[精选]21植物细胞工程___植物细胞工程的基本技术.pptx
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1、细胞工程指应用细胞生物学和分子生物学的原理和细胞工程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方法,通过某种工程学手段,在细胞整体水平或细胞器水平上,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传胞器水平上,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或物质或获得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。选修选修3 31页页2.1植物细胞工程植物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术科学家利用菊花的花瓣培养出的菊花。科学家利用菊花的花瓣培养出的菊花。为什么植物一个的花瓣就可以培育成一株完整植株的呢?为什么植物一个的花瓣就可以培育成一株完
2、整植株的呢?细胞的全能性及分化细胞的全能性及分化翻到选修三 33页2.1植物细胞工程植物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术细胞的全能性及分化细胞的全能性及分化 在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程,叫做在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程,叫做细胞分化。细胞分化。1、细胞分化的概念、细胞分化的概念2、细胞分化的特点、细胞分化的特点 1、持久性和不可逆性:、持久性和不可逆性:分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡;分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直到死
3、亡;细胞分化发生在生物体的整个生命进程中,但在胚胎细胞分化发生在生物体的整个生命进程中,但在胚胎时期到达最大程度;时期到达最大程度;2、普遍性:、普遍性:细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象,是生物个细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象,是生物个体发育的基础。体发育的基础。必修一必修一 117-118页页3 3、细胞分化的意义、细胞分化的意义1 1、对于多细胞的生物来说,没有细胞的分化就没有、对于多细胞的生物来说,没有细胞的分化就没有个体发育;个体发育;2 2、细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,、细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高各种生理功能的效率。有利于提高各种生理
4、功能的效率。4 4、细胞分化后遗传物质是否发生了变化?、细胞分化后遗传物质是否发生了变化?遗传物质没有变化,不同组织的细胞都是来源遗传物质没有变化,不同组织的细胞都是来源于受精卵,经有丝分裂产生。细胞分化的实质是基于受精卵,经有丝分裂产生。细胞分化的实质是基因选择性表达的结果。因选择性表达的结果。2.1植物细胞工程植物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术细胞的全能性及分化细胞的全能性及分化必修一必修一 118页页2.1植物细胞工程植物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术细胞的全能性及分化细胞的全能性及分化1 1、细胞的全能性概念:、细胞的全能
5、性概念:2 2、细胞的全能性原因:、细胞的全能性原因:细胞内具有发育成个体的全部遗传物质。细胞内具有发育成个体的全部遗传物质。已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能;已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能;必修一必修一 119页页2.1植物细胞工程植物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术细胞的全能性及分化细胞的全能性及分化3 3、细胞的全能性大小:、细胞的全能性大小:4 4、细胞的全能性表现:、细胞的全能性表现:受精卵受精卵 卵细胞卵细胞 体细胞体细胞分化程度低的细胞分化程度低的细胞 分化程度高的细胞分化程度高的细胞不表现全能性不表现全能性表现全能性表现全
6、能性体内,基因的选择性表达体内,基因的选择性表达体外,诱导因素的存在体外,诱导因素的存在一团没有特定结构和功能并处于一团没有特定结构和功能并处于旺盛分裂状态的薄壁细胞,排列旺盛分裂状态的薄壁细胞,排列疏松,无规则,高度液泡化疏松,无规则,高度液泡化2.1植物细胞工程植物细胞工程 2.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术科学家利用菊花的花瓣培养出的菊花。科学家利用菊花的花瓣培养出的菊花。那么,植物的花瓣是怎样培育成一株完整植株的呢?那么,植物的花瓣是怎样培育成一株完整植株的呢?植物的花瓣属于植物的花瓣属于_的组织,利用它来培育出新的的组织,利用它来培育出新的植株,首先要通过细胞的植
