植物细胞工程(含预习).ppt

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1、,专题2 细胞工程,阅读书本3143页，并思考：,1、什么叫细胞工程？2、怎样把植物的一个花瓣培育成完整的植株？3、为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株？4、植物体细胞杂交的操作流程是怎样的？5、植物细胞工程的实际应用有哪些？,专题2 细胞工程,细 胞 工 程,应用的原理和方法研究的水平研究的目的,细胞生物学和分子生物学,细胞水平或细胞器水平,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品(定向改造）,细胞工程,植物细胞工程,动物细胞工程,植物体细胞杂交,动物细胞培养,动物细胞融合,核移植技术,单克隆抗体,植物细胞工程的基本技术,概念：,具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有

2、发育成完整个体的潜能。,生物体的每一个细胞都含有发育成为完整个体所必需的全部基因。,原因（基础）：,全能性的高低：,细胞的全能性,一、植物细胞工程的理论基础,受精卵胚胎干细胞生殖细胞体细胞植物细胞动物细胞,思考与探究,2、为什么在生物体的发育过程中，细胞并不会表现出全能性？,在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官。,二、植物组织培养技术,3、请根据实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。,外植体,脱分化,愈伤组织,再分化,根、芽,植物体,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，形成一种排列疏松无规则、

3、高度液泡化、无定形态的薄壁细胞组成的组织。,二、植物组织培养技术,脱分化：已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构或功能而转变成未分化状态的过程。再分化:经脱分化形成的组织或细胞在一定的培养条件下转变为各种不同细胞或组织的过程。,二、植物组织培养技术,4、植物组织培养必需的条件有哪些？内部条件：外部条件：,细胞要具有全能性,（1）适宜的外界环境条件：例如无菌、适宜的温度、湿度、光照等（2）培养基（一定的营养物质，激素）,二、植物组织培养技术,植物组织培养的培养基(PH值：5.06.0),无机营养成分：有机营养成分：含N物质：包括维生素和氨基酸 碳源：2%5%的蔗糖溶液，调节渗透压琼脂：起支

4、持作用激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素,无机盐离子,二、植物组织培养技术,植物激素对植物组织培养的影响:,生长素与细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用会加强。,二、植物组织培养技术,两者使用顺序不同，结果不同:,二、植物组织培养技术,思考：以下培养基出现的现象反映了什么问题？,二、植物组织培养技术,生长素用量/细胞分裂素用量:比值高 利于根的分化和抑制芽的形成比值适中促进愈伤组织的生长比值低 有利于芽的分化、抑制根的形 成,使用比例不同，发育方向不同:,二、植物组织培养技术,植物组织培养的概念:,在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、

5、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。,二、植物组织培养技术,1、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B、生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能 C、生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能 D、生物体的每个细胞都经过产生、生长、衰老、死亡的全过程,C,课堂练习,2、下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是（）培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压B.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C.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D.同一株绿色

6、开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同,D,课堂练习,3.下列不能作为植物组织培养的材料的是（）A、秋海棠的叶 B、马铃薯的块茎C、成熟的花粉 D、木质部中的导管细胞,D,课堂练习,4、用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误的是()A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的B.该愈伤组织的细胞没有全能性C.该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的 胚状结构,B,课堂练习,5、要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，需要(多选题)()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,A

7、BD,课堂练习,植物细胞工程的基本技术,植物细胞工程的基本技术,二、植物组织培养技术,一、植物细胞工程的理论基础,三、植物体细胞杂交技术,2.1植物细胞工程,1、定义：,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植物体的过程。,2、优势：（与有性杂交方法比较）,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围。,三、植物体细胞杂交技术,植物体细胞杂交过程示意图,植物A细胞,植物B细胞,去壁,原生质体A,原生质体B,原生质体融合,融合体,杂种细胞,愈伤组织,杂种植株,植物体细胞杂交过程示意图,再生壁,脱分化,再分化,1、细胞壁如何去除？2、为什么两个原生质体能

