专题细胞工程植物优秀PPT.ppt

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1、专题细胞工程植物专题细胞工程植物第1页，本讲稿共23页2.1植物细胞工程植物细胞工程 教学目标教学目标1.简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。2.列举植物细胞工程的实际应用。列举植物细胞工程的实际应用。第2页，本讲稿共23页一、植物细胞工程的理论基础和基本技术一、植物细胞工程的理论基础和基本技术 植物细胞工程的理论基础是：植物细胞工程的理论基础是：植物细胞的全能性植物细胞的全能性植物细胞工程常用的技术是植物细胞工程常用的技术是 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全能性的概念：植物细胞全能性的概念：细胞的全能性是指生物体的细胞具有

2、细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。使后代细胞形成完整个体的潜能。植物细胞具有全能性的原因：植物细胞具有全能性的原因：是生物体的每一个细胞都含有该物是生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质及发育为完整个体所必需的全种所特有的全套遗传物质及发育为完整个体所必需的全部基因。部基因。第3页，本讲稿共23页（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的全能性细胞的全能性 当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于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离体状态时，在时，在一定的营养物质、激素一定的营养物质、激素和和其他外界条件

3、其他外界条件的作用的作用下，就可能表现出全能性，下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株发育成完整的植株。在生物的个体发育中，由于基因在特定时间和空间下选择在生物的个体发育中，由于基因在特定时间和空间下选择性地表达而形成不同器官，因此，要实现细胞的全能性，首先性地表达而形成不同器官，因此，要实现细胞的全能性，首先必须使生物体的细胞处于必须使生物体的细胞处于离体离体状态。状态。植物细胞动物细胞植物细胞动物细胞受精卵生殖细胞受精卵生殖细胞 分化程度低的体细胞分化程度低的体细胞 分化程度高分化程度高细胞全能性大小：细胞全能性大小：第4页，本讲稿共23页第5页，本讲稿共23页 植物组织培养就是在无菌和

4、人工控制条件下，将植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的离体的植物器官、组织、细胞植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织愈伤组织、根芽，最终形成完整的植株。根芽，最终形成完整的植株。（1）、概念）、概念（二）植物细胞工程的基本技术之（二）植物细胞工程的基本技术之植植物组织培养技术物组织培养技术第6页，本讲稿共23页1、离体的植物器官、组织、离体的植物器官、组织或细胞（外植体）或细胞（外植体）(已分化已分化)脱分化（又叫去分化）脱分化（又叫去分化）2、愈伤组织、愈伤组织（排列疏松而

5、无规则，（排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞，未分状态的薄壁细胞，未分化）化）再分化再分化3、丛芽（胚状体）、丛芽（胚状体）4、幼苗、幼苗植物组织培养的条件：植物组织培养的条件：适宜的养料和激素，适宜的养料和激素，适宜的温度和无菌条件适宜的温度和无菌条件（2）、过程）、过程5、植物体、植物体无无菌菌条条件件黑黑暗暗光照光照叶绿素合成叶绿素合成需要光照及需要光照及光照可诱导光照可诱导分化分化生长素多，细胞分裂生长素多，细胞分裂素少促进生根；反之素少促进生根；反之促进发芽。促进发芽。培养基成分：碳源培养基成分：碳源（如蔗糖）、氮源（如蔗糖）、氮源(如氨基酸如氨

6、基酸)、激素、激素、水、无机盐等水、无机盐等第7页，本讲稿共23页（3）、相关问题）、相关问题1 1、在植物组培过程中，为什么要进行一、在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？操作？2 2、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成小植株吗？部分也能培养成小植株吗？3 3、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？培养？1、因为植物组织培养用的培养基中富含各种营养成分，各种杂、因为植物组织培养用的培养基中富含各种营养成分，各种杂菌易于生长，常发生污染现象。杂菌争夺营养，

