植物细胞工程课件课件课件课件精选课件.ppt

《植物细胞工程课件课件课件课件精选课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《植物细胞工程课件课件课件课件精选课件.ppt（31页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、关于植物细胞工程课件课件课件第一页，本课件共有31页专题二 细胞工程学习目标学习目标1.明确细胞工程的概念明确细胞工程的概念2.细胞工程的分类、植物细胞工程的主要内容细胞工程的分类、植物细胞工程的主要内容3.植物组织培养技术的基本操作、原理、条件植物组织培养技术的基本操作、原理、条件4.植物体细胞杂交技术的基本操作、原理植物体细胞杂交技术的基本操作、原理第二页，本课件共有31页细胞工程的概念细胞工程的概念 指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，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

2、意愿来改变细胞内的遗传物质或获得上，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。细胞产品的一门综合科学技术。应用的原理和方法应用的原理和方法研究的水平研究的水平研究的目的研究的目的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细胞整体水平或细胞器水平或细胞器水平按照人们的意愿来改变按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获细胞内的遗传物质或获得细胞产品得细胞产品第三页，本课件共有31页前者是前者是细胞水平或细胞器水平细胞水平或细胞器水平上生物技术上生物技术,后者是后者是分子水平上分子水平上的生物技术。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，

3、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。蛋白质工程是蛋白质工程是 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：细胞细胞分子分子思考思考:分子分子第四页，本课件共有31页细胞工程的分类细胞工程的分类细胞工程细胞工程植物细胞工程植物细胞工程动物细胞工程动物细胞工程第五页，本课件共有31页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第六页，本课件共有31页具有某种生物具有某种生物全部遗传信息全部遗传信息的任何一个细胞都具的任何一个细胞都具有

4、发育成有发育成完整生物体完整生物体的潜能。的潜能。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必，都有发育成为完整个体所必，都有发育成为完整个体所必，都有发育成为完整个体所必需的需的需的需的全部基因全部基因全部基因全部基因，从，从，从，从理论上讲，生物体的每一个活理论上讲，生物体的每一个活理论上讲，生物体的每一个活理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性细胞都应该具有全能性细胞都应该具有全能性细胞都应该

5、具有全能性。1 1、定义、定义、定义、定义：2、基础基础：3、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 一、植物细胞工程的理论基础一、植物细胞工程的理论基础-细胞全能性细胞全能性4、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：内因：离体离体细胞、组织或器官（为什么要细胞、组织或器官（为什么要离体离体？P34）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、适宜的温度、湿度、光照等例如无菌、适宜的温度、湿度、光照等 2）培养基）培养基（一

6、定的营养物质，激素一定的营养物质，激素）第七页，本课件共有31页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 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有关细胞全能性的叙述，不正确的是（有关细胞全能性的叙述，不正确的是（有关细胞全能性的叙述，不正确的是（有关细胞全能性的叙述，不正确的是（）A.A.A.A.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此其全能性最高受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体

7、，因此其全能性最高受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此其全能性最高受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此其全能性最高B.B.B.B.生物体内细胞由于进行分化，全能性不能表达生物体内细胞由于进行分化，全能性不能表达生物体内细胞由于进行分化，全能性不能表达生物体内细胞由于进行分化，全能性不能表达C.C.C.C.卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高D.D.D.D.在一定条件下，植物细胞离体培养能表现出全能性在一定条件下，植物细胞离体培养能表现出全能

8、性在一定条件下，植物细胞离体培养能表现出全能性在一定条件下，植物细胞离体培养能表现出全能性即时应用C C第八页，本课件共有31页二、植物组织培养二、植物组织培养2 2、理论基础：、理论基础：植物植物细胞的全能性细胞的全能性1 1、植物组织培养的概念、植物组织培养的概念 在在无菌无菌和和人工控制人工控制的条件下的条件下,将将离体离体的植物器官、组的植物器官、组织、细胞，培养在织、细胞，培养在人工控制的培养基人工控制的培养基上，给予上，给予适宜适宜的培的培养条件，养条件，诱导诱导其产生其产生愈伤组织愈伤组织、丛芽，最终形成、丛芽，最终形成完整完整的植株。的植株。（无性生殖无性生殖或或有性生殖有性生

9、殖（花药离体培养）（花药离体培养）下列属于植物组织培养的是下列属于植物组织培养的是下列属于植物组织培养的是下列属于植物组织培养的是（）A.A.A.A.花粉培养成单倍体植株花粉培养成单倍体植株花粉培养成单倍体植株花粉培养成单倍体植株B.B.B.B.芽发育成枝条芽发育成枝条芽发育成枝条芽发育成枝条C.C.C.C.根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区D.D.D.D.未受精的卵发育成植株未受精的卵发育成植株未受精的卵发育成植株未受精的卵发育成植株即时应用A A第九页，本课件共有31页3.植物组织培养的过程植物组织培养的过程胡萝卜胡萝卜外植体外植体单个

