《植物细胞培养》ppt课件 .ppt

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1、 番茄与马铃薯都是茄科植物，但不是同属的番茄与马铃薯都是茄科植物，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植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。马铃薯的块茎生长在土壤中。食用的蔬菜。马铃薯的块茎生长在土壤中。人们曾经有这样一个幻想：让一株植株地人们曾经有这样一个幻想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆。这个幻想可上部分结番茄，地下部分长土豆。这个幻想可能实现吗？能实现吗？细胞工程细胞工程 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的原理和方法，通过某种工程学手段，在方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平细胞整体水平或细胞器水平上或细胞器水

2、平上，按照人们的意愿来，按照人们的意愿来改变细胞改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学的一门综合科学技术。技术。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1、定义、定义：生物体的细胞具有生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个使后代细胞形成完整个体体的潜能的特性。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生物体的每一个细胞都包含有该物种所特所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因体所必

3、需的全部基因，从理论上讲，生物，从理论上讲，生物体的每一个体的每一个活细胞活细胞都应该具有全能性。都应该具有全能性。3、差异：、差异：（1 1）受精卵的全能性最高受精卵的全能性最高 （2 2）受精卵分化后的细胞中，体细胞受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞的的全能性比生殖细胞的低。低。植物细胞的全能性植物细胞的全能性受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞4、大小、大小蜜蜂（蜜蜂（2N=32）减数分裂减数分裂卵细胞卵细胞(N=16)发育发育雄蜂雄蜂(N=16)卵细胞可以直接发育成为一个新个体卵细胞可以直接发育成为一个新个体例：例：思考讨论：为什么体内细胞没有表现出思考讨论：为什么体内

4、细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官？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基因在特定空间和时间条件下选择性表达选择性表达的结果。在个体发育的不同时期，生物体不同的结果。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质也不一样，从而形成了不同的组织和器官。5、例题辨析：、例题辨析：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、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、生物体内的任何

5、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、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、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 C 19721972年卡尔森等通过两个烟草品种之间年卡尔森等通过两个烟草品种之间原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。19781978年梅尔彻斯年梅尔彻斯(Melchers)(Melchers)等首次获得等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂

6、种了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种“PotamatoPotamato”。目前，已得到栽培烟草与野生烟草、栽培目前，已得到栽培烟草与野生烟草、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与粳稻、大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代，获得了有小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代，获得了有价值的新品系或育种上有用的新材料。价值的新品系或育种上有用的新材料。（三）（三）植物体细胞杂交植物体细胞杂交1 1、定义：、定义：用两个用两个来自不同植物来自不同植物的体细胞的体细胞融合融合成成一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。新的植物体的方法。

7、2 2、优势：、优势：（与有性杂交与有性杂交方法比较）方法比较）打破了不同种生物间的生殖隔离限制打破了不同种生物间的生殖隔离限制去壁去壁去壁去壁纤维素酶纤维素酶果胶酶果胶酶原原生生质质体体植植物物细细胞胞原原生生质质体体融融合合离心、振离心、振动、电刺动、电刺激激聚乙二醇聚乙二醇再再生生细细胞胞壁壁杂杂种种细细胞胞去去分分化化愈愈伤伤组组织织杂杂种种植植株株激素激素等量等量激素激素再再分分化化植物体细胞杂交植物体细胞杂交过程示意图过程示意图细胞膜的流动性细胞膜的流动性植物植物A A细胞细胞植物植物B B细胞细胞去壁去壁原生质体原生质体A A原生质体原生质体B B原生质体融合原生质体融合融合体融

8、合体再再生生壁壁杂种细胞杂种细胞细胞分裂细胞分裂愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株去壁的常用方法：去壁的常用方法：酶解法（纤维素酶、果胶酶等）酶解法（纤维素酶、果胶酶等）原生质体融合方法原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等物理法：离心、振动、电刺激等 化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEGPEG）植物体细胞杂交植物体细胞杂交过程示意图过程示意图制备原生质体制备原生质体：酶解法去掉细胞壁 诱导融合 新的原生质体新的原生质体 生出细胞壁 杂种细胞杂种细胞 组织培养 杂种植株杂种植株意义：克服远缘杂交不亲和的障碍、培育新品种意义：克服远缘杂交不亲和的障碍、培育新品种思考与探究1.为什么为

9、什么“番茄番茄马铃薯马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像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？的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？提示：提示：1978年，梅尔彻斯（年，梅尔彻斯（Melchers）等人首次获得了马铃薯）等人首次获得了马铃薯与番茄的属间体细胞杂种。他们将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培育的二倍体马铃薯品系和番茄叶片细胞进行融合番茄叶片细胞进行融合，所产生的杂交株被称为，所产生的杂交株被称为“马铃薯番茄马铃薯番茄”。像大多数杂种一样，杂交株同时具有马铃薯和番茄的形态。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

10、株形成了特征。其中一些植株形成了“类似块茎的生殖根类似块茎的生殖根”，但是没有，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“马铃薯马铃薯番茄番茄”一类的体细胞杂交植物还不能产生经济效益，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。但是其研究价值不可忽视。至于马铃薯至于马铃薯番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地下结番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地下结马铃薯，马铃薯，主要原因主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是：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，所以马铃薯是相互调控

11、、相互影响的，所以马铃薯番茄杂交植株的细胞番茄杂交植株的细胞中虽然中虽然具备两个物种的遗传物质具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到但这些遗传物质的表达受到相互干扰相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序，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。了。2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物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，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。请设计出具体实验方案。