了变化,B,要把,一块组织通过培养得到一株完整植株,应该如何操作呢,?,生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、价格高等特点，近年在各地发展很快。但是生姜在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产,30%,50%,。,设计无病毒,生姜,幼苗的培育方案,请你设计,请你,设计,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、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、丛芽，最终形成完整的植株。,二、植物组织培养,1,、概念,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,根、芽,植物体,外植体,脱分化,植物激素：,细胞分裂素、生长素,再分化,2,、过程,植物组织培养条件,：,含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的,PH,、,适时光照等。,脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。,外植体：,愈伤组织：,脱分化（去分化）：,再分化：,用于离体培养的植物器官或组织片段。,离体的植物器官、组织或细胞，在培养了一段时间以后，会通过细胞分裂，形成一团细胞而形成的组织叫愈伤组织。,愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。,由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化。,植物组织培养的培养基,定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生长的基质,无机营养成分：,C,，,H,，,O,大量元素及部分微量元素,有机营养成分,含,N,物质：包括维生素和氨基酸,碳源：,2%5%,的蔗糖,琼脂：起支持作用,相关激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素,PH,值：,5.0,6.0,(1),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？,培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。,(2),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，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吗？,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。,(3),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。,植物材料消毒,接种到,诱导培养基,诱导出愈伤组织,可直接诱导分化,愈伤组织接种到,分化培养基,分化出幼苗,接种到,生根培养基,完整植株,移栽到大田,愈伤组织转接到,继代培养基,得到大量的愈伤组织,继代培养基,:,更换新鲜的培养基来繁殖同种类型的材料,试管苗大规模培养,外植体,愈伤组织,新植株,切取,形成层,无菌接种,诱导愈伤组织,的形成,试管苗的形成,培养室,移栽,脱分化,再分化,非洲紫罗兰的组织培养,：,1,、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？,在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。,能力提高,2,、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？,植物激素,番茄与马铃薯同属茄科植物，但不是同属的植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。,人们曾经有这样一个梦想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆。这个梦想可能实现吗？,一个梦想?,二 植物体细胞杂交,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。,2,、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限制,，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。,（,1,）过程,细胞壁的阻碍,要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？,2,有没有一种温和的去除细胞壁的方法？,酶解法,纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,原生质体：,植物细胞去掉细胞壁以后的部分。,原生质：,细胞里具有生命活性的物质。,原生质层：,细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的部分。,根据的原理是,:,细胞膜的流动性,原生质体如何融合的呢？,方法,:,物理,化学,:,离心,.,振动,.,电激,聚乙二醇,(PEG),作诱导剂,成功标志是,:,杂种细胞产生了新的细胞壁,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,（,2,）植物体细胞杂交技术的意义,克服远源杂交,不亲和,的障碍，培育出自然界中没有的、具有优良品质的新品种。,成果,白菜,甘蓝,白菜甘蓝,1.,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？,马铃薯,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：,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。,2.,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。,植物细胞工程的实际应用,一,、,植物繁殖的新途径,1.,微型繁殖,(1),微型繁殖技术,:,快速繁殖优良品种的植物组织培养技术,.,(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,.,2.,作物脱毒,(1),材料,:,无病毒的茎尖,(2),脱毒苗,:,切取茎尖进行组织培养获得,(1),特点,:,后代无形状分离,不受气候,季节和地域限制,(2),技术,:,植物组织培养,.,(3),结构,:,人工薄膜胚状体或不定芽或顶芽或腋芽,.,3.,神奇的人工种子,二,、,作物新品种的培育,1.,单倍体育种,1),方法,:,花药的离体培养,(2),优点,:,后代稳定遗传,都是纯合体,;,明显缩短育种年限,.,2.,突变体的利用,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,.,(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,2.,技术,:,植物的组织培养,.,1,、当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时，下列有可能使其表现出全能性，发育成完整的植株的是（）,A,、,细胞分裂素,B,、,生长素,C,、,一定的营养物质,D,、,以上三者均是,D,2,、细胞工程是一门综合科学技术。下列哪项技术不属于细胞工程（）,A,、,有性杂交,B,、,体细胞杂交,C,、,组织培养,D,、,细胞核移植,A,、植物体细胞杂交尚未解决的问题是（）,A,、,去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体,B,、,让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状,C,、,将杂种细胞培育成植株,D,、,尚未培育出属间杂种植物,B,、不能人工诱导原生质体融合的方法是（）,A,、,振动,B,、,电剌激,C,、,PEG,试剂,D,、,重压,D,植物细胞表现出全能性的必要条件是（）,A.,给予适宜的营养和外界条件,B.,导入其他植物细胞的基因,C.,脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件,D.,将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内,D.,生物体的每一个细胞都是由受精卵发育来的,C,植物组织培养过程中的脱分化是指 （）,A.,植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞,B.,未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程,C.,植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程,D.,取植物的枝芽培育成一株新植物的过程,C,植物组织培养是指（）,A,离体的植物器官或细胞培育成愈伤组织,B,愈伤组织培育成植株,C,离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植物体,D,愈伤组织形成高度液泡化组织,C,植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是 （）,A.,植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁,B.,细胞壁使原生质体失去活力,C.,细胞壁阻碍了原生质体的融合D.,细胞壁不是原生质的组成部分,C,植物体细胞杂交的目的中错误的（）,A.,把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上,B.,获得杂种植株,C.,克服远源杂交不亲和的障碍,D.,实现原生质体的融合,D,、植物体细胞融合完成的标志是（）,A,、,产生新的细胞壁,B,、,细胞膜发生融合,C,、,细胞质发生融合,D,、,细胞核发生融合,A,、下列植物细胞的全能性在提供了适宜条件的情况下最易表达的是（,）,A,、,枝条上的一个芽,B,、,柱头上的花粉,C,、,胚珠中的珠被细胞,D,、,根尖分生区细胞,、能刺激愈伤组织形成的激素是（,）,A,、,细胞分裂素,B,、,赤霉素,C,、,生长素和赤霉素,D,、,细胞分裂素和乙烯,B,A,