公开课植物细胞工程的基本技术课件.pptx

选修3 生态工程生态工程生物技术的安全性生物技术的安全性和伦理问题和伦理问题胚胎工程胚胎工程细胞工程细胞工程基因工程基因工程现代生物科技现代生物科技专题专题专题2.细胞工程的基本内容细胞工程的概念细胞工程的概念2.1植物细胞工程植物细胞工程2.2动物细胞工程动物细胞工程细胞工程的发展历程细胞工程的发展历程（自学了解）（自学了解）细胞工程的概念细胞工程的概念 指应用指应用细胞生物学和分子生物学细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手的原理和方法，通过某种工程学手段，在段，在细胞整体水平或细胞器水平细胞整体水平或细胞器水平上，上，按照人们的意愿来改变细胞内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遗传物质或获得细胞产品的一门的一门综合科学技术。综合科学技术。细细胞胞工工程程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细胞整体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与基因工程的比较：与基因工程的比较：前者是前者是细胞水平或胞水平或细胞器胞器水平上生物技水平上生物技术,后者是分子水平上的生物技后者是分子水平上的生物技术。植物细胞工程通常采用的通常采用的技术手段技术手段 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所采用技术所采用技术 的理论基础的理论基础 植物细胞的全能性植物细胞的全能性一、细胞的全能性一、细胞的全能性1、定义：、定义：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完整个体完整个体完整个体的潜能的特性的潜能的特性的潜能的特性的潜能的特性。2、原理：、原理：生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的的的的全套遗传物质全套遗传物质全套遗传物质全套遗传物质，都有发育成为完整个体所，都有发育成为完整个体所，都有发育成为完整个体所，都有发育成为完整个体所必需的必需的必需的必需的全部基因全部基因全部基因全部基因，从理论上讲，生物体的每，从理论上讲，生物体的每，从理论上讲，生物体的每，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。一个活细胞都应该具有全能性。一个活细胞都应该具有全能性。一个活细胞都应该具有全能性。4、体内细胞未表现全能性的原因：、体内细胞未表现全能性的原因：基因选择性表达的结果基因选择性表达的结果基因选择性表达的结果基因选择性表达的结果 3、原因：原因：生物体细胞含有本物种所特有的生物体细胞含有本物种所特有的生物体细胞含有本物种所特有的生物体细胞含有本物种所特有的全套遗传全套遗传全套遗传全套遗传信息。信息。信息。信息。5、全能性的高低：、全能性的高低：受精卵受精卵 生殖细胞（精、卵）生殖细胞（精、卵）体细胞体细胞体细胞：体细胞：植物细胞植物细胞 动物细胞动物细胞分化分化程度低的细胞程度低的细胞 分化程度高的细胞分化程度高的细胞幼嫩细胞幼嫩细胞 衰老的细胞衰老的细胞 分裂能力强的细胞分裂能力强的细胞 分裂能力弱的细胞分裂能力弱的细胞6、全能性表达的条件（植物组织培养的条件）：、全能性表达的条件（植物组织培养的条件）：内因：离体细胞、组织或器官内因：离体细胞、组织或器官外因：外因：1）适宜的外界环境条件）适宜的外界环境条件，例如无菌、适，例如无菌、适宜的温度、湿度、光照等宜的温度、湿度、光照等2）培养基（）培养基（一定的营养物质，激素一定的营养物质，激素）1)1)下列有关细胞全能性的含义，正确的是：下列有关细胞全能性的含义，正确的是：A A、每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能、每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能B B、生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全、生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能部功能 C C、生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体、生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能的潜能D D、生物体的每个细胞都经过产生、分裂、分化、生物体的每个细胞都经过产生、分裂、分化、生长、衰老、死亡的全过程生长、衰老、死亡的全过程 2 2）在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分）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：化为不同的组织、器官，是因为：A A、细胞丧失了全能性、细胞丧失了全能性 B B、基因的表达有选择性、基因的表达有选择性 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，细胞内的基因发生了、在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化变化 1、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无菌和人工控制条件下，植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物将离体的植物器官、组织、细胞器官、组织、细胞，培养在人工配，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，最终形成生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株完整的植株。