选修3：2-1植物细胞工程20150514在用.ppt

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1、澳洲朱焦澳洲朱焦澳洲朱焦穴盘苗澳洲朱焦穴盘苗生物技术的发展资料中文学名中文学名朱蕉朱蕉亚目目百合百合亚目目科科龙舌舌兰科科(Agavaceae)别称称铁树（岭南（岭南杂记），千年木），千年木界界植物界植物界属属朱蕉属朱蕉属Cordylinevar.tricolor穴盘育苗技术穴盘育苗技术是采用草炭、蛭石等轻基质无土材料做育苗基质，机械化精量播种，一穴一粒，一次性成苗的现代化育苗技术。烟草的植物组织培养技术克克隆隆羊羊专题二专题二 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

2、水平或细胞器水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞上，按照人们的意愿来改变细胞内的内的遗传物质遗传物质或获得或获得细胞产品细胞产品的一门综合科学的一门综合科学技术。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分子生细胞生物学和分子生物学物学细胞整体水平或细胞器细胞整体水平或细胞器水平水平按照人们的意愿来改变细按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞内的遗传物质或获得细胞产品胞产品(定向改造）定向改造）细胞工程植物细胞工程植物细胞工程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工程动物细胞工程1、植物组织培养的基本过程植

3、物组织培养的基本过程外植体外植体 愈伤组织愈伤组织 胚状体胚状体 已分化出根、芽已分化出根、芽分化程度降低，分化程度降低，分裂能力增强分裂能力增强重新分化出组织器重新分化出组织器官的过程（官的过程（细胞分细胞分裂素、生长素裂素、生长素）脱分化脱分化遮光遮光再分化再分化光照光照2-1.12-1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术一、一、植物组织培养植物组织培养植株植株组织分化组织分化器官形成器官形成 愈伤组织的形成愈伤组织：离体的植物愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种过细胞分裂，形成一种排列疏松无规

4、则、高度排列疏松无规则、高度液泡化、无定形态的薄液泡化、无定形态的薄壁细胞壁细胞组成的组织。组成的组织。植物组织培养（试管苗的形成）试管苗大规模培养移栽经过炼经过炼苗的小苗的小苗，可苗，可以和一以和一般植物般植物一样进一样进行大规行大规模栽培模栽培一、植物组织培养一、植物组织培养2、原理原理：细胞的全能性细胞的全能性细胞的全能性细胞的全能性1）.概念概念:已高度分化的细胞仍具有发育成完整个体已高度分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。的潜能。2）.原因：原因：生物体细胞含有本物种所特有的全套遗传生物体细胞含有本物种所特有的全套遗传信息。信息。3）.全能性高低：全能性高低：受精卵胚胎干细胞生殖细

5、胞体细胞植物细胞动物细胞动物细胞一、植物组织培养植物组织培养3、植物组织培养的条件植物组织培养的条件内部：离体细胞、组织或器官内部：离体细胞、组织或器官外部：外部：1）适宜的外界环境条件，例如无菌、）适宜的外界环境条件，例如无菌、适宜的温度、湿度、光照等适宜的温度、湿度、光照等 2）培养基）培养基（一定的营养物质，激素一定的营养物质，激素）植物组织培养的培养基植物组织培养的培养基无机营养成分：无机盐离子无机营养成分：无机盐离子有机营养成分：有机营养成分：含含N N物质：包括维生素和氨基酸物质：包括维生素和氨基酸 碳源：碳源：2%2%5%5%的蔗糖溶液，调节渗透压的蔗糖溶液，调节渗透压 琼脂：起

6、支持作用琼脂：起支持作用 激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素PHPH值：值：5.05.06.06.0一、植物组织培养4、植物组织培养的概念：、植物组织培养的概念：在无菌和人工控制的条件下将离体的植在无菌和人工控制的条件下将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予一定的培养条件，诱的培养基上，给予一定的培养条件，诱导产生愈伤组织和胚状体，最终形成完导产生愈伤组织和胚状体，最终形成完整的植株。整的植株。阅读：阅读：胡萝卜的组织培养实验胡萝卜的组织培养实验了解植物组织培养的原理了解植物组织培养的原理能力训练：能力训练：

