植物細(xì)胞工程.ppt.ppt

,專題2細(xì)胞工程,細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上的操作，按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。,細(xì)胞工程,應(yīng)用的原理和方法,細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué),細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平,按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品,概念,分類,植物細(xì)胞工程,研究的目的,研究的水平,動物細(xì)胞工程,前者是細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上生物技術(shù),后者是分子水平上的生物技術(shù)。,克隆多莉羊技術(shù)是水平上的技術(shù)，培育抗蟲棉是水平上的技術(shù)。,細(xì)胞工程與基因工程相比：,細(xì)胞,分子,思考:,植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)是什么？通常采用的技術(shù)手段有哪些？,一、植物細(xì)胞工程,所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ),植物細(xì)胞工程,通常采用的技術(shù)手段,植物組織培養(yǎng),植物體細(xì)胞雜交,植物細(xì)胞的全能性,2、理論基礎(chǔ)：,細(xì)胞的全能性,1、植物組織培養(yǎng)的概念,在無菌和人工控制的條件下,將離體的植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工控制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。,(一)、植物組織培養(yǎng),一、技術(shù)手段,細(xì)胞的全能性,1)、概念,1）受精卵,生殖細(xì)胞,體細(xì)胞,：生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整個體的潛能的特性，叫做細(xì)胞的全能性。,2)、原因,3)、全能性的比較,：從理論上講，每個細(xì)胞都包含該物種的全部遺傳物質(zhì)（全部基因），所以每個活細(xì)胞都應(yīng)具有全能性。,2）植物細(xì)胞全能性一般比動物細(xì)胞,強(qiáng),在一個生物體內(nèi)，細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性，原因是（）細(xì)胞失去了全能性細(xì)胞中的基因部分丟失細(xì)胞中的基因選擇性表達(dá)細(xì)胞中的基因變異不同,C,離體,活細(xì)胞，一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件的作用下，就可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整的植株。人工條件下實(shí)現(xiàn)的這一過程，就是植物組織培養(yǎng)。,全能性表現(xiàn)的條件？,離體的植物器官、組織、細(xì)胞,脫分化,愈傷組織,再分化,根芽,植物體,3植物組織培養(yǎng)的基本過程,愈傷組織,愈傷組織是通過細(xì)胞分裂形成的，其細(xì)胞排列疏松而無規(guī)則，高度液泡化呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。,4影響植物組織培養(yǎng)的因素,材料的選擇、營養(yǎng)成分、激素、一定的外界因素（溫度、空氣、無菌環(huán)境、適合的PH、適時光照等）。,外植體選擇,脫分化難易程度因植物種類，器官來源和生長狀況不同有很大差異，一般煙草，胡蘿卜，植物花和幼嫩組織脫分化較易,以下培養(yǎng)基出現(xiàn)的現(xiàn)象說明什么問題？,激素配比對組織培養(yǎng)的影響,在培養(yǎng)基中需要添加生長素和細(xì)胞分裂素等植物激素，其濃度、使用的先后順序、用量的比例等都影響結(jié)果。高利于根分化、抑制芽的形成生長素/細(xì)胞分裂素低利于芽的形成,適中利于愈傷組織的形成,1、定義：,將兩個來自不同植物的體細(xì)胞融合成一個雜種細(xì)胞，且把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的過程。,2、優(yōu)勢：（與有性雜交方法比較）,克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，拓展了可用于雜交的親本組合范圍。,(二)植物體細(xì)胞雜交,植株,3、過程,利用電激法將野生馬鈴薯與栽培馬鈴薯進(jìn)行細(xì)胞融合,失敗,甘藍(lán),白菜,白菜甘藍(lán),4.成果及未解決問題,.為什么“番茄馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？