植物细胞工程的基本技术课件-高二下学期生物人教版选修3.pptx

1.1.了解细胞工程的含义。了解细胞工程的含义。2.2.理解植物细胞的全能性。理解植物细胞的全能性。(重点重点)3 3植物组织培养技术的过程及用途。植物组织培养技术的过程及用途。(重点重点)4.4.植物体细胞杂交技术的过程。植物体细胞杂交技术的过程。(重点重点)专题二 细胞工程植物细胞工程 细胞工程是指应用细胞细胞工程是指应用细胞细胞工程是指应用细胞细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过 细胞水平或细胞器水平上的操作，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。一、细胞工程概念(1)原理和方法：细胞生物学和原理和方法：细胞生物学和 。(2)操作水平：细胞水平或细胞器水平操作水平：细胞水平或细胞器水平(3)目的：按照人的意愿来改变目的：按照人的意愿来改变 或获得或获得细胞产品细胞产品分子生物学分子生物学细胞内的遗传物质细胞内的遗传物质(4)种类按照研究对象分为植物细胞工程和动物细胞工程 前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术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。后者是分子水平上的生物技术。克隆多莉羊技术是克隆多莉羊技术是 水平上的技术，水平上的技术，培育抗虫棉是培育抗虫棉是 水平上的技术。水平上的技术。细胞工程与基因工程相比：细胞工程与基因工程相比：细胞（细胞器）细胞（细胞器）分子分子思考思考:二、植物细胞的全能性二、植物细胞的全能性1、概念、概念1 1）受精卵）受精卵 生殖细胞生殖细胞 体细胞体细胞：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞都：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具有发育成完整个体的潜能的特性完整个体的潜能的特性3、全能性的比较、全能性的比较2）植物细胞）植物细胞动物细胞动物细胞3)分化程度低的细胞分化程度低的细胞分化程度高的细胞分化程度高的细胞4）具有持续分裂能力的细胞不分裂的细胞）具有持续分裂能力的细胞不分裂的细胞2、现实表现现实表现：在生物的生长发育过程中在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现细胞并不会表现出出全能性全能性，而是分化成各种而是分化成各种组织和器官组织和器官。（基。（基因的选择性表达）因的选择性表达）例题辨析例题辨析下列关于细胞全能性的说法不正下列关于细胞全能性的说法不正确的是（确的是（）受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高体，因此全能性最高生物体内，细胞不能表现出全能性，是因为细生物体内，细胞不能表现出全能性，是因为细胞中的基因选择性表达胞中的基因选择性表达 菊花花瓣或叶片的任何一个活细胞都具有全能菊花花瓣或叶片的任何一个活细胞都具有全能性性哺乳动物成熟的红细胞也有全能性哺乳动物成熟的红细胞也有全能性 E E、用菊花的一个叶肉细胞培养出了菊花叶片体现、用菊花的一个叶肉细胞培养出了菊花叶片体现了叶肉细胞的全能性了叶肉细胞的全能性E E脱分化遮光遮光再分化光照光照三、植物组织培养技术三、植物组织培养技术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伤愈伤组织组织胚状体胚状体或丛芽或丛芽试管苗试管苗脱脱 分分 化化:让已经分化的细胞让已经分化的细胞,经过诱导后经过诱导后,失去其失去其 而转变成未分化细胞的过程而转变成未分化细胞的过程.愈愈 伤伤 组组 织织:由一团排列疏松而无规则由一团排列疏松而无规则,的呈无定形状态的呈无定形状态的薄壁细胞组成的薄壁细胞组成.再再 分分 化化:脱分化产生的愈伤组织继续进行培养脱分化产生的愈伤组织继续进行培养,又可以重新分化成又可以重新分化成根或芽等器官根或芽等器官,这个过程叫做再分化这个过程叫做再分化.1原理：植物细胞的全能性。2过程：特有的结构和功能特有的结构和功能高度液泡化高度液泡化离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞A脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织B再分化再分化 胚状体胚状体（或丛芽）（或丛芽）试管苗试管苗遮光遮光光照光照1、A过程进行有丝分裂B过程进行有丝分裂同时也进行分化2、A不需光照，光照容易产生维管组织，不易形成愈伤组织而B需光照，叶绿素的合成需光照3.愈伤组织为异养需氧型生物，因为愈伤组织未分化没有形成叶绿体无法进行光合作用，且全能性较高 在 条件下将 ，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 、丛芽，最终形成 。无菌和人工控制离体的植物器官、组织、细胞愈伤组织完整的植株细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件必要条件：3植物组织培养的条件植物组织培养的条件生长素生长素细胞分裂素细胞分裂素诱导诱导根根的形成的形成生长素生长素细胞分裂素细胞分裂素诱导诱导芽芽的形成的形成生长素生长素=细胞分裂素细胞分裂素促进促进愈伤组织愈伤组织形成形成植物组织培养技术属于无性繁殖，遗传物质不变，可保持亲本的优良性状四四实验：实验：胡萝卜的组织培养胡萝卜的组织培养取材：消毒后选取根的形成层部位，切取1 cm3左右的小块，因为该部位容易诱导形成愈伤组织接种：将组织块接种到诱导培养基上，诱导出愈伤组织 培养：在2326 恒温避光条件下培养一段时间，再将愈伤组织转接到分化培养基上培养诱导出试管苗移栽：将试管苗移栽到大田，培养成正常植株讨论1在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。2为什么切取胡萝卜根的形成层？其他部位也能培养成小植株吗？胡萝卜根的形成层容易诱导形成愈伤组织，其他部位如叶、花也能培养成小植株，只是稍微困难些。3若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？培养物经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，愈伤组织中不含有叶绿体。