植物细胞工程植物细胞工程的基本技术.ppt
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1、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或细细胞器水平胞器水平上,按照人们的意愿来上,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传改变细胞内的遗传物质物质或或获得获得细胞产品细胞产品的一门综合科学技术。的一门综合科学技术。(选修选修3 31页页)2.1植物细胞工程植物细胞工程植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术科学家利用菊花的花瓣培养出的菊花。科学家利用菊花的花瓣培养出的菊花。为什么植物一个的花瓣就可以培育成一株完整植株的呢?为什么植物一个的花瓣就可以培育成一株完整植株
2、的呢?细胞的全能性及分化细胞的全能性及分化翻到选修三 33页2.1植物细胞工程植物细胞工程植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术细胞的全能性及细胞的全能性及分化分化 在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异稳定性差异的过程,叫做的过程,叫做细胞分化。细胞分化。1、细胞分化的概念、细胞分化的概念2、细胞分化的特点、细胞分化的特点 1、持久性和不可逆性:、持久性和不可逆性:分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡;分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡;(细胞分化发
3、生在生物体的细胞分化发生在生物体的整个生命进程中,但在胚胎时整个生命进程中,但在胚胎时期达到最大程度;期达到最大程度;)2、普遍性:、普遍性:细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象,是生物细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象,是生物个个体发育的基础体发育的基础。必修一必修一 117-118页页3 3、细胞分化的意义、细胞分化的意义1 1、对于多细胞的生物来说,没有细胞的分化就没有、对于多细胞的生物来说,没有细胞的分化就没有个体发育;个体发育;2 2、细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,、细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高各种生理功能的效率。有利于提高各种生理功能的效率。4
4、 4、细胞分化后遗传物质是否发生了变化?、细胞分化后遗传物质是否发生了变化?遗传物质没有变化遗传物质没有变化,不同组织的细胞都是来源,不同组织的细胞都是来源于受精卵,经有丝分裂产生。于受精卵,经有丝分裂产生。细胞分化的细胞分化的实质实质是是基基因选择性表达因选择性表达的结果。的结果。2.1植物细胞工程植物细胞工程植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术细胞的全能性及细胞的全能性及分化分化必修一必修一 118页页2.1植物细胞工程植物细胞工程植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术细胞的全能性细胞的全能性及分化及分化1 1、细胞的全能性概念:、细胞的全能性概念:2 2、细胞的全能性原因:
5、、细胞的全能性原因:细胞内具有发育成个体的细胞内具有发育成个体的全部遗传物质全部遗传物质。已经分化的细胞,仍然具有发育成已经分化的细胞,仍然具有发育成完整完整个体的个体的潜能潜能;必修一必修一 119页页2.1植物细胞工程植物细胞工程植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术细胞的全能性细胞的全能性及分化及分化3 3、细胞的全能性大小:、细胞的全能性大小:4 4、细胞的全能性表现:、细胞的全能性表现:受精卵受精卵 卵细胞卵细胞 体细胞体细胞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不表现全能性不表现全能性表现全能性表现全能性体内,基因的选择性表达体内,基因的选择性表达
6、体外,诱导因素的存在体外,诱导因素的存在一团没有特定结构和功能并处于一团没有特定结构和功能并处于旺盛分裂状态的薄壁细胞,排列旺盛分裂状态的薄壁细胞,排列疏松,无规则,高度液泡化疏松,无规则,高度液泡化2.1植物细胞工程植物细胞工程 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术科学家利用菊花的花瓣培养出的菊花。科学家利用菊花的花瓣培养出的菊花。那么,植物的花瓣是怎样培育成一株完整植株的呢?那么,植物的花瓣是怎样培育成一株完整植株的呢?植物的花瓣属于植物的花瓣属于_的组织,利用它来培育出新的的组织,利用它来培育出新的植株,首先要通过细胞的植株,首先要通过细胞的_过程,培养出过程,培养出_组组织,然
7、后再从愈伤组织织,然后再从愈伤组织_形成小植株。形成小植株。高度分化高度分化脱分化脱分化愈伤愈伤分化分化选修三选修三 33页页芽芽根根再分化再分化处处理理幼幼苗苗秋秋水水仙仙素素正常正常植株植株单倍体单倍体植株植株花花粉粉粒粒(外植体)(外植体)植植物物体体细细胞胞愈愈伤伤组组织织脱分化脱分化一、植物组织培养过程:一、植物组织培养过程:正常正常植株植株胚胚状状体体愈伤组织愈伤组织 已分化的细胞,经过诱已分化的细胞,经过诱导后,失去其特有的结构和导后,失去其特有的结构和功能而转变成原始的未分化功能而转变成原始的未分化状态的过程,称状态的过程,称去分化去分化或脱脱分化分化(dedifferenti
8、ation)去分化的细胞,在一定的去分化的细胞,在一定的条件下,又重新分化成各种特条件下,又重新分化成各种特异性的组织细胞的过程,称异性的组织细胞的过程,称再再分化分化(redifferentiation)1 1、影响植物细胞脱分化和再、影响植物细胞脱分化和再分化的一个重要因素是什么?分化的一个重要因素是什么?细胞分裂素细胞分裂素/生长素生长素基本相等时基本相等时:维持愈伤组织的生长维持愈伤组织的生长细胞分裂素细胞分裂素/生长素生长素维持在高水平时维持在高水平时:诱导芽的形成诱导芽的形成细胞分裂素细胞分裂素/生长素的生长素的比例低时比例低时:诱导根的形成诱导根的形成细胞脱分化细胞脱分化就是让已