7、1、下列不能作为植物组织培养的材料是：、下列不能作为植物组织培养的材料是：A、秋海棠的叶、秋海棠的叶 B、马铃薯的块茎、马铃薯的块茎C、成熟的花粉、成熟的花粉 D、木质部中的导管细胞、木质部中的导管细胞D2、下列有关细胞全能性的含义，正确的是：、下列有关细胞全能性的含义，正确的是：A、每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能、每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能 B、生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全、生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能部功能 C、生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体、生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能的潜能 D、生物体的每个细胞都经过产生、分

8、裂、分化、生物体的每个细胞都经过产生、分裂、分化、生长、衰老、死亡的全过程生长、衰老、死亡的全过程 C B 3.生物体内的细胞不能表现出全能性,这是因为（）A.不同组织细胞中所含的遗传物质不同 B.在特定的时间和空间条件下,基因进行了选择性表达 C.不同的细胞在细胞周期中所处的时期不同 D.缺少激素等调节因子的调节作用4下列有关细胞全能性的说法正确的是（）A.花药离体培养得到的植株高度不育,说明花粉细胞不具有全能性 B.植物体细胞的全能性易于动物体细胞全能性的表达 C.脱分化过程是植物细胞全能性丧失的过程 D.位于植物体内的细胞更易于表现全能性B植物体细胞杂交应用研究植物体细胞杂交应用研究(1

9、)(1)(2)(3)(4)(5)过程示意图过程示意图标志标志去壁去壁二、植物体细胞杂交二、植物体细胞杂交1 1、定义：、定义：将两个来自不同植物的体细胞融合成一将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新的个杂种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的过程。植物体的过程。细胞壁如何去除？细胞壁如何去除？原生质层如何融合？融合的基础是什么？原生质层如何融合？融合的基础是什么？杂交完成的标志是什么？杂交完成的标志是什么？最后通过什么手段得到新个体最后通过什么手段得到新个体？思考思考植物植物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

10、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）2、植物体细胞杂交、植物体细胞杂交过程示意图过程示意图细胞融合的基础：细胞融合的基础：细胞膜的流动性细胞膜的流动性3 3、优势：（、优势：（与有性杂交方法比较）与有性杂交方法比较）克服了远缘杂交不亲和的障碍克服了远缘杂交不亲和的障碍，拓展了可用于杂交的亲本组合范

11、拓展了可用于杂交的亲本组合范围围。二、植物体细胞杂交二、植物体细胞杂交4、成果：、成果：5、下下 列列 人人 工工 诱诱 导导 原原 生生 质质 体体 融融 合合 的的 方方 法法不正确的是：不正确的是：A A、振动、振动 B B、电刺激、电刺激、C C、PEGPEG试剂、试剂、D D、重压、重压对应训练对应训练D6.科学家将胡萝卜与羊角芹的原生质体放在一起后,不使用促融手段它们是不会融合的,原因是()A.二者原生质体的外面有细胞壁阻隔 B.二者细胞膜的基本结构不同 C.二者细胞膜的基本结构相同,但是组成成分上存在差异 D.二者遗传物质不同C点拨：胡萝卜与羊角芹细胞膜的基本结构相同,但是不同种

12、生物细胞膜中蛋白质等的种类和数量存在很大差异。这是它们原生质体放在一起后不能自然融合的主要原因。变式题7通过植物体细胞杂交技术获得性状优良的作物新品种时,不需考虑的是()A.亲本细胞的生殖隔离问题 B.选择具有期望的优良性状的亲本 C.亲本细胞的融合技术 D.杂种细胞愈伤组织的诱导和再分化A2-1、2 植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用植植物物细细胞胞工工程程的的实实际际应应用用（一）（一）、植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径（二）（二）、作物新品种的培育作物新品种的培育（三）（三）、细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产1.单倍体育种2.突变体的利用药物，香料，蛋白质等药物，香料，

