选修三专题221植物细胞工程ppt课件.ppt

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1、专题专题2 2 细胞工程细胞工程细胞工程细胞工程 指应用指应用细胞生物学和分子生物学的原理和细胞生物学和分子生物学的原理和方法方法，通过某种工程学手段，在，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内的遗传物质或或获得细胞产品获得细胞产品的一门综合科学的一门综合科学技术。技术。细细胞胞工工程程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按照人们的意愿来改变细胞内的遗

2、传改变细胞内的遗传物质或获得细胞产物质或获得细胞产品品概念概念分类分类植物细胞工程植物细胞工程动物细胞工程动物细胞工程理论基础理论基础细胞的细胞的全能性全能性主主要要技技术术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动物细胞培养动物细胞培养动物细胞融合动物细胞融合单克隆抗体技术单克隆抗体技术胚胎移植胚胎移植核移植核移植植物植物细胞细胞工程工程技术技术动物动物细胞细胞工程工程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：生物体的细胞具有使后代细胞形成生物体的细胞

3、具有使后代细胞形成完整个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所特生物体的每一个细胞都包含有该物种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，从理论上讲，生物体所必需的全部基因，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）受精卵的全能性受精卵的全能性最高最高 （2 2）植物细胞全能性植物细胞全能性 动物细胞全能性动物细胞全能性 (3)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、潜在全能性的原因：

4、、潜在全能性的原因：基基 因因 的的 选选 择择 性性 表表 达达例一：非洲爪蟾实验例一：非洲爪蟾实验突变型蝌蚪肠上皮细胞突变型蝌蚪肠上皮细胞 野生型未受精卵细胞野生型未受精卵细胞 紫外线破坏细胞核紫外线破坏细胞核 取出细胞核取出细胞核 无核的未受精卵无核的未受精卵 （含有一个核仁（含有一个核仁）“重组细胞重组细胞”囊胚囊胚 囊胚囊胚 蝌蚪蝌蚪 成蛙（细胞核含一个核仁）成蛙（细胞核含一个核仁）移入移入发育发育发育发育发育发育已经分化的动物细胞可以发育成为一个动物体已经分化的动物细胞可以发育成为一个动物体5.细胞表现出全能性的条件细胞表现出全能性的条件离体状态离体状态有一定营养物质、激素和其他外

5、界条件有一定营养物质、激素和其他外界条件蜜蜂（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二：例二：（二）（二）植物组织培养植物组织培养 1、植物组织培养过程：、植物组织培养过程：离体的植物离体的植物器官、组织、器官、组织、细胞细胞愈伤组织愈伤组织根根 芽芽植物体植物体脱分化脱分化再分化再分化脱分脱分化化 由高度分化的植物器官、组织或细胞产由高度分化的植物器官、组织或细胞产生生愈伤组织愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱的过程，称为植物细胞的脱分化。分化。再分再分化化脱分化产生的脱分化产生的

6、愈伤组织愈伤组织继续培养又可以继续培养又可以重新分化成重新分化成根或芽根或芽等器官，这一过程称等器官，这一过程称为植物细胞的再分化。为植物细胞的再分化。植物组织培养细胞离体细胞离体 一定的营养物质一定的营养物质 激素激素 其他外界条件其他外界条件 （适宜的温度、（适宜的温度、PH、光照、无菌光照、无菌）琼脂琼脂 必要条件：必要条件：植物组织培养外植体：从活植物体上切下进行培养的那部分外植体：从活植物体上切下进行培养的那部分组织或器官组织或器官1 1）外植体灭菌消毒（根尖、茎、芽、嫩叶、）外植体灭菌消毒（根尖、茎、芽、嫩叶、种子、花粉等）种子、花粉等）2 2）用消毒过的器械将外植体置于培养皿上）

7、用消毒过的器械将外植体置于培养皿上3 3）切取所需的外植体）切取所需的外植体4 4）将外植体接种于培养容器的培养基上）将外植体接种于培养容器的培养基上整个试验在超净工作台上进行，保持无菌！整个试验在超净工作台上进行，保持无菌！外植体经过一段时间在培养基上生长后，会形外植体经过一段时间在培养基上生长后，会形成愈伤组织成愈伤组织实例：非洲紫罗兰的组织培养实例：非洲紫罗兰的组织培养试管苗大规模培养1 1、定义：、定义：用两个来自不同植物的体细胞融合成用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，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。2 2、优势、优势：

8、（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，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。植物体细胞杂交植物体细胞杂交(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物体细胞杂交植物体细胞杂交过程示意图过程示意图植物植物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

9、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愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种高度液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织。制备原生质体制备原生质体：酶解法去掉细胞壁 诱导融会 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、培育新品种基基本本过过程程获得原生质体获得原生质体获得杂种细胞获得杂种

10、细胞获得杂种植株获得杂种植株细胞细胞A细胞细胞B原生质体原生质体A原生质体原生质体B融合原生质体融合原生质体杂种细胞杂种细胞愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株一一、植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径1.微型繁殖 (1)微型繁殖技术:快速繁殖优良品种的植物组织培养技术.(2)特点:保持优良品种的遗传特性;高效快速地实现种苗的大量繁殖.2.作物脱毒 (1)材料:无病毒的茎尖 (2)脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得3.神奇的人工种子 (1)特点:后代无形状分离 不受气候,季节和地域限制 (2)技术:植物组织培养.(3)结构:人工薄膜胚状体或不定芽或顶芽或腋芽.人工种子自然种子胚胚 状状 体体人工种皮人工

11、种皮人工胚乳人工胚乳胚胚种皮种皮胚乳胚乳二二、作物新品种的培育作物新品种的培育1.单倍体育种 (1)方法:花药的离体培养 (2)优点:后代稳定遗传,都是纯合体;明显缩短育种年限.2.突变体的利用 (1)产生:植物组织培养 (2)利用:筛选对人们有利突变体,进而培育新品种三三、细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产1.种类:蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等.2.技术:植物的组织培养.练习练习1、下列细胞中，不具有细胞全能性特点的是：A、心肌细胞 B、神经细胞C、茎的形成层细胞 D、木质部导管细胞2、用植物组织培养技术可以培养或生产出：A、人参皂苷 B、无病毒植物C、人工种子 D、A，B，C均可3、科学家成功培育出“番茄马铃薯”，是采用下列哪一项生物技术：A、基因工程 B、染色体工程C、酶工程 D、细胞工程 DDD4、植物体细胞杂交和植物组织培养的相同点中错误的是：A、都是依据植物细胞的全能性作为理论基础B、都属于植物细胞工程技术C、都能形成杂种细胞D、都有形成愈伤组织的阶段5、植物体细胞融合完成的标志是：A、细胞核发生融合 B、细胞质发生融合C、细胞膜发生融合 D、新的细胞壁产生6、下列有关细胞工程的叙述中错误的是：A、是在细胞器水平上定向改造生物B、细胞工程的目的之一是获得产品C、是在细胞水平上定向改变生物的遗传物质D、通过细胞工程都能获得杂种生物DDC