1.1.在离体的植物器官、组织或细胞在离体的植物器官、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（列哪一项条件是不需要的（）A.A.消毒灭菌消毒灭菌 B.B.适宜的温度适宜的温度 C.C.充足的光照充足的光照 D.D.适宜的养料和激素适宜的养料和激素C反馈练习2.2.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.A.具有完整细胞核的细胞具有完整细胞核的细胞B.B.离体状态离体状态C.C.导入外源基因导入外源基因D.D.一定的营养物质和激素一定的营养物质和激素C3.3.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 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 2）表示表示 ，其细胞特点是，其细胞特点是 薄壁细胞。薄壁细胞。脱分化脱分化离体的植物器官、组织或细胞植物细胞具有全能性具有分生能力的愈伤组织再分化再分化反馈练习五、植物体细胞杂交技术：五、植物体细胞杂交技术：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。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？原生质体融合（关键）原生质体B原生质体A去壁去壁植物A细胞植物B细胞诱导诱导融合融合再生出细胞壁（细胞融合完成的标志）再生出细胞壁（细胞融合完成的标志）杂种细胞脱分化脱分化 （细胞分裂）（细胞分裂）愈伤组织再分化再分化杂种植株植物体细胞杂交完成的标志植物组织培养纤维素酶果胶酶植物细胞融合原生质体原生质层，原生质层指植物细胞膜，液泡膜以及介于两者间的细胞质。原生质体指植物细胞去掉细胞壁剩下的成分，因此原生质体应置于高渗溶液中，防止吸水涨破。如蔗糖可作为碳源，提供能量，维持渗透压，维持其正常形态。植物细胞融合与植物组织培养过程植物组织培养是植物体细胞杂交的基础(1)(1)(2)(3)(4)(5)标志去壁去壁1.植物体细胞杂交完成的标志是培育出杂种植株，而不是形成杂种细胞。细胞融合完成的标志是杂种细胞再生出细胞壁，高尔基体直接参与细胞壁的形成，线粒体提供能量。可通过质壁分离实验检测是否再生出细胞壁。2.植物体细胞杂交技术属于无性生殖，不遵循孟德尔定律，变异类型应是染色体数目的变异，形成的是异源多倍体，可育。1概念：将的 植物体细胞，在一定条件下融合成 ，并把杂种细胞培育成 的技术。不同种杂种细胞新的植物体 2.优势：克服了远缘杂交不亲和的障碍,出现自然界没有的新品种3去壁：用 去除植物细胞壁，获得原生质体纤维素酶和果胶酶 4.诱导原生质体融合的方法：物理法：等。化学法：诱导。离心、振动、电激用聚乙二醇(PEG)5、原理：细胞膜的流动性和细胞全能性，染色体变异五、植物体细胞杂交技术：五、植物体细胞杂交技术：白菜白菜甘蓝甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝“白菜甘蓝”同普通白菜相比，具有生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。6、实例：思考与探究为什么番茄马铃薯超级杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上长番茄，地下结马铃薯呢？课外资料：1978年，梅尔彻斯(Melchers)等人首次获得了马铃薯与番茄的属间体细胞杂种。他们将培育的二倍体马铃薯品系和番茄叶片细胞进 行融合，所产生的杂交株被称为“马铃薯番茄”像大多数杂种一样，杂交株同时具有马铃薯和番茄的形态特征。其中一些植株形成了“类似块茎的生殖 根”，但是没有产生可结实的花、果实以及真正意义上的块茎。到目前为止“马铃薯一番茄”一类的体细胞杂交植物还不能产生经济效益，但是其研究价值不可忽视。答案: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其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，点石成金植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术所属所属范畴范畴原理原理步骤步骤意义意义联系联系植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂杂交所用的技术更复杂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克服不同种生物远缘杂交不亲和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1.1.通过植物组织培养（通过植物组织培养（）A.A.获得的植株都不会出现变异获得的植株都不会出现变异 B.B.可以证明高度分化的细胞也具有全能性可以证明高度分化的细胞也具有全能性 C.C.可以克服远源杂交不亲和的障碍可以克服远源杂交不亲和的障碍 D.D.可以大量繁育无子番茄可以大量繁育无子番茄B反馈练习2.2.下列有关植物体细胞杂交的叙述不正确的是（下列有关植物体细胞杂交的叙述不正确的是（）A.A.用酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体用酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体B.B.诱导两种植物细胞的原生质体融合，进而形成杂种细诱导两种植物细胞的原生质体融合，进而形成杂种细胞胞C.C.植物细胞杂交的最终目的是得到细胞的代谢产物植物细胞杂交的最终目的是得到细胞的代谢产物D.D.植物体细胞杂交技术可用电击法诱导细胞融合植物体细胞杂交技术可用电击法诱导细胞融合C C反馈练习3.3.下面关于植物细胞工程的叙述，不正确的是（下面关于植物细胞工程的叙述，不正确的是（）A.A.叶肉细胞脱分化后可形成无定形状态的薄壁细胞叶肉细胞脱分化后可形成无定形状态的薄壁细胞 B B叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织C.C.融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜 D.D.叶肉细胞离体培养时，可以表现出全能性叶肉细胞离体培养时，可以表现出全能性BCBC反馈练习