9、经就是让已经_的细胞,经过诱导后,失去其的细胞,经过诱导后,失去其特有的特有的_而转变成而转变成_细胞的过程。在植物中,细胞的过程。在植物中,一些分化的细胞,经过一些分化的细胞,经过_的诱导,可以的诱导,可以_为其有为其有分生能力的薄壁细胞,进而形成植物的愈伤组织。愈伤组织分生能力的薄壁细胞,进而形成植物的愈伤组织。愈伤组织在一定的培养条件下,又可以在一定的培养条件下,又可以_出幼根和芽,形成完出幼根和芽,形成完整的小植株整的小植株。2.1植物细胞工程植物细胞工程 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术分化分化结构和功能结构和功能未分化未分化激素激素脱分化脱分化再分化再分化为什么植物的一
10、为什么植物的一 瓣花辫就可以培育出完整的植株呢?瓣花辫就可以培育出完整的植株呢?具有某种生具有某种生具有某种生具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物体的潜能,也就是说每个生物细胞都具有体的潜能,也就是说每个生物细胞都具有体的潜能,也就是说每个生物细胞都具有体的潜能,也就是说每个生物细胞都具有全能性全能性全能性全能性的特点。的特点。的特点。的特点。在理论上,生物的任何一个细胞都具有发育成完整株的潜在理论上,生物的任何一个细胞都
11、具有发育成完整株的潜力。但是,在生物的生长发育过程中,细胞并不会表现出力。但是,在生物的生长发育过程中,细胞并不会表现出全能性,而是分化成全能性,而是分化成_和器官。这是因为在特定和器官。这是因为在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会有的时间和空间条件下,细胞中的基因会有_表表达出各种蛋自质,从而构成生物体的不同达出各种蛋自质,从而构成生物体的不同_。各种组织各种组织选择性地选择性地组织和器官组织和器官2.1植物细胞工程植物细胞工程 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植物组织培养技术植物组织培养技术2.1植物细胞工程植物细胞工程 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植物组织
12、培养技术植物组织培养技术试管苗大规模培养2.1植物细胞工程植物细胞工程 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植物组织培养技术植物组织培养技术P35 讨论讨论1、2、32.1植物细胞工程植物细胞工程 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植物组织培养技术植物组织培养技术P35讨论讨论1.在组织培养实验中,为什么要强调所用器械的在组织培养实验中,为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作?灭菌和实验人员的无菌操作?植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分,植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分,有利于培养物的生长,然而各种杂菌同样也可以在上面迅有利于培养物的生长,然而各
13、种杂菌同样也可以在上面迅速生长,所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培速生长,所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染,迅速生长的各种杂菌不但会和培养物养基一旦被污染,迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争争夺营养夺营养,而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物,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有害的物质,导致培养物迅速死亡。,导致培养物迅速死亡。造成培养基污染的因素有很多,一般包括:外植体带造成培养基污染的因素有很多,一般包括:外植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不规范菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不规范等。所以在组织培养实
14、验中用到的植物材料和各种器械都等。所以在组织培养实验中用到的植物材料和各种器械都要进行彻底地灭菌,实验人员操作一定要规范,避免带入要进行彻底地灭菌,实验人员操作一定要规范,避免带入杂菌。杂菌。2.1植物细胞工程植物细胞工程 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植物组织培养技术植物组织培养技术P35讨论讨论1.2.在本实验中,切取胡萝卜块根时强调要切取在本实验中,切取胡萝卜块根时强调要切取含含有形成层部分有形成层部分,原因是这部分,原因是这部分容易诱导形成愈伤组织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),是否请思考一下,胡萝卜的其他部分(如茎、叶、花),是否也能
15、培养成小植株,你能用实验的方法进行验证吗?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)胡萝卜的其他部分(如茎、叶、花)也能也能培养再生形培养再生形成小植株,成小植株,只是只是诱导愈伤组织比较困难。可以参考利用胡诱导愈伤组织比较困难。可以参考利用胡萝卜根进行组织培养的实验,尝试设计出利用胡萝卜的茎、萝卜根进行组织培养的实验,尝试设计出利用胡萝卜的茎、叶、花进行组织培养的实验流程。叶、花进行组织培养的实验流程。植物材料植物材料消毒消毒接接种种到到诱诱导导培培养养基基诱诱导导出出愈愈伤伤组组织织直接诱导分化直接诱导分化愈伤组织接种到愈伤组织接种到 分化培养基上分化培
16、养基上分化出分化出幼苗幼苗完整完整植株植株幼苗接种到幼苗接种到 生根培养基上生根培养基上移栽到大田移栽到大田愈伤组织转接到愈伤组织转接到 继代培养基上继代培养基上得到大量的得到大量的 愈伤组织愈伤组织2.1植物细胞工程植物细胞工程 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植物组织培养技术植物组织培养技术P35讨论讨论1.3.请根据上面的请根据上面的实验过程,概括出植物组织实验过程,概括出植物组织培养技术的流程简图。培养技术的流程简图。1 1、快速繁殖、培育无病毒、快速繁殖、培育无病毒植株。植株。植物组织培培养技术的用途:植物组织培培养技术的用途:2 2、大规模生产药物、食品、大规模生产药物
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