10、细胞单个细胞愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化胚状体胚状体再分化再分化试管植物试管植物离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞脱分化（又叫去分化）脱分化（又叫去分化）P33愈伤组织愈伤组织（排列疏松而无规则，高度液泡（排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞，化的呈无定形状态的薄壁细胞，代谢类型是异养需氧型）代谢类型是异养需氧型）再分化（再分化（P33）胚状体、根或芽等器官胚状体、根或芽等器官植物体植物体（试管苗）（试管苗）条件条件：离体离体一定的一定的营养物质营养物质和和激素激素（生（生长素、细胞分裂素）长素、细胞分裂素）适宜的条件（无菌、适宜的条件（无菌、适宜的温度、适宜

11、的温度、pH、光照等）、光照等）第十页，本课件共有31页离体的植物器官、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需光照，需光照，叶绿素的合成需光照叶绿素的合成需光照第十一页，本课件共有31页植物激素调节：植物激素调节：（1）、在生长素存在的情况下，细胞分裂素的）、在生长素存在的情况下，细胞分

12、裂素的作用呈现加强的趋势；作用呈现加强的趋势；（2）、使用顺序影响实验结果：）、使用顺序影响实验结果：（3）、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：生长素用量比细胞分裂素用量，比值高时，有利于生长素用量比细胞分裂素用量，比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化，抑制根的形成；比值适中时，促进愈伤组织分化，抑制根的形成；比值适中时，促进愈伤组织的生长。的生长。第十二页，本课件共有31页人工种子结构：结构：人工薄膜人工薄膜+胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）优点：优点：不受气候、季节、地

13、域的限制不受气候、季节、地域的限制保留优良性状保留优良性状时间短，占地少时间短，占地少技术：技术：组织培养组织培养原理：原理：细胞全能性细胞全能性第十三页，本课件共有31页在植物组织培养的过程中，为什么要进行一系列的消毒、在植物组织培养的过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且灭菌，并且要求无菌操作要求无菌操作？植物组织培养所利用的植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对植物材料体积小、抗性差，对培养条件的要求较高培养条件的要求较高。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，然而有利于培养物的生长，然而各种杂菌各种

14、杂菌同样也可以在上面同样也可以在上面迅速生长。迅速生长。造成培养基污染的因素有很多，一般包括：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等员操作不规范等，所以植物组织培养过程中污染现象经，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。常发生。培养基一旦被污染，培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对会生成大量对培养物有害的物质培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡，实验前功尽，导致培

15、养物迅速死亡，实验前功尽弃。所以在组织培养实验中用到的植物材料和各种器械弃。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都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定要规范，避彻底地灭菌，实验人员操作一定要规范，避免带入杂菌。免带入杂菌。第十四页，本课件共有31页二、植物二、植物体细胞杂交体细胞杂交1 概念概念：不同种植物不同种植物的的体细胞融合体细胞融合成一个成一个杂种细胞杂种细胞，杂种细胞杂种细胞发育成新的植物体发育成新的植物体的方法的方法2 理论基础理论基础：细胞膜的流动性细胞膜的流动性和植物细胞的和植物细胞的全能性全能性3 过程过程：植物细胞植物细胞A植物细胞植物细胞B植物细胞植物细胞A

16、植物细胞植物细胞B去壁去壁(酶解法酶解法:纤维素酶纤维素酶和果胶酶和果胶酶)去去壁壁原生质体：植物细胞去掉细胞壁的部分原生质体：植物细胞去掉细胞壁的部分原生质体原生质体A原生质体原生质体B原生质体原生质体B诱导融诱导融合合原生质体原生质体A诱导融合：物理法（离心、振动、电激）诱导融合：物理法（离心、振动、电激）化学法（化学法（PEG,聚乙二醇）聚乙二醇）融合的原生质体融合的原生质体融合的原生融合的原生质体质体物化法物化法再生壁再生壁杂种细胞杂种细胞脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化再生壁再生壁再分化再分化杂种植株杂种植株再分化再分化（无性生殖）（无性生殖）第十五页，本课件共有31页(1)

17、(1)(2)(3)(4)(5)植物体细胞杂交植物体细胞杂交过过程示意图程示意图4 意义意义：克服了克服了远源杂交不亲和性远源杂交不亲和性的障碍的障碍扩展了扩展了用于杂交用于杂交 的亲本范围的亲本范围5 未解决的问题未解决的问题：还不能让杂：还不能让杂种植物按照人们的要求表现出种植物按照人们的要求表现出亲代性状亲代性状第十六页，本课件共有31页杂杂种种植植株株融合的融合的原生质原生质体体ABAB再再生生出出细细胞胞壁壁脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织再再分分化化植物细胞的融合植物细胞的融合植物组织培养植物组织培养植物细胞植物细胞A原生质体原生质体B原生质体原生质体A杂种杂种细胞细胞AB去去 壁壁去去

