植物细胞工程上课用.pptx

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1、天天使使花花房房回答下列问题回答下列问题 1、细胞工程的含义、细胞工程的含义2、植物组织培养的概念、原理、及细胞全能比较、植物组织培养的概念、原理、及细胞全能比较3、植物细胞工程的技术（、植物细胞工程的技术（a、b）4、组织培养技术，脱分化、再分化、组织培养技术，脱分化、再分化5、植物体细胞杂交的过程、涉及技术（酶解法去壁、植物体细胞杂交的过程、涉及技术（酶解法去壁、人工诱导、植物组织培养）杂种细胞形成标志人工诱导、植物组织培养）杂种细胞形成标志6、植物体细胞杂交的意义、植物体细胞杂交的意义7、植物细胞工程的实际应用、植物细胞工程的实际应用8、人工种子是有性生殖还是无性生殖、愈伤组织能、人工种

2、子是有性生殖还是无性生殖、愈伤组织能否经机械包裹成人工种子，生产治疗割伤烫伤的紫否经机械包裹成人工种子，生产治疗割伤烫伤的紫草素是从愈伤组织中提取的对吗？草素是从愈伤组织中提取的对吗？专题专题2 2 细胞工程细胞工程 细胞工程是指应用细胞工程是指应用细胞生物学细胞生物学和和分子生物学分子生物学的原的原理和方法理和方法，通过，通过细胞水平细胞水平或或细胞器水平上细胞器水平上的操作的操作，按，按照人的意愿来照人的意愿来改变细胞内的遗传物质改变细胞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技术。的一门综合科学技术。根据操作对象不同，可分为根据操作对象不同，可分为植物细胞工程植物细胞工程和

3、和动物动物细胞工程细胞工程两大领域。两大领域。生物体的每一个细胞都含有该物种所特生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的有的 ，都有发育成为完整，都有发育成为完整个体所必需的个体所必需的 。原因：原因：具有某种生物具有某种生物 的任何一个细的任何一个细胞，都具有发育成胞，都具有发育成 的潜能。的潜能。完整生物体完整生物体定义：定义：细胞的全能性细胞的全能性细胞全能性大小的比较：细胞全能性大小的比较：受精卵受精卵 生殖细胞生殖细胞 体细胞体细胞植物细胞植物细胞 动物细胞动物细胞全套遗传物质全套遗传物质(理论基础理论基础)全部遗传信息全部遗传信息全部基因全部基因2.12.1植物细胞工程植物细胞工程2

4、.1.12.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术2.1.22.1.2植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用l植物组织培养技术植物组织培养技术l植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术l植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径l作物新品种的培育作物新品种的培育19581958年美国科学家斯图尔德利用胡萝卜韧皮部的年美国科学家斯图尔德利用胡萝卜韧皮部的细胞进行细胞培养细胞进行细胞培养植物组织培养技术植物组织培养技术胡萝卜横切面示意图胡萝卜横切面示意图皮层皮层韧皮层韧皮层形成层形成层木质层木质层取样部位取样部位接种接种试管苗的形成试管苗的形成愈伤组织的形成愈伤组织的形成移栽大田，培养移栽大田

5、，培养成正常植株成正常植株胡萝卜的组织培养胡萝卜的组织培养取材取材消毒消毒植物组织培养技术植物组织培养技术离体器官离体器官组织细胞组织细胞脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又重新分化重新分化成根或芽等器官。成根或芽等器官。植物体植物体愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化根、芽根、芽2 2、过程、过程:再分化再分化已经已经高度分化高度分化的植物细胞经诱导后逐渐失的植物细胞经诱导后逐渐失去原来的结构和功能，转变成去原来的结构和功能，转变成未分化未分化细胞细胞的过程，即形成愈伤组织。的过程，即形成愈伤组织。脱分化：脱分化：再分化：再分化：1 1、原理：、原理：细胞的全能性

6、细胞的全能性（原理）：3 3、概念、概念 植物组织培养是在无菌和人工控制条件下，将植物组织培养是在无菌和人工控制条件下，将离体离体的植物的植物器官、组织、细胞器官、组织、细胞，培养在人工配制的，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。组织、丛芽，最终形成完整的植株。2 2、条件、条件 离体离体、提供营养的培养基、激素及其他适宜、提供营养的培养基、激素及其他适宜条件（温度、条件（温度、O2O2、pHpH、无菌、光照）。、无菌、光照）。菊花体细胞胚胎发生及植株再生菊花体细胞胚胎发生及植株再生矮牵牛茎尖离

7、体培养培养矮牵牛茎尖离体培养培养植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术A AB B去掉去掉 细胞壁细胞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杂种细胞杂种细胞 过程过程愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株融合的原生质体融合的原生质体涉及的方法涉及的方法（1 1）酶解法酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。植物细胞植物细胞原生质体原生质体（2 2）人工诱导人工诱导两种植物的两种植物的原生质体融合成杂种细胞原生质体融合成杂种细胞。离心、振动、电刺激离心、振动、电刺激 聚乙二醇（聚乙二醇（PEGPEG）处理）处理（3 3）用）用植物组织