8、发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？3、诱导原生质体融合的方法有哪些？4、杂交完成的标志是什么？5、最后通过什么手段得到新个体？,思考与探究,去壁的常用方法：,原生质体融合方法：,细胞融合的基础：,细胞膜的流动性,三、植物体细胞杂交技术,植物A细胞,植物B细胞,去壁,原生质体A,原生质体B,原生质体融合,融合体,杂种细胞,愈伤组织,杂种植株,植物体细胞杂交过程示意图,再生壁（标志）,脱分化,再分化,体细胞融合,植物组织培养,1、为什么“番茄马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？主要原因是：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，所以马铃薯番茄

9、杂交植株的细胞中虽然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，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。,思考与探究,2、自然界中有一种含有叶绿体的原生动物眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。,思考与探究,思考与探究,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,课堂练习,D,2.植物体细胞杂交尚未解决的问题有：A去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体；B将杂种细胞培育成植株；C让杂

10、种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状；D尚未培育出属间杂种植物。,C,课堂练习,3.下列能使烟草、大豆的原生质体发生融合的是 A硫酸二乙酯 B亚硝酸 C振动 D紫外线,4.将烟草和大豆的原生质体混合后，将原生质体转移到适当的培养基上培养，使原生质体再生出细胞壁，这时，在细胞混合物中，可用显微镜观察到的细胞有烟草一大豆杂种细胞 烟草细胞 大豆细胞烟草烟草细胞 大豆大豆细胞 A B C D,C,D,1、什么叫细胞工程？2、怎样把植物的一个花瓣培育成完整的植株？3、为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株？4、植物体细胞杂交的操作流程是怎样的？5、植物细胞工程的实际应用有哪些？,植物细胞工程的

11、基本技术,二、植物组织培养技术,一、植物细胞工程的理论基础,三、植物体细胞杂交技术,2.1植物细胞工程,植物细胞工程的实际应用,繁殖植物的新途径微型育种作物脱毒人工种子育种新方法单倍体育种诱导突变体细胞产物的工厂化生产,植物细胞工程的实际应用,概念：应用组织培养技术，快速繁殖植物（也叫快速繁殖技术）原理：植物细胞的全能性优点：繁殖率高，可大批量生产 取材少 培养周期短 保持优良性状,微型繁殖,病毒在作物体内逐年积累，会导致作物产量降低，品质变差分生区附近（茎尖、根尖）的病毒极少，甚至没有采用茎尖进行组织培养,作物脱毒,结构：人工薄膜+胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）优点：不受气候、季节、地域的限制

12、保留优良性状时间短，占地少技术：组织培养原理：细胞全能性,人工种子,养分、无机盐、有机碳源、农药、抗生素、有益菌生长调节剂,方法：花药离体培养 技术：组织培养获得单倍体秋水素处理单倍体的幼苗，使染色体加倍优点：明显缩短了育种年限后代稳定遗传,单倍体育种,利用组织培养时，分裂状态的细胞易受培养条件和外界压力（如射线，化学物质等）的影响而产生突变的原理，诱导并筛选出对人类有用的突变体。,突变体的利用,红豆杉与紫杉醇,人参皂甘的生产,细胞产物的工厂化生产,繁殖植物的新途径微型育种作物脱毒人工种子育种新方法单倍体育种诱导突变体细胞产物的工厂化生产,植物细胞工程的实际应用,1.植物组织培养依据的原理，培

13、养过程的顺序及诱导的植物激素分别是（）体细胞全能性 离体植物器官，组织或细胞 根，芽 生长素和细胞分裂素 生长素和乙烯 愈伤组织 再分化 脱分化 植物体A.B.D.,A,2.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苗的过程不涉及细胞的（）A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性,C,（04江苏）（8分）紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。用组织培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素。下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。（1）在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”。这些“种子”是应用组织培养技术，将紫草叶肉细胞经过_ 而获得的。这项技术的理论基础是：,（2）从图中可以看出：反应器中紫草细胞的生长呈现 规律；影响紫草素产量的因素是_ 和。（3）在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是：,脱分化,细胞的全能性,S型增长,细胞数量 细胞所处的生长期,保证氧气供应充足_和_使细胞与培养液充分接触,