18、 壁壁人人工工诱诱导导方法？方法？促进融合的促进融合的方法？方法？融合融合完成完成的的标志标志植物细胞植物细胞B回顾、植物体细胞杂交基本过程回顾、植物体细胞杂交基本过程酶解法（纤维素酶解法（纤维素酶、果胶酶等）酶、果胶酶等）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（PEG）第十七页，本课件共有31页 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原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。种。19781978年梅尔彻斯年梅尔彻斯(Melchers)(Melchers)等首次获得了番茄

19、等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种和马铃薯的属间体细胞杂种“Potamato”“Potamato”。但但还未得到还未得到地上结番茄地下结马铃薯。地上结番茄地下结马铃薯。目前，已得到栽培目前，已得到栽培烟草与野生烟草、烟草与野生烟草、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与栽培大豆与野生大豆、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粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代，获，获得了有价值的新品系或育种上有用的新材得了有价值的新品系或育种上有用的新材料。料。第十八页，本课件共有31页白菜白菜甘蓝甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝第二十页，本课件共有31页即时应用1、在下列选项中，不需要采用植

20、物组织培养技术的、在下列选项中，不需要采用植物组织培养技术的是是()A利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株体植株B利用花药离体培养得到单倍体植株利用花药离体培养得到单倍体植株C利用基因工程培养抗棉铃虫的棉花植株利用基因工程培养抗棉铃虫的棉花植株D利用细胞工程培养利用细胞工程培养“番茄番茄马铃薯马铃薯”杂种植株杂种植株A A A A第二十一页，本课件共有31页常见育种方式比较常见育种方式比较第二十二页，本课件共有31页问题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眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细虫，说明植

21、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，请设计出可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。具体实验方案。第二十三页，本课件共有31页异想天开第二十四页，本课件共有31页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、

22、原理、过程。本节课内容小结本节课内容小结第二十五页，本课件共有31页【解解析析】只只有有将将离离体体植植物物细细胞胞或或组组织织培培养养成成具具有有生生根根发发芽芽能能力力的的胚胚状状结结构构，再再包包上上人人造造种种皮皮，才才能能得得到到人人工工种种子子，而而是是未未分分化化的的愈愈伤伤组组织织，不不具具有有生生根根发发芽芽能能力力，只只有有在在分分化化培培养养基基上上培培养养后后，才才能能用用于于制造人工种子。制造人工种子。【答案答案】D第二十六页，本课件共有31页2(2011苏北四市调研苏北四市调研)下下图为图为白菜与甘白菜与甘蓝蓝体体细细胞胞杂杂交育成白菜交育成白菜甘甘蓝杂蓝杂种植种植

23、株的示意株的示意图图。请请据此回答：据此回答：(1)图图中中过过程用到的程用到的酶酶是是_，作用的，作用的结结果是果是获获得得_。(2)在在过过程程中中，常常用用的的化化学学诱诱导导剂剂是是_，若若在在容容器器中中放放置置若若干干a、b，诱诱导导完完成成且且假假设设所所有有细细胞胞发发生生了了融融合合(只只考考虑虑细细胞胞两两两两融融合合)，然然后后经经过过程程，形形成成的的d细细胞胞的的类类型型有有_种种，从从中中选选出出_进进行培养。行培养。(3)图图中中过过程是程是_，过过程合称程合称_技技术术。【答案答案】(1)纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶(具有活力具有活力)原生质体原生质体(2)

24、聚乙二醇聚乙二醇(PEG)3杂种细胞杂种细胞(3)脱分化植物组织培养脱分化植物组织培养 第二十七页，本课件共有31页 (2011泰州模拟泰州模拟)我国植物学家将名我国植物学家将名贵兰贵兰花花的茎尖的茎尖细细胞放在培养基中胞放在培养基中进进行培养，最行培养，最终发终发育成育成完整的新植株。下完整的新植株。下图图是是细细胞培养形成胞培养形成兰兰花植株示花植株示意意图图，请请据据图图分析回答：分析回答：(1)过过程程和和分分别别表示表示_和和_。(2)在在培培养养过过程程中中，除除了了提提供供水水分分、无无机机盐盐、糖糖类类、维维生生素素及及氨氨基基酸酸外外，还还需需要要在在培培养养基基中中加加入入