7、且产生有害物菌易于生长，常发生污染现象。杂菌争夺营养，且产生有害物质，导致培养物死亡质，导致培养物死亡。2、可以。利用其它组织（茎、叶、花）进行植物组织培养、可以。利用其它组织（茎、叶、花）进行植物组织培养进行验证进行验证。3、脱分化形成愈伤组织阶段，会暗培养以利于细胞的脱分化产、脱分化形成愈伤组织阶段，会暗培养以利于细胞的脱分化产生愈伤组织；而光照会诱导分化产生维管组织，不利于生成愈生愈伤组织；而光照会诱导分化产生维管组织，不利于生成愈伤组织。伤组织。再分化阶段需要一定的光照诱导分化，及形成叶绿素等。再分化阶段需要一定的光照诱导分化，及形成叶绿素等。第8页，本讲稿共23页（1）两个物种不能杂

8、交的原因是？要想让两个来）两个物种不能杂交的原因是？要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的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？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）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？细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？1、

9、相关问题、相关问题（二）植物细胞工程的基本技术之（二）植物细胞工程的基本技术之植植物体细胞杂交物体细胞杂交第9页，本讲稿共23页 将不同种植物的体细胞，在一将不同种植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。种细胞培育成新的植物体的技术。（优点优点/意义：克服了远缘杂交不亲意义：克服了远缘杂交不亲和性和性）2、概念、概念第10页，本讲稿共23页植物细胞植物细胞A植物细胞植物细胞B酶解法去掉细胞壁酶解法去掉细胞壁原生质体原生质体A原生质体原生质体B原生质体融合原生质体融合杂合的原生质体杂合的原生质体 融合完成的融合完成的标志：标志：

10、再生出细胞壁再生出细胞壁 实质：实质：核的融合核的融合筛选出杂种细胞筛选出杂种细胞 脱分化脱分化再分化再分化愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株3、过程、过程纤维素酶、果胶酶等纤维素酶、果胶酶等物理法：物理法：离心、振动、电刺激等离心、振动、电刺激等化学法：化学法：聚乙二醇（聚乙二醇（PEG）等）等标志植物体细胞杂标志植物体细胞杂交完成交完成第11页，本讲稿共23页问题问题为什么为什么“番茄番茄马铃薯马铃薯”超级杂种植株没有如科学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？家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间主要原因是：生物基

11、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、相互影响的，所以马铃薯番茄杂交植番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些株的细胞中虽然具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，杂交植株不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了。能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。第12页，本讲稿共23页问题问题自然界中有一种含有自然界中有一种含有叶绿体的原生动物叶绿体的原生动物眼虫，说明植物眼虫，说明植物的细胞器

12、同样可以在的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具上可行，请设计出具体实验方案。体实验方案。第13页，本讲稿共23页练习：右图为植物体细胞杂交过程练习：右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：示意图。据图回答：1 1）植物体细胞杂交的目的是获得）植物体细胞杂交的目的是获得）植物体细胞杂交的目的是获得）植物体细胞杂交的目的是获得 新的杂种植株。使新的杂种植株。使新的杂种植株。使新的杂种植株。使_ 能够在新的植物体上有所表现，能够在新的植物体上有所表现，

13、能够在新的植物体上有所表现，能够在新的植物体上有所表现，其根本原因其根本原因其根本原因其根本原因:2 2）从理论上讲，杂种植株是否可育）从理论上讲，杂种植株是否可育）从理论上讲，杂种植株是否可育）从理论上讲，杂种植株是否可育_。若运用传统有性杂交方法。若运用传统有性杂交方法。若运用传统有性杂交方法。若运用传统有性杂交方法 能否实现？能否实现？能否实现？能否实现？_。并说明理由：。并说明理由：。并说明理由：。并说明理由：因此，这项研究对于培养作物新品因此，这项研究对于培养作物新品因此，这项研究对于培养作物新品因此，这项研究对于培养作物新品 种方面的重大意义在于：种方面的重大意义在于：种方面的重大

