植物细胞工程选修.ppt

细胞工程,前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术,后者是分子水平上的生物技术,克隆多莉羊技术是 水平上的技术，培育抗虫棉是 水平上的技术。,细胞工程与基因工程相比：,细胞,分子,思考:,2.1植物细胞工程,2.1.1植物细胞工程的基本技术,植物组织培养,探究：,1、为什么已分化的植物组织或细胞能培养成完整植物体？,植物细胞具有全能性。,2、什么是细胞的全能性？,已经高度分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。,在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。,生物的每一个细胞都有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。,4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？,3、已分化的细胞为什么具有发育成完整个体的潜能？,6.细胞表现全能性的条件有哪些？,离体、营养物质、激素及其它适宜条件。,5、大小：,受精卵,生殖细胞,体细胞,2）,植物细胞动物细胞,3）,1）受精卵的全能性最高,4）分化程度低的细胞分化程度 高的细胞,进行植物组织培养的条件(1)条件：植物细胞要处于离体状态。给予一定的营养物质，如有机物(蔗糖、维生素、植物激素等)和矿质元素等。无菌条件：即保证培养材料、培养基、培养用具完全无菌。因为一旦感染微生物，它们就会快速繁殖，争夺营养，并且还会产生毒素，使培养物很快中毒死亡。适宜的环境条件，如适宜的温度和pH等。,植物组织培养的培养基,无机营养成分：C，H，O大量元素及部分微量元素有机营养成分 含N物质：包括维生素和氨基酸 碳源：2%5%的蔗糖 琼脂：起支持作用 相关激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素PH值：5.06.0,请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。,模型构建,植物材料（消毒）,愈伤组织,再分化,诱导,试管苗,移栽到大田,培养成正常植株,强调几个概念：,（1）愈伤组织：一团没有结构和功能并处于旺盛分裂状态的薄壁细胞。,（2）植物细胞的脱分化：让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。,（3）脱分化的实质和结果分别是什么？,实质:恢复细胞的全能性过程结果:形成愈伤组织,（4）植物细胞的再分化：,脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等 器官的过程。,(1)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？,防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会和培养物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。,讨论,(2）离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整植物体？（3）决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？,不能，细胞已经分化失去了分化能力。,(4)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（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？,胡萝卜的其他部分（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。,常用材料：茎尖、根尖、叶片和花药等,脱分化,再分化,一、植物组织培养的过程,（离体的,已分化组织或细胞）,（未分化）,（分化）,幼芽或幼根？,条件？,特点？,诱导培养基,排列疏松、高度液泡化薄壁细胞团,分化程度低去分化较易,理论基础：,细胞的全能性,分化培养基,依据细胞全能性原理，在无菌条件下，分离植物的器官、组织、细胞或原生质体（外植体），并在培养基上培养，在适宜的条件下使其长成部分或完整植株的技术。,植物的组织培养,反馈练习,1.下列属于组织培养的是：A.花粉培养成单倍体植株B.芽发育成枝条C.根尖分生区发育成成熟区D.未受精的卵发育成雄蜂,A,2.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（）A.消毒灭菌B.适宜的温度C.充足的光照D.适宜的养料和激素,C,3.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要（）A.具有完整细胞核的细胞B.离体状态C.导入外源基因D.一定的营养物质和激素,C,4、若用“”表示植物组织培养的过程。请回答：（1）表示，能被培养成为的根本原因是（2）表示,脱分化,再分化,离体的植物器官、组织或细胞,植物细胞具有全能性,愈伤组织,_在一定的培养条件下也可诱导形成胚状体(也称为体细胞胚)。如果模拟植物种子的基本结构，在胚状体外包裹人工胚乳和人工种皮，就可制成“人工种子”。人工种子有许多优点，如不受_因素的制约、繁殖速度快，可在短时间内提供大量种苗、有利于保存种系的优良性状等。,愈伤组织,环境,二人工种子(1)培育过程：植物组织培养诱导体细胞胚状体的发生胚胎发育同步化的控制人工种皮的包埋等。(2)结构：,番茄与马铃薯同属茄科植物，但不是同 属植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。马铃薯块茎生长在土壤中。人们曾经有这样一个幻想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆。这个幻想可能实现吗？,一个梦想?,因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。,于是，科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。,二、植物体细胞杂交技术,这幅番茄马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？,理想图,1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。,背景资料,1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种“马铃薯番茄”。,目前，已得到栽培烟草与野生烟草、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代，获得了有价值的新品系或育种上有用的新材料。,白菜,甘蓝,白菜甘蓝,“白菜甘蓝”同普通白菜相比，具有生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。,1你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？2有没有一种温和的去壁方法呢？3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？4如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？5如何将杂种细胞培育成杂种植株？,请思考：,杂种植株,融合的原生质体AB,再生出细胞壁,脱分化,愈伤组织,再分化,1、过程,植物细胞的融合,植物组织培养,植物细胞A,原生质体B,原生质体A,杂种细胞AB,去 壁,去 壁,人工诱导,方法？,促进融合的方法？,融合完成的标志,植物细胞B,二、植物体细胞杂交技术,离心、振动、电刺激、聚乙二醇,2、概念,将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。,3、意义,在克服不同种生物远缘杂交的障碍上，取得了巨大的突破，从而扩大了可用于杂交的亲本组合。,比较,无性繁殖,细胞全能性,脱分化再分化,保持优良性状繁殖速度快、大规模生产提高经济效益,杂交技术应用了组织培养,克服不同种生物远源杂交的障碍,去除细胞壁融合形成杂种细胞组织培养,膜流动性细胞全能性,染色体变异、基因重组,三、植物细胞培养1植物细胞培养是指在实验室工厂化生产条件下，将组织培养过程中形成的_或其他易分散的组织置于_培养基中，进行悬浮培养，得到分散游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖，从而获得大量的_的一种技术。2植物细胞培养是在_的基础上发展起来的，但与组织培养不同的是，细胞培养的目的不是使细胞形成组织乃至更多的植物体，而是通过大规模的细胞培养以获得人类所需的_。,愈伤组织,液体,细胞群体,植物组织培养,细胞次生代谢产物,1与植物组织培养的比较,1、不能人工诱导原生质体融合的方法是（）,A、振动 B、电刺激C、PEG试剂 D、重压,2、植物细胞融合完成的标志的是（）A、产生新的细胞壁 B、细胞膜发生融合C、细胞质发生融合 D、细胞核发生融合,A,D,自我评价,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,植物体细胞杂交,植物细胞的全能性,小结,再见,