25、_。同同时时，在在培培养养过过程程中中，除除必必需需的的温温度度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键键是操作是操作过过程必程必须须保保证证_。(3)从从育育种种的的角角度度看看，植植物物组组织织培培养养与与有有性性生生殖殖相相比比，优优势势主主要要有有(列列举举2条条)：_。(4)植植物物组组织织培培养养的的过过程程中中，可可以以对对_进进行行化化学学或或物物理理的的诱诱变变处处理理，促使其促使其发发生突生突变变，再通，再通过诱导过诱导分化形成植株，从中分化形成植株，从中选选育出育出优优良品种。良品种。(5)若若将将兰兰花花的的茎茎尖尖细细胞胞换换成

26、成兰兰花花的的花花粉粉粒粒经经组组织织培培养养形形成成植植株株，这这种种育育种种方方法称法称为为_，其，其优优点是点是_。【答案答案】(1)脱分化再分化脱分化再分化(2)植物激素植物激素(或植物激素类似物或植物激素类似物)无菌无菌(3)能能保保持持亲亲本本的的优优良良性性状状；培培养养周周期期短短，繁繁殖殖效效率高；能培育无病毒植株率高；能培育无病毒植株(4)愈伤组织愈伤组织(5)单倍体育种缩短育种年限，培育的品种一定是纯种单倍体育种缩短育种年限，培育的品种一定是纯种第二十八页，本课件共有31页【答案答案】(1)脱分化再分化脱分化再分化(2)植物激素植物激素(或植物激素类似物或植物激素类似物)

27、无菌无菌(3)能能保保持持亲亲本本的的优优良良性性状状；培培养养周周期期短短，繁繁殖殖效效率率高高；能能培培育无病毒植株育无病毒植株(4)愈伤组织愈伤组织(5)单倍体育种缩短育种年限，培育的品种一定是纯种单倍体育种缩短育种年限，培育的品种一定是纯种(1)微微型型繁繁殖殖，实实际际上上是是一一种种无无性性繁繁殖殖，能能保保持持亲亲本本的的一一切切优优良良性性状状，这这项项技技术术只只运运用用了了植植物物组组织织培培养养，因因此此该该过过程程只只涉涉及及有丝分裂，不涉及减数分裂。有丝分裂，不涉及减数分裂。(2)微微型型繁繁殖殖具具有有选选材材少少，培培养养周周期期短短，繁繁殖殖率率高高，便便于于自

28、自动动化化管管理理等优点，有利于进行工厂化培养。等优点，有利于进行工厂化培养。(3)作作物物脱脱毒毒，人人工工种种子子中中的的胚胚状状体体、不不定定芽芽、顶顶芽芽和和腋腋芽芽的的获获得得采用的技术还是微型繁殖。采用的技术还是微型繁殖。第二十九页，本课件共有31页 (2011扬州模拟扬州模拟)如图为植物体细胞如图为植物体细胞杂交流程图，请回答下列问题：杂交流程图，请回答下列问题：(1)制制备备原生原生质质体体时时，常用的，常用的酶酶是是_。(2)诱导诱导原生原生质质体融合常用的化学体融合常用的化学诱导剂诱导剂是是_。(3)杂杂种种细细胞胞再再生生出出细细胞胞壁壁，此此过过程程与与细细胞胞内内_(

29、细细胞胞器器)有有密密切切关关系系。在在对对杂杂种种细细 胞胞 进进 行行 植植 物物 组组 织织 培培 养养 时时，通通 常常 还还 需需 要要 加加 入入 的的 两两 种种 植植 物物 激激 素素 是是_。通通过过该该技技术术得得到到的的杂杂种种植植株株在在形形态态上上表表现现为为_，其其根本原因是根本原因是_。(4)通通常常情情况况下下，马马铃铃薯薯和和番番茄茄杂杂交交是是不不成成功功的的，原原因因是是_。该该项项研研究究解解决决了了育育种种过过程程_的的问题问题。(5)通通过细过细胞工程胞工程获获得的得的杂杂种植株是否可育，种植株是否可育，为为什么？什么？_。6)若若马铃马铃薯是四倍体

30、，番茄是二倍体，薯是四倍体，番茄是二倍体，则杂则杂种植株是种植株是_倍体。倍体。【答案【答案(1)纤维素酶、果胶酶纤维素酶、果胶酶(2)PEG(聚乙二醇聚乙二醇)(3)高高尔尔基基体体细细胞胞分分裂裂素素和和生生长长素素同同时时具具有有两两个个亲亲本本的特性具有双亲细胞的全部遗传物质的特性具有双亲细胞的全部遗传物质(4)存在生殖隔离远缘杂交不亲和存在生殖隔离远缘杂交不亲和(5)可可育育，因因为为马马铃铃薯薯和和番番茄茄这这两两种种植植物物各各自自都都是是可可育育的的，杂杂种种植植株株也也可可正正常常进进行行减减数数分分裂裂，产产生配子并能受精形成种子生配子并能受精形成种子 (6)六六第三十页，本课件共有31页感感谢谢大大家家观观看看第三十一页，本课件共有31页