14、意义在于：种方面的重大意义在于：.两个亲本的遗传性状两个亲本的遗传性状两个亲本的遗传性状两个亲本的遗传性状 杂种植株获得了双亲的遗传物质杂种植株获得了双亲的遗传物质杂种植株获得了双亲的遗传物质杂种植株获得了双亲的遗传物质因为不同种生物之间存在生殖隔离因为不同种生物之间存在生殖隔离因为不同种生物之间存在生殖隔离因为不同种生物之间存在生殖隔离克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围可用于杂交的亲本组合范围可用于杂交的亲本组合范围可用于杂交的亲本组合范围 可育可育可育可育不

15、能不能不能不能第14页，本讲稿共23页二、植物细胞工程的实际应用二、植物细胞工程的实际应用繁殖植物的新途径繁殖植物的新途径微型育种微型育种(快速繁殖技术快速繁殖技术)作物脱毒作物脱毒人工种子人工种子育种新方法育种新方法单倍体育种单倍体育种诱导突变体诱导突变体细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产第15页，本讲稿共23页概念：概念：应用组织培养技术，快速繁殖植物（也叫快速应用组织培养技术，快速繁殖植物（也叫快速繁殖技术）繁殖技术）原理：原理：植物细胞的全能性植物细胞的全能性优点：优点：繁殖率高，可大批量生产繁殖率高，可大批量生产 取材少取材少 培养周期短培养周期短 保持母本优良性状保持母本优良

16、性状1.微型繁殖微型繁殖第16页，本讲稿共23页2.作物脱毒作物脱毒作物脱毒材料作物脱毒材料:脱毒作物培养方法脱毒作物培养方法:结果结果:分生区（如根尖或茎尖）分生区（如根尖或茎尖）植物组织培养植物组织培养脱毒苗脱毒苗第17页，本讲稿共23页养分、无机盐、有机碳源、农药、抗生素、有益菌养分、无机盐、有机碳源、农药、抗生素、有益菌生长调节剂生长调节剂3.人工种子第18页，本讲稿共23页3.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）等胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）等优点：优点：不受气候、季节、地域的限制不受气候、季节、地域的限制保留母本优良性状保留母本优良性状培育时间短，占地

17、少培育时间短，占地少技术：技术：植物组织培养植物组织培养原理：原理：细胞全能性细胞全能性第19页，本讲稿共23页4.单倍体育种单倍体育种方法：方法：花药离体培养花药离体培养 过程：过程：优点：优点：明显缩短了育种年限明显缩短了育种年限后代稳定遗传后代稳定遗传花药花药花药花药 花粉细胞培养花粉细胞培养花粉细胞培养花粉细胞培养 接种接种脱分化脱分化愈伤愈伤愈伤愈伤组织组织组织组织 分化出分化出分化出分化出小植物小植物小植物小植物再分化再分化单倍体单倍体单倍体单倍体植株植株植株植株移栽移栽正常正常正常正常植株植株植株植株染色体加倍染色体加倍第20页，本讲稿共23页5.突变体的利用突变体的利用利用组织

18、培养时，分裂状态的细胞易受利用组织培养时，分裂状态的细胞易受培养条件和外界压力（如射线，化学物培养条件和外界压力（如射线，化学物质等）的影响而产生突变的原理，诱导质等）的影响而产生突变的原理，诱导并筛选出对人类有用的突变体。并筛选出对人类有用的突变体。第21页，本讲稿共23页6.细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产人参皂甘的生产人参皂甘的生产蛋白质、脂肪、糖类、蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等药物、香料、生物碱等 细胞产物：细胞产物：原理：原理：细胞的分裂细胞的分裂不诱导产生植株，一般到愈伤不诱导产生植株，一般到愈伤组织阶段组织阶段第22页，本讲稿共23页植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用繁殖植物的新途径繁殖植物的新途径微型育种微型育种作物脱毒作物脱毒人工种子人工种子育种新方法育种新方法单倍体育种单倍体育种诱导突变体诱导突变体细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产第23页，本讲稿共23页