二、植物组织培养二、植物组织培养离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽植物体植物体外植体外植体A、脱分化、脱分化B、再分化、再分化植物激素：植物激素：细胞分裂素、生长素细胞分裂素、生长素2、植物组织培养过程、植物组织培养过程1、A过程进行有丝分裂过程进行有丝分裂2、B过程进行有丝分裂同时过程进行有丝分裂同时也进行分化也进行分化3、A不需光照，而不需光照，而B需光需光照，叶绿素的合成需光照照，叶绿素的合成需光照脱分化脱分化脱分化脱分化 也叫也叫去分化去分化，高度分化的组织、器官产生愈，高度分化的组织、器官产生愈伤组织的过程。伤组织的过程。再分化再分化再分化再分化脱分化产生的愈伤组织继续进行培养又可以重脱分化产生的愈伤组织继续进行培养又可以重新分化新分化成根或芽成根或芽等器官。等器官。组培条件组培条件组培条件组培条件适宜的养料和激素，适宜的温度和无菌条件适宜的养料和激素，适宜的温度和无菌条件愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织细胞排列疏松而无规则，是一种高度液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。泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。外植体外植体外植体外植体 用于离体培养的植物器官或组织片段。用于离体培养的植物器官或组织片段。离体的植物离体的植物器官、组织器官、组织或细胞或细胞愈愈伤伤组组织织根根芽芽植植物物体体脱分化脱分化再分化再分化切取外植体接种外植体愈伤组织的形成植物组织培养（试管苗的形成）试管苗大规模培养移栽经过炼经过炼苗的小苗的小苗，可苗，可以和一以和一般植物般植物一样进一样进行大规行大规模栽培模栽培为什么选择为什么选择形成层？形成层？（2 2）植物组织培养的培养基：）植物组织培养的培养基：水、无机盐离子水、无机盐离子有机小分子营养成分：有机小分子营养成分：氮源：氮源：包括包括维生素维生素和和氨基酸氨基酸 碳源：碳源：2%2%5%5%的的蔗糖蔗糖溶液，调节渗透压溶液，调节渗透压琼脂：琼脂：起支持作用起支持作用 激素：激素：生长素、细胞分裂素生长素、细胞分裂素、赤霉素、赤霉素pH值：值：5.05.06.06.03、胡萝卜的组织培养实验、胡萝卜的组织培养实验（1 1）实验）实验原理原理、目的、材料、目的、材料1、选取胡萝卜洗净，削皮，切段选取胡萝卜洗净，削皮，切段2、酒精消毒、次氯酸钠杀菌、酒精消毒、次氯酸钠杀菌3、切取、切取1立方厘米左右的形成层小块立方厘米左右的形成层小块5、定期观察和记录愈伤组织、定期观察和记录愈伤组织脱分化脱分化再分化再分化（3 3）方法步骤）方法步骤4、接种，封盖扎紧、接种，封盖扎紧6、诱导出试管苗，移栽、诱导出试管苗，移栽a、激素用量的比例影响实验结果：、激素用量的比例影响实验结果：生长素用量生长素用量细胞分裂素用量细胞分裂素用量,有有利利于于根根的分化、的分化、抑抑制制芽芽的形成；的形成；比值比值低低时，有时，有利利于于芽芽的分化，的分化，抑抑制制根根的形成；的形成；比值比值适中适中时，时，促进愈伤组织的生长。促进愈伤组织的生长。（4 4）注意事项）注意事项b、必要条件：、必要条件：确保无菌操作、细胞离体、生长发确保无菌操作、细胞离体、生长发育所需的全部营养物质：育所需的全部营养物质：矿质元素、糖类、维生素矿质元素、糖类、维生素C、关键词：、关键词：外植体、脱分化、再分化、愈伤组织外植体、脱分化、再分化、愈伤组织（1）离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，）离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整植物体？能否培养成完整植物体？（2）决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？）决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？激素诱导和营养物质激素诱导和营养物质p43不能不能（4 4）思考讨论）思考讨论1.在植物组培过程中，为什么要进行一系在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？探究：探究：探究：探究：1、杂菌和培养物争夺营养、杂菌和培养物争夺营养2、杂菌会生成对培养物有害的物质、杂菌会生成对培养物有害的物质11、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，被培养成为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。脱分化脱分化再分化再分化离体的植物组织器官、组织或细胞离体的植物组织器官、组织或细胞植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性具有分生能力的薄壁细胞具有分生能力的薄壁细胞愈伤组织愈伤组织一、植物细胞的杂交技术一、植物细胞的杂交技术 将将不同种植物不同种植物的体细胞，的体细胞，在一定条件下融合成在一定条件下融合成杂种细胞杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。体的技术。（不同种生物之间（不同种生物之间存在着存在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做到的有性杂交方法是不可能做到这一点的）这一点的）1 1、细胞杂交技术概念、细胞杂交技术概念（1）要想让两个来自不同植物的体细胞融合在）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？一起，遇到的第一个障碍是什么？（2）有没有一种温和的去细胞壁的方法？）有没有一种温和的去细胞壁的方法？（3）为什么两个原生质体能发生融合，这与细）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？胞膜的什么特性有关？（4）如果两个来源不同的原生质体发生融合形）如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？