植物組織培養(yǎng)課件

1、細胞工程細胞工程 指應(yīng)用細胞生物學和分子生物學的原理和指應(yīng)用細胞生物學和分子生物學的原理和方法，通過某種工程學手段，在細胞整體水平方法，通過某種工程學手段，在細胞整體水平或細胞器水平上，按照人們的意愿來改變細胞或細胞器水平上，按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學技術(shù)。技術(shù)。 應(yīng)用的原理和方法應(yīng)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細胞生物學和細胞生物學和分子生物學分子生物學細胞或細胞器細胞或細胞器水平水平按照人們的意愿來改變按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品得細胞產(chǎn)品(定向改

2、造）定向改造）主主要要技技術(shù)術(shù)植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交植物體細胞雜交動物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)動物細胞融合動物細胞融合單克隆抗體技術(shù)單克隆抗體技術(shù)核移植核移植植物植物細胞細胞工程工程動物動物細胞細胞工程工程一、植物組織培養(yǎng)一、植物組織培養(yǎng)1、生物學原理：、生物學原理：細胞的全能性細胞的全能性（一）（一） 細胞的全能性細胞的全能性1、定義：、定義： 生物體的細胞具有使后代細胞形成完整個生物體的細胞具有使后代細胞形成完整個體的潛能的特性。體的潛能的特性。 2、原理：、原理： 生物體的每一個細胞都包含有該物種所特生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個有的

3、全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因，從理論上講，生物體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個體的每一個活細胞活細胞都應(yīng)該具有全能性。都應(yīng)該具有全能性。 3、差異：、差異： （1 1） 受精卵的全能性受精卵的全能性最高最高 （2 2） 受精卵分化后的細胞中，體細胞受精卵分化后的細胞中，體細胞的全能性比生殖細胞的的全能性比生殖細胞的低。低。 4、大小、大小受精卵胚胎干細胞生殖細胞體細胞受精卵胚胎干細胞生殖細胞體細胞植物細胞動物細胞植物細胞動物細胞 思考討論：為什么體內(nèi)細胞沒有表現(xiàn)出思考討論：為什么體內(nèi)細胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織、器官？全能性，而是分化成為不同

4、的組織、器官？ 基因在特定空間和時間條件下選擇性表達基因在特定空間和時間條件下選擇性表達的結(jié)果。的結(jié)果。在個體發(fā)育的不同時期，生物體不同在個體發(fā)育的不同時期，生物體不同部位的細胞表達的基因是不同的，合成的蛋白部位的細胞表達的基因是不同的，合成的蛋白質(zhì)也不一樣，從而形成了不同的組織和器官。質(zhì)也不一樣，從而形成了不同的組織和器官。(二)、植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)1、植物組織培養(yǎng)的條件：、植物組織培養(yǎng)的條件：離體的離體的細胞、組織或器官細胞、組織或器官適宜的適宜的外界環(huán)境條件，如無菌、適宜的溫度、濕度、外界環(huán)境條件，如無菌、適宜的溫度、濕度、光照等光照等培養(yǎng)基（培養(yǎng)基（一定的營養(yǎng)物質(zhì)，一定的營養(yǎng)物質(zhì)

5、，激素激素） 2、植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基、植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基無機營養(yǎng)成分：無機鹽離子有機營養(yǎng)成分： 含N物質(zhì)：包括維生素和氨基酸 碳源：2%5%的蔗糖溶液，調(diào)節(jié)滲透壓 瓊脂：起支持作用 激素：生長素，細胞分裂素PH值：5.06.0植物組織培養(yǎng)外植體：從活植物體上切下進行培養(yǎng)的那部分組織或器官1）外植體滅菌消毒（根尖、莖尖、嫩芽、花粉等）2）用消毒過的器械將外植體置于培養(yǎng)皿上3）切取所需的外植體4）將外植體接種于培養(yǎng)容器的培養(yǎng)基上整個試驗在超凈工作臺上進行，保持無菌！外植體經(jīng)過一段時間在培養(yǎng)基上生長后，會形成愈傷組織幾個概念：幾個概念：愈傷組織愈傷組織：離體的植物器官、組織或：離體的植物器官、組