8、培养法植物组织培养法培养杂种细胞为杂种植株。培养杂种细胞为杂种植株。纤维素酶、果胶酶纤维素酶、果胶酶物理法：物理法：化学法：化学法：植物体细胞杂交植物体细胞杂交是将不同种的植物体细胞，是将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育在一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。成新的植物体的技术。植物细胞植物细胞A A植物细胞植物细胞B B愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化杂种植物杂种植物再分化再分化融融合合植植物物组组织织培培养养去去壁壁杂种细胞杂种细胞生壁生壁原生质体原生质体A A原生质体原生质体B B酶解法酶解法融合原生质体融合原生质体诱诱 导导植物体细胞

9、杂交技术植物体细胞杂交技术 虽然科学家历尽艰辛，实现了马铃薯和番茄两个物种之虽然科学家历尽艰辛，实现了马铃薯和番茄两个物种之间的杂交，可惜这株超级杂种植物既不结番茄，也不长马铃间的杂交，可惜这株超级杂种植物既不结番茄，也不长马铃薯。这是为什么呢？薯。这是为什么呢？生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互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，所以马铃薯影响的，所以马铃薯番茄杂交植株的细胞中虽然同时具备两番茄杂交植株的细胞中虽然同时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，不能再像马铃薯或番茄植株中

10、的遗传物质一样有序表达，因此杂能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，因此杂交植株不能出现想象的结果。交植株不能出现想象的结果。意义意义 与有性杂交（种内）相比，植物体细胞杂交克服了与有性杂交（种内）相比，植物体细胞杂交克服了远缘远缘杂交不亲合杂交不亲合的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围（种间、属间），并且培育出了许多在生产上有较高应用价（种间、属间），并且培育出了许多在生产上有较高应用价值的杂种植株品种。值的杂种植株品种。烟草烟草海岛烟草海岛烟草胡萝卜胡萝卜羊角芹羊角芹白菜白菜甘蓝甘蓝2.1.2 2.1.2 植物细胞工程的实植物细胞工

11、程的实际应用际应用 资料资料1 1 科学家应用多倍体育种的方法，科学家应用多倍体育种的方法，培育出的三倍体无子西瓜，具有无子、培育出的三倍体无子西瓜，具有无子、含糖高、口感好等特点。含糖高、口感好等特点。但因其不结种子，但因其不结种子，每年必须用四倍体和每年必须用四倍体和二倍体西瓜杂交培育二倍体西瓜杂交培育种子，不仅增加了生种子，不仅增加了生产成本，也给无籽西产成本，也给无籽西瓜的普及带来困难。瓜的普及带来困难。资料资料2 2 病毒引起的植物病害有病毒引起的植物病害有500500多种。多种。受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉，受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉，如水稻、小麦、棉花、

12、马铃薯、油菜、大蒜、如水稻、小麦、棉花、马铃薯、油菜、大蒜、苹果、枣、唐菖蒲、兰花等。而且没有有效的苹果、枣、唐菖蒲、兰花等。而且没有有效的防治办法，只能拔除病株，造成很大的经济损防治办法，只能拔除病株，造成很大的经济损失。失。病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。乎不含病毒。资料资料3 3 兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的常规繁殖中，遇到的常规繁殖中，遇到的难题是：

13、用分根法繁难题是：用分根法繁殖速度缓慢，不利于殖速度缓慢，不利于新品种的推广新品种的推广;用种子用种子繁殖又很困难，因为繁殖又很困难，因为兰花的种子十分微小，兰花的种子十分微小，胚很纤弱，种子几乎胚很纤弱，种子几乎没有储藏营养物质，没有储藏营养物质，在发芽过程中很容易夭折。在发芽过程中很容易夭折。讨论讨论 P38利用了植物利用了植物“微型微型”繁殖技术的：繁殖技术的：1 1）保持优良品种的遗传特性保持优良品种的遗传特性;2 2）高效快速地实现种苗的大量繁殖，在短时高效快速地实现种苗的大量繁殖，在短时间中获得大量的优质种苗。间中获得大量的优质种苗。（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）（一）微型

14、繁殖技术（也称快速繁殖技术）一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径 （二）（二）作物脱毒作物脱毒 长期进行无性繁殖的作物，易积累感染长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差。的病毒，导致产量降低，品质变差。分生区（如茎尖）的细胞分生区（如茎尖）的细胞进行组织培养进行组织培养获得脱毒苗获得脱毒苗5.5.成就成就:1.1.原因原因:2.2.材料材料:3.3.方法方法:4.4.结果结果:一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径 （三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子1.1.天然种子的局限天然种子的局限 1 1）培育周期长。）培育周期长。2 2）优良杂种的后代会发生性状分离

15、而丧失）优良杂种的后代会发生性状分离而丧失其优良特性。其优良特性。3 3）生产会受到季节、气候和地域的限制，）生产会受到季节、气候和地域的限制，并且需要占用大量的土地实现制种。并且需要占用大量的土地实现制种。一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径 2.2.人工种子人工种子 胚状体一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径 （三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子 通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。的种子。（1 1）人工种子概念）人工种子概念胚状体胚状体（或不定芽、顶