处理？（5）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？2 2、相关问题、相关问题植物细胞植物细胞A A植物细胞植物细胞B B去细胞壁去细胞壁原生质体原生质体A A原生质体原生质体B B原生质体融合正在融合的正在融合的原生质体原生质体杂种细胞杂种细胞再生出细胞壁植植物物细细胞胞融融合合植物组织培养植物组织培养杂种植物杂种植物脱分化脱分化再分化再分化促进融合促进融合的方法？的方法？方法？方法？融合融合完成完成的的标志标志过过程程植物体细胞杂交技术流程图进行总结，重点理解以下内容。植物体细胞杂交技术流程图进行总结，重点理解以下内容。流程图中为了简化，仅画了一个马铃薯的原生质体流程图中为了简化，仅画了一个马铃薯的原生质体与一个番茄的原生质体之间的融合，可真正在实际与一个番茄的原生质体之间的融合，可真正在实际操作过程中，操作过程中，是把许多马铃薯的原生质体和许多番是把许多马铃薯的原生质体和许多番茄的原生质体放在一起，让它们自由融合，再从中茄的原生质体放在一起，让它们自由融合，再从中筛选出所需的杂种细胞筛选出所需的杂种细胞。由于不同种的细胞其细胞膜的特点不一样，如不作由于不同种的细胞其细胞膜的特点不一样，如不作任何处理，把它们放在一起，让它们任何处理，把它们放在一起，让它们自然融合是不自然融合是不可能的可能的，所以原生质体间的融合必须要人工诱导。，所以原生质体间的融合必须要人工诱导。细胞融合为无性繁殖，细胞分裂方式为细胞融合为无性繁殖，细胞分裂方式为有丝分有丝分裂裂，包含脱分化和再分化两个阶段。，包含脱分化和再分化两个阶段。杂种植株的特征：杂种植株的特征：具备两种植物的遗传特征具备两种植物的遗传特征，原因，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。该技术最大的优点：该技术最大的优点：克服远源杂交的不亲和障碍。克服远源杂交的不亲和障碍。体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体基因组还是染色体组都采用直接相加的方法基因组还是染色体组都采用直接相加的方法该过程培育新品种的过程中，该过程培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律。循孟德尔的遗传定律。目前还不能让杂种细胞完全按人们的需要去表达亲目前还不能让杂种细胞完全按人们的需要去表达亲代的优良性状代的优良性状4 4、植物体细胞杂交技术的意义、植物体细胞杂交技术的意义v克服远源杂交不亲和的障碍，培育出自然界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。中没有的、具有优良品质的新品种。1、细胞全能性细胞全能性的概念、全能性大小的比较的概念、全能性大小的比较2、植物组织培养植物组织培养的概念、原理、过程。的概念、原理、过程。3、植物组织培养实验植物组织培养实验所需的条件：离体、无菌、培养所需的条件：离体、无菌、培养基、基、环境条件。环境条件。4、植物体细胞杂交植物体细胞杂交的概念、原理、过程的概念、原理、过程。本节课内容小结本节课内容小结1、当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而、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（成完整的植株的是（）A、细胞分裂素、细胞分裂素B、生长素、生长素C、一定的营养物质、一定的营养物质D、以上三者均是、以上三者均是2、细胞工程是一门综合科学技术。下列哪项技术不属、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（于细胞工程（）A、有性杂交、有性杂交B、体细胞杂交、体细胞杂交C、组织培养、组织培养D、细胞核移植、细胞核移植巩固练习DA3、在生物体内、在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分，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（化为不同的组织、器官，是因为（）A、细胞丧失了全能性、细胞丧失了全能性B、基因的选择性表达、基因的选择性表达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、在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了、在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化变化4、愈伤组织的细胞类型和愈伤组织分化后形成的、愈伤组织的细胞类型和愈伤组织分化后形成的机构分别是（机构分别是（）A、薄壁细胞、外植体、薄壁细胞、外植体B、厚壁细胞、胚状体、厚壁细胞、胚状体C、薄壁细胞、胚状体、薄壁细胞、胚状体D、后壁细胞、外植体、后壁细胞、外植体BC5、关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（、关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（）A、愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果、愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果B、愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果、愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果C、愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果、愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果D、愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果、愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果D6植物细胞表现出全能性的必要条件是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给予适宜的营养和外界条件B.