7、株,首先要通过细胞的_过程,培养出过程,培养出_组组织,然后再从愈伤组织织,然后再从愈伤组织_形成小植株。形成小植株。高度分化高度分化脱分化脱分化愈伤愈伤分化分化选修三选修三 33页页芽芽根根再分化再分化处处理理幼幼苗苗秋秋水水仙仙素素正常正常植株植株单倍体单倍体植株植株花花粉粉粒粒(外植体)(外植体)植植物物体体细细胞胞愈愈伤伤组组织织脱分化脱分化一、植物组织培养过程:一、植物组织培养过程:正常正常植株植株胚胚状状体体愈伤组织愈伤组织 已分化的细胞,经过诱已分化的细胞,经过诱导后,失去其特有的结构和导后,失去其特有的结构和功能而转变成原始的未分化功能而转变成原始的未分化状态的过程,称去分化状
8、态的过程,称去分化或脱脱分化分化dedifferentiation 去分化的细胞,在一定的去分化的细胞,在一定的条件下,又重新分化成各种特条件下,又重新分化成各种特异性的组织细胞的过程,称再异性的组织细胞的过程,称再分化分化redifferentiation1 1、影响植物细胞脱分化和再、影响植物细胞脱分化和再分化的一个重要因素是什么?分化的一个重要因素是什么?细胞分裂素细胞分裂素/生长素基本相等时:生长素基本相等时:维持愈伤组织的生长维持愈伤组织的生长细胞分裂素细胞分裂素/生长素维持在高水平时:生长素维持在高水平时:诱导芽的形成诱导芽的形成细胞分裂素细胞分裂素/生长素的比例低时:生长素的比例
9、低时:诱导根的形成诱导根的形成细胞脱分化细胞脱分化就是让已经就是让已经_的细胞,经过诱导后,失去其的细胞,经过诱导后,失去其特有的特有的_而转变成而转变成_细胞的过程。在植物中,细胞的过程。在植物中,一些分化的细胞,经过一些分化的细胞,经过_的诱导,可以的诱导,可以_为其有为其有分生能力的薄壁细胞,进而形成植物的愈伤组织。愈伤组织分生能力的薄壁细胞,进而形成植物的愈伤组织。愈伤组织在一定的培养条件下,又可以在一定的培养条件下,又可以_出幼根和芽,形成完出幼根和芽,形成完整的小植株整的小植株。2.1植物细胞工程植物细胞工程 2.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术分化分化结构和功能
10、结构和功能未分化未分化激素激素脱分化脱分化再分化再分化为什么植物的一为什么植物的一 瓣花辫就可以培育出完整的植株呢?瓣花辫就可以培育出完整的植株呢?具有某种生具有某种生具有某种生具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物体的潜能,也就是说每个生物细胞都具有全能性的特点。体的潜能,也就是说每个生物细胞都具有全能性的特点。体的潜能,也就是说每个生物细胞都具有全能性的特点。体的潜能,也就是说每个生物细胞都具有全能性的特点。在理论上,生
11、物的任何一个细胞都具有发育成完整株的潜在理论上,生物的任何一个细胞都具有发育成完整株的潜力。但是,在生物的生长发育过程中,细胞并不会表现出力。但是,在生物的生长发育过程中,细胞并不会表现出全能性,而是分化成全能性,而是分化成_和器官。这是因为在特定和器官。这是因为在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会有的时间和空间条件下,细胞中的基因会有_表表达出各种蛋自质,从而构成生物体的不同达出各种蛋自质,从而构成生物体的不同_。各种组织各种组织选择性地选择性地组织和器官组织和器官2.1植物细胞工程植物细胞工程 2.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植物组织培养技术植物组织培养技术2.1
12、植物细胞工程植物细胞工程 2.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植物组织培养技术植物组织培养技术试管苗大规模培养2.1植物细胞工程植物细胞工程 2.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植物组织培养技术植物组织培养技术P35 讨论讨论1、2、32.1植物细胞工程植物细胞工程 2.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植物组织培养技术植物组织培养技术P35讨论讨论1.在组织培养实验中,为什么要强调所用器械的在组织培养实验中,为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作?灭菌和实验人员的无菌操作?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
13、用到的培养基含有丰富的营养成分,有利于培养物的生长,然而各种杂菌同样也可以在上面迅有利于培养物的生长,然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长,所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培速生长,所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染,迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争养基一旦被污染,迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养,而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物夺营养,而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质,导致培养物迅速死亡。有害的物质,导致培养物迅速死亡。造成培养基污染的因素有很多,一般包括:外植体带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