16、芽和腋芽）（或不定芽、顶芽和腋芽）+人工种皮人工种皮一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径 （三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子（2 2）人工种子组成）人工种子组成 诱导植物愈伤组织诱导植物愈伤组织 体细胞胚的诱导体细胞胚的诱导 体细胞胚的成熟体细胞胚的成熟 (胚状体、不定芽、顶芽、腋芽胚状体、不定芽、顶芽、腋芽)体细胞胚的机械化包裹体细胞胚的机械化包裹 贮藏或种植贮藏或种植思考思考设计人工种子制备技术的主要流程图设计人工种子制备技术的主要流程图一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径 （三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子讨论讨论 P40培植周期短；培植周期短；后代无性状分离；后代无

17、性状分离；不受气候不受气候,季节和地域限制；季节和地域限制；可以很方便地贮藏和运输。可以很方便地贮藏和运输。加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌、植物生长调节剂等。抗生素、有益菌、植物生长调节剂等。1 1）优点：）优点：2 2）人工种皮的有效成分）人工种皮的有效成分一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径 （三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子（一）单倍体育种（一）单倍体育种二二 作物新品种的培育作物新品种的培育 体细胞中含有本物种体细胞中含有本物种配子配子染色体数目的个体。染色体数目的个体。由配子不经过受精作用而直接发育成的个体

18、。由配子不经过受精作用而直接发育成的个体。例：蜜蜂中的雄蜂例：蜜蜂中的雄蜂长得长得弱弱小，而且小，而且高度不育高度不育。2.2.单倍体定义：单倍体定义：3.3.单倍体形成：单倍体形成：4.4.单倍体植株的特点：单倍体植株的特点：1.1.单倍体育种单倍体育种涉及技术涉及技术：花药离体培养（花药离体培养（特殊的组织培养）及秋水仙素加倍特殊的组织培养）及秋水仙素加倍4.设计出通过植物花药组织培养生成正常植株设计出通过植物花药组织培养生成正常植株的实验流程。的实验流程。（一）单倍体育种（一）单倍体育种二二 作物新品种的培育作物新品种的培育 花药花药 花粉细胞培养花粉细胞培养 接种脱分化愈伤组织愈伤组织

19、 根、芽根、芽再分化单倍体单倍体植株植株移栽正常植株正常植株染色体加倍后代都是纯合子，明显缩短育种年限后代都是纯合子，明显缩短育种年限5.5.优点：优点：6.6.成就成就（一）单倍体育种（一）单倍体育种二二 作物新品种的培育作物新品种的培育 （二）（二）突变体的利用突变体的利用 植物组织培养过程中，由于培养细胞一植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，易受到培养条件和直处于不断的分生状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变。外界压力的影响而产生突变。1.1.产生产生：筛选对人们有利突变体筛选对人们有利突变体,进而培育新品种。进而培育新品种。2.2.利用：利用：二二 作物新

20、品种的培育作物新品种的培育 蛋白质蛋白质,脂肪脂肪,糖类糖类,药物药物,香料香料,生物碱等生物碱等1.1.细胞产物种类：细胞产物种类：三三 细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产植物的组织培养植物的组织培养2.2.技术：技术：3.3.成就：成就：1 1、植物的微型繁殖技术是指（、植物的微型繁殖技术是指（）A A植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术 B B嫁接嫁接C C营养繁殖营养繁殖 D D植物组织培养植物组织培养课堂演练课堂演练2 2、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多

21、完整的植株，这些植株的特点是（多完整的植株，这些植株的特点是（）A A彼此性状相似彼此性状相似 B B变异频率较高变异频率较高C C单倍体单倍体 D D都是纯合子都是纯合子C CA A3 3用植物组织培养技术，可以培养或生产用植物组织培养技术，可以培养或生产()()A A食品添加剂食品添加剂 B B无病毒植物无病毒植物 C.C.人工种子人工种子 D D前三项都是前三项都是4 4下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是（是（）A A花药离体培养得到单倍体植株花药离体培养得到单倍体植株 B B秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株 C

22、 C人工种子的培育人工种子的培育 D D“番茄番茄马铃薯马铃薯”杂种植株的培育过程杂种植株的培育过程D DB B 5 5、马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植、马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是（获得无病毒幼苗的最佳办法是（）A A选择优良品种进行杂交选择优良品种进行杂交 B B进行远缘植物体细胞杂交进行远缘植物体细胞杂交 C C利有芽尖进行组织培养利有芽尖进行组织培养 D D人工诱导基因突变人工诱导基因突变C C6.6.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的（培养获得种苗的过程不涉及细胞的（）A.A.有丝分裂有丝分裂 B.B.分化分化 C.C.减数分裂减数分裂 D.D.全能性全能性C C怎样拯救怎样拯救红豆杉并红豆杉并且生产大且生产大量紫杉醇量紫杉醇？讨论讨论 作业作业