导入其他植物细胞的基因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将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内C7细胞具有全能性的原因是细胞具有全能性的原因是（）A.生物体细胞具有使后代细胞形成完整个体的生物体细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能潜能B.生物体的每一个细胞都具有全能性生物体的每一个细胞都具有全能性C.生物体的每一个细胞都含有个体发育的全部生物体的每一个细胞都含有个体发育的全部基因基因D.生物体的每一个细胞都是由受精卵发育来的生物体的每一个细胞都是由受精卵发育来的8.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.形成层细胞形成层细胞B.韧皮部细胞韧皮部细胞C.木质部细胞木质部细胞D.叶肉细胞叶肉细胞CA9植物组织培养过程中的脱分化是指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组织的过程D.取植物的枝芽培育成一株新植物的过程取植物的枝芽培育成一株新植物的过程10植物组织培养是指植物组织培养是指（）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愈伤组织形成高度液泡化组织CC13、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、产生新的细胞壁、产生新的细胞壁B、细胞膜发生融合、细胞膜发生融合C、细胞质发生融合、细胞质发生融合D、细胞核发生融合、细胞核发生融合A12、不能人工诱导原生质体融合的方法是（、不能人工诱导原生质体融合的方法是（）A、振动、振动B、电剌激、电剌激C、PEG试剂试剂D、重压、重压DC CD D14植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是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细胞壁不是原生质的组成部分15植物体细胞杂交的目的中错误的是植物体细胞杂交的目的中错误的是（）A.把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上B.获得杂种植株获得杂种植株C.克服远源杂交不亲和的障碍克服远源杂交不亲和的障碍D.实现原生质体的融合实现原生质体的融合16.16.人工获得一个杂交植株，需要下列哪项步骤（人工获得一个杂交植株，需要下列哪项步骤（人工获得一个杂交植株，需要下列哪项步骤（人工获得一个杂交植株，需要下列哪项步骤（）A A、分离原生质体、分离原生质体、分离原生质体、分离原生质体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 组织培养组织培养组织培养组织培养 得到杂种植株得到杂种植株得到杂种植株得到杂种植株 B B、分离原生质体、分离原生质体、分离原生质体、分离原生质体 原生质体融合原生质体融合原生质体融合原生质体融合 杂种植株杂种植株杂种植株杂种植株 C C、获取细胞、获取细胞、获取细胞、获取细胞 原生质融合原生质融合原生质融合原生质融合 组织培养组织培养组织培养组织培养 得到杂种植株得到杂种植株得到杂种植株得到杂种植株 D D、获取细胞、获取细胞、获取细胞、获取细胞原生质直接融合原生质直接融合原生质直接融合原生质直接融合组织培养组织培养组织培养组织培养 A A1717、在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤 组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的？组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的？组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的？组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的？A A、适宜的营养物质、适宜的营养物质、适宜的营养物质、适宜的营养物质 B B、适宜的温度、适宜的温度、适宜的温度、适宜的温度 C C、消毒灭菌、消毒灭菌、消毒灭菌、消毒灭菌 D D、适宜浓度的生长激素、适宜浓度的生长激素、适宜浓度的生长激素、适宜浓度的生长激素1818、某株名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止某株名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止某株名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止某株名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止 性状分离并快速繁殖，可以利用该植物的一部分器官性状分离并快速繁殖，可以利用该植物的一部分器官性状分离并快速繁殖，可以利用该植物的一部分器官性状分离并快速繁殖，可以利用该植物的一部分器官 或组织进行离体培养，发育出完整的植株。进行离体或组织进行离体培养，发育出完整的植株。进行离体或组织进行离体培养，发育出完整的植株。进行离体或组织进行离体培养，发育出完整的植株。进行离体 培养时不应采用该植株的（培养时不应采用该植株的（培养时不应采用该植株的（培养时不应采用该植株的（）A A、茎尖、茎尖、茎尖、茎尖 B B、子房壁、子房壁、子房壁、子房壁 C C、叶片、叶片、叶片、叶片 D D、花粉粒、花粉粒、花粉粒、花粉粒D DD D