13、蛋白质等药物，香料，蛋白质等药物，香料，蛋白质等一一、植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径 1.微型繁殖(属无性繁殖)一、植物繁殖的新途径 1.微型繁殖(1)概念：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，叫做植物的微型繁殖技术，也叫做快速繁殖技术。(2)特点:繁殖速度快；“高保真”保持优良品种的遗传特性；不受自然生长季节的限制。(3)原理：植物细胞的全能性有丝分裂微型繁殖的应用：兰花杨树生菜无籽西瓜工业化生产作物栽培荷兰花卉2.培育脱毒作物 (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作物脱毒的原因作物脱毒的原因:长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病长期进行无性繁殖的作物，易积累

14、感染的病毒，毒，导致产量降低，品质变差导致产量降低，品质变差，而植物的，而植物的分生区一般不会感染病毒，用分生区的细分生区一般不会感染病毒，用分生区的细胞进行组织培养，就能胞进行组织培养，就能得到大量的脱毒苗。得到大量的脱毒苗。3、人工种子用人工种皮包被体用人工种皮包被体细胞胚，可以制造细胞胚，可以制造人工种子人工种子人工种皮：藻酸钠人工种皮：藻酸钠解决有些植物结子解决有些植物结子困难、发芽率低、困难、发芽率低、繁殖困难等问题繁殖困难等问题人造种皮胚状体或不定芽或顶芽或腋芽.人工胚乳或子叶人工胚乳或子叶人工种子的结构 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

15、到的种子。在适宜的条件下可以发芽成苗。由外植体或愈伤组织产生（二）（二）、作物新品种的培育作物新品种的培育1.单倍体育种P：高杆抗病 DDTT矮杆感病 ddttF1高杆抗病 DdTt第1年选育出需要的矮抗纯种F2D_T_D_ttddT_ ddtt矮抗杂交育种第2年第3年生长ddTTF3配子：DTDtdTdt单倍体幼苗：DTDtdTdt花药离体培养秋水 仙素第2年第4年DDttddTTddtt纯合体:DDTT矮抗 P高杆抗病 DDTT矮杆感病 ddttF1高杆抗病 DdTt单倍体育种第1年选择矮秆抗病即为新品种返回(花药离体培养花药离体培养)过程:组织培养过程受外界影响突变筛选有利突变体培育新品

16、种抗病、抗盐、含高蛋白、高产。白三叶草n2.突变体的利用比较：单倍体育种：突变体的利用：植物体细胞杂交育种优点：育种原理：优点：育种原理：优点：育种原理：明显缩短育种年限染色体变异能够产生新性状基因突变克服远缘杂交不亲和障碍染色体变异(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.（三）（三）、细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产植物组织培养大量生产紫草素 现现在在已已有有胡胡萝萝卜卜、芹芹菜菜、柑柑橘橘、咖咖啡啡、棉棉花花、玉玉米米、水水稻稻、橡橡胶胶等等几几十十种种植植物物的的人人工工种种子子试试种种成成功，但由于成本较高，中国尚未应用于生产。功，但由

17、于成本较高，中国尚未应用于生产。紫草紫草紫草素紫草素 愈伤组织愈伤组织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小 结 1 1、植物的微型繁殖技术是、植物的微型繁殖技术是指指（）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2 2、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，、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，获得了许多将单个细胞放入培养基

18、中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是完整的植株，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课堂演练DA3 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是下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是（）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

19、多倍体植株 C 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 5 5、马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的、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，为此农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。获得无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6.6.甘

20、薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。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的方法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，以保证该品种的品质和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培养获得种产量水平。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7.7.基因型为基因型为AaBbAaBb的水稻（含的水稻（含2424条染色体）的花药通过条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗

21、，问无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：（1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得_ 等营养物质。（2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_和_两类激素。水、无机盐、维生素和小分子有机物细胞分裂素植物生长素（3 3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是_能利用光能制造有机物，供试管苗生能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。长发育。（4 4）试管苗的细胞核中含）试管苗的细胞核中含_条脱氧核糖核

22、苷酸链。条脱氧核糖核苷酸链。（5 5）培育成的试管苗可能出现的基因型有）培育成的试管苗可能出现的基因型有_。叶绿体 24AB、aB、Ab、ab8：下列关于植物组织培养的叙述中，错误：下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是的是 A培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压调节渗透压B培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化伤组织的生长和分化C离体器官或组织的细胞都必须通过脱分离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织化才能形成愈伤组织D同一株绿色开花植物不同部位的细胞经同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培

23、养获得的愈伤组织基因相同培养获得的愈伤组织基因相同D9.下列有关人工种子优越性的叙述不正确的是()A.可使自然状态下不结子的植物得以繁殖 B.方便储藏和运输 C.可以随意改变植物的遗传性状 D.可快速、大量繁殖C点拨：人工种子经植物组织培养获得,可使在自然条件下不结实或珍贵的植物得以繁殖。人工种子外层起保护作用的薄膜类似天然种子的种皮,因此,可以很方便地储藏和运输。人工种子是经组织培养获得的,与提供组织细胞的亲代的遗传特性相同。人工种子的生产不受季节的限制,可快速、大量繁殖。10下列哪项不属于植物组织培养技术在生产、生活中的应用A.拯救濒危植物 B.进行作物脱毒 C.培育三倍体无子西瓜 D.单

24、倍体育种C11：现现在在有有甲甲、乙乙两两种种烟烟草草品品种种（2n=48），其其基基因因型型分分别别是是aaBB和和AAbb，这这两两对对基基因因位位于于非非同同源源染染色色体体上上，且且在在光光照照强强度度大大于于800勒勒克克司司时时，都都不不能能生生长长，这这是是由由于于它它们们中中的的隐隐性性纯纯合合基基因因（aa或或bb）作用的结果。作用的结果。问问：有有什什么么办办法法可可以以得得到到在在光光照照强强度度大大于于800勒勒克克司司时，能生长的品种呢？时，能生长的品种呢？取甲、乙两品种的花粉分别培养成植株，将它取甲、乙两品种的花粉分别培养成植株，将它们的叶肉细胞制成原生质体，并将两

25、者混合，使之们的叶肉细胞制成原生质体，并将两者混合，使之融融合合，诱导产生细胞团。然后放到大于，诱导产生细胞团。然后放到大于800800勒克司光照勒克司光照下培养，结果有的细胞团不分化，有的能分化发育成下培养，结果有的细胞团不分化，有的能分化发育成植株。请回答下列问题：植株。请回答下列问题：(1)甲乙两烟草品种花粉的基因型分别为甲乙两烟草品种花粉的基因型分别为 和和 。(2)叶肉细胞制成原生质体，要用叶肉细胞制成原生质体，要用 破除细胞壁。破除细胞壁。不不同同品品种种植植物物细细胞胞能能融融合合的的结结构构基基础础是是 。(3)细胞融合后诱导产生的细胞团叫细胞融合后诱导产生的细胞团叫 。(4)在大于在大于800勒克司光照下培养，有勒克司光照下培养，有 种基因型分别是种基因型分别是 和和 细胞团不能分化；能分化的细胞团是细胞团不能分化；能分化的细胞团是由由 的原生质体融合来的由该细胞团分化发育的原生质体融合来的由该细胞团分化发育成的植株，其染色体数是成的植株，其染色体数是 ，基因型是，基因型是 。答案：aB Ab aB Ab 纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶 细胞膜具有一定流动细胞膜具有一定流动性性 愈伤组织愈伤组织 2 aaBB AAbb aB2 aaBB AAbb aB和和Ab 48 Ab 48 AaBb AaBb 澳洲朱焦澳洲朱焦租摆效果租摆效果下节再见！下节再见！