,主要原因是：生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，馬鈴薯番茄雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)受到相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá)，所以雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯。,融合體,雜種細(xì)胞,去壁的常用方法：,酶解法（纖維素酶、果膠酶等）,原生質(zhì)體融合方法：,植物體細(xì)胞雜交過程示意圖,細(xì)胞融合的基礎(chǔ)：,細(xì)胞膜的流動性,B不同植物的原生質(zhì)體的融合C完整的兩個體細(xì)胞的融合D植物花粉細(xì)胞的兩兩融合,A,B,1、植物體細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是()A產(chǎn)生新的細(xì)胞壁B細(xì)胞膜發(fā)生融合C細(xì)胞質(zhì)發(fā)生融合D細(xì)胞核發(fā)生融合,2、用不同種植物的兩個體細(xì)胞融合成一個雜種細(xì)胞的過程。該過程是指()A不同植物的精子和卵細(xì)胞的融合,比較,無性繁殖,細(xì)胞全能性,脫分化再分化,保持優(yōu)良性狀繁殖速度快、大規(guī)模生產(chǎn)提高經(jīng)濟(jì)效益,雜交技術(shù)應(yīng)用了組織培養(yǎng),克服不同種生物遠(yuǎn)源雜交的障礙,去除細(xì)胞壁融合形成雜種細(xì)胞組織培養(yǎng),膜流動性細(xì)胞全能性,染色體變異、基因重組,自然界中有一種含有葉綠體的原生動物眼蟲，說明植物的細(xì)胞器同樣可以在某些動物細(xì)胞中存活，請?zhí)接懀簞游锛?xì)胞與植物細(xì)胞之間可以實(shí)現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請?jiān)O(shè)計(jì)出具體實(shí)驗(yàn)方案。,提示：根據(jù)眼蟲的特點(diǎn)，動物細(xì)胞和植物細(xì)胞之間在理論上是可以實(shí)現(xiàn)雜交的。具體的實(shí)驗(yàn)方案可以設(shè)計(jì)如下：,1.微型繁殖技術(shù)（也稱快速繁殖技術(shù)）,(一)植物繁殖的新途徑,(1)概念：快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù).(2)特點(diǎn):A、保持優(yōu)良品種的遺傳特性;B、高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖.(3)優(yōu)點(diǎn)：從植物體上取材少，培養(yǎng)周期短，繁殖率高，便于自動化管理。例：用一個蘭花莖尖就可以在一年內(nèi)生產(chǎn)400萬株蘭花苗.,二應(yīng)用,蘭花因高雅美麗而深受人們喜愛。蘭花常用分根法和種子進(jìn)行繁殖。在蘭花的常規(guī)繁殖中，遇到的難題是：用分根法繁殖速度緩慢，不利于新品種的推廣;用種子繁殖又很困難，因?yàn)樘m花的種子十分微小，胚很纖弱，種子幾乎沒有儲藏營養(yǎng)物質(zhì)，在發(fā)芽過程中很容易夭折。,植物細(xì)胞工程的基本技術(shù),試管苗大規(guī)模培養(yǎng),2.作物脫毒,1.)作物脫毒的原因:2.)作物脫毒的材料:3.)作物脫毒的方法:4.)作物脫毒的結(jié)果:,長期進(jìn)行無性繁殖的作物，易積累感染的病毒，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差,分生區(qū)（如莖尖）的細(xì)胞,進(jìn)行組織培養(yǎng),獲得脫毒苗,5.)成就:,3.神奇的人工種子,天然種子的局限,1）培育周期長2）優(yōu)良雜種的后代會發(fā)生性狀分離而喪失其優(yōu)良特性3）生產(chǎn)會受到季節(jié)、氣候和地域的限制，并且需要占用大量的土地實(shí)現(xiàn)制種,人工種子,胚狀體,通過植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子。,（1）人工種子概念,胚狀體（或不定芽、頂芽和腋芽）+人工種皮,(3）人工種皮中的有效成分適量的養(yǎng)分、無機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌、植物生長調(diào)節(jié)劑等,(4)技術(shù)：植物組織培養(yǎng),（2）人工種子組成,討論,培植周期短后代無性狀分離不受氣候,季節(jié)和地域限制可以很方便地貯藏和運(yùn)輸,(5)優(yōu)點(diǎn)：,1.單倍體育種,(二)作物新品種的培育,由配子不經(jīng)過受精作用而直接發(fā)育成,且體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體.,1.)單倍體定義：2.)舉例：3.)單倍體育種的優(yōu)點(diǎn)：,蜜蜂中的雄蜂通過花藥或花粉來獲得單倍體植物,明顯縮短育種年限得到的植株都是純合體,2.突變體的利用,(二)作物新品種的培育,植物