14、各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不标准菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不标准等。所以在组织培养实验中用到的植物材料和各种器械都等。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彻底地灭菌,实验人员操作一定要标准,防止带入要进行彻底地灭菌,实验人员操作一定要标准,防止带入杂菌。杂菌。2.1植物细胞工程植物细胞工程 2.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植物组织培养技术植物组织培养技术P35讨论讨论1.2.在本实验中,切取胡萝卜块根时强调要切取在本实验中,切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层局部,原因是这局部容易诱导形成愈伤组织。含有形成层局部,原因是这局部容易诱
15、导形成愈伤组织。请思考一下,胡萝卜的其他局部如茎、叶、花,是否请思考一下,胡萝卜的其他局部如茎、叶、花,是否也能培养成小植株,你能用实验的方法进行验证吗?也能培养成小植株,你能用实验的方法进行验证吗?胡萝卜的其他局部如茎、叶、花也能培养再生形胡萝卜的其他局部如茎、叶、花也能培养再生形成小植株,只是诱导愈伤组织比较困难。可以参考利用胡成小植株,只是诱导愈伤组织比较困难。可以参考利用胡萝卜根进行组织培养的实验,尝试设计出利用胡萝卜的茎、萝卜根进行组织培养的实验,尝试设计出利用胡萝卜的茎、叶、花进行组织培养的实验流程。叶、花进行组织培养的实验流程。植物材料消毒植物材料消毒接接种种到到诱诱导导培培养养
16、基基诱诱导导出出愈愈伤伤组组织织直接诱导分化直接诱导分化愈伤组织接种到愈伤组织接种到 分化培养基上分化培养基上分化出幼苗分化出幼苗完整植株完整植株幼苗接种到幼苗接种到 生根培养基上生根培养基上移栽到大田移栽到大田愈伤组织转接到愈伤组织转接到 继代培养基上继代培养基上得到大量的得到大量的 愈伤组织愈伤组织2.1植物细胞工程植物细胞工程 2.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植物组织培养技术植物组织培养技术P35讨论讨论1.3.请根据上面的请根据上面的实验过程,概括出植物组织实验过程,概括出植物组织培养技术的流程简图。培养技术的流程简图。1 1、快速繁殖、培育无病毒、快速繁殖、培育
17、无病毒植株。植株。植物组织培培养技术的用途:植物组织培培养技术的用途:2 2、大规模生产药物、食品、大规模生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀添加剂、香料、色素和杀虫剂。虫剂。3 3、还可以生产人工种子,、还可以生产人工种子,进行繁殖。进行繁殖。人工种子:用组培技术获得具有人工种子:用组培技术获得具有胚芽、胚轴、胚根等结构的胚状胚芽、胚轴、胚根等结构的胚状体,并用人工种皮包裹起来,用体,并用人工种皮包裹起来,用以代替天然种子进行繁殖的一种以代替天然种子进行繁殖的一种结构。结构。3 3、可在胚乳中添加各种附加成分。如:、可在胚乳中添加各种附加成分。如:固氮菌、防病虫农药、除草剂等。固氮菌、防病虫
18、农药、除草剂等。1 1、解决了有些种子繁殖力差、解决了有些种子繁殖力差、结籽困难或发芽率低等问题。结籽困难或发芽率低等问题。2 2、可以工业化生产,提高农业的自动、可以工业化生产,提高农业的自动化程度。化程度。优点:优点:4 4、用人工种子播种可节约粮食。、用人工种子播种可节约粮食。植物组织培养就是在植物组织培养就是在_控制条件下,将控制条件下,将_的植物器官、组织、细胞,培养在人工配制的的植物器官、组织、细胞,培养在人工配制的_上,上,给予给予_条件,条件,_其产生其产生_组织、组织、丛芽最终形成完整的植株。丛芽最终形成完整的植株。2.1植物细胞工程植物细胞工程 2.1.1植物细胞工程的基本
19、技术植物细胞工程的基本技术植物组织培养技术植物组织培养技术离体的植物离体的植物器官、组织器官、组织或细胞或细胞愈愈伤伤组组织织根根芽芽胚胚状状体体植植物物体体脱分化脱分化再分化再分化无菌和人工无菌和人工离体离体培养基培养基适宜的培养适宜的培养诱导诱导愈伤组织愈伤组织一定的营养物质、一定的营养物质、一定的温度、一定的温度、空气、空气、无菌环境、无菌环境、适合的适合的PHPH、适时光照等。适时光照等。植物激素:植物激素:细胞分裂素、细胞分裂素、生长素生长素外植体外植体高度分化高度分化培养基上培养产培养基上培养产 生愈伤组织生愈伤组织需要两个条件需要两个条件创伤和外源激素创伤和外源激素本质还不清楚本
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