6、織或細胞，在培養(yǎng)一段時間以后，通過細胞，在培養(yǎng)一段時間以后，通過細胞分裂，形成一種高度液泡化、細胞分裂，形成一種高度液泡化、無定形狀態(tài)薄壁細胞組成的排列疏無定形狀態(tài)薄壁細胞組成的排列疏松無規(guī)則的組織。松無規(guī)則的組織。脫分化脫分化：由高度分化的植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組：由高度分化的植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程，又稱去分化。織的過程，又稱去分化。再分化再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化根：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化根或芽等器官的過程?；蜓康绕鞴俚倪^程。試管苗大規(guī)模培養(yǎng)離體的植物器官、組織或細胞離體的植物器官、組織或細胞愈傷組織愈傷組織根、芽根、芽植物體植

7、物體外植體外植體脫分化脫分化植物激素：植物激素：細胞分裂素、生長素細胞分裂素、生長素再分化再分化植物組織培養(yǎng)的過程植物組織培養(yǎng)條件植物組織培養(yǎng)條件： 含有全部營養(yǎng)成分的含有全部營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、一定的溫度、空培養(yǎng)基、一定的溫度、空氣、無菌環(huán)境、適合的氣、無菌環(huán)境、適合的PHPH、適時適時光照光照等。等。植物組織培養(yǎng)（試管苗的形成）試管苗大規(guī)模培養(yǎng)移栽經(jīng)過煉經(jīng)過煉苗的小苗的小苗，可苗，可以和一以和一般植物般植物一樣進一樣進行大規(guī)行大規(guī)模栽培模栽培能力訓(xùn)練：能力訓(xùn)練：1、下列不能作為植物組織培養(yǎng)的材料是：、下列不能作為植物組織培養(yǎng)的材料是：A、秋海棠的葉、秋海棠的葉 B、馬鈴薯的塊莖、馬鈴薯的塊莖

8、C、成熟的花粉、成熟的花粉 D、木質(zhì)部中的導(dǎo)管細胞、木質(zhì)部中的導(dǎo)管細胞D 1.微型繁殖(屬無性繁殖) (1)微型繁殖技術(shù)（快速繁殖技術(shù)）: 快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù). (2)特點:保持優(yōu)良品種的遺傳特性; 高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖.2.培育脫毒作物 (1)材料:無病毒的莖尖 (2)脫毒苗:切取莖尖進行組織培養(yǎng)獲得1.單倍體育種 (1)方法:花藥的離體培養(yǎng) (2)優(yōu)點: 后代穩(wěn)定遺傳,都是純合體; 明顯縮短育種年限.2.突變體的利用 (1)產(chǎn)生:植物組織培養(yǎng) (2)利用:篩選對人們有利突變體,進而培育新品種1.種類:蛋白質(zhì),脂肪,糖類,藥物,香料,生物堿等.2.技術(shù):植物的組織培養(yǎng)

9、.植物組織培養(yǎng)大量生產(chǎn)紫草素 現(xiàn)在已有胡蘿卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、現(xiàn)在已有胡蘿卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、玉米、水稻、橡膠等幾十種植物的人工種子試種成玉米、水稻、橡膠等幾十種植物的人工種子試種成功，但由于成本較高，中國尚未應(yīng)用于生產(chǎn)。功，但由于成本較高，中國尚未應(yīng)用于生產(chǎn)。 紫草紫草紫草素紫草素 愈傷組織愈傷組織4.神奇的人工種子 (1)特點: 后代無形狀分離 不受氣候,季節(jié)和地域限制 (2)技術(shù):植物組織培養(yǎng). (3)結(jié)構(gòu):人工薄膜胚狀體或不定芽或頂芽或腋芽.人工種子人工種子植物組織培養(yǎng)的方法，誘導(dǎo)離體的植物組織植物組織培養(yǎng)的方法，誘導(dǎo)離體的植物組織形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)，包裹上

10、形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)，包裹上人造種皮，制成人工種子。人造種皮，制成人工種子。把胚狀體包裹在膠囊內(nèi)形成球把胚狀體包裹在膠囊內(nèi)形成球狀結(jié)構(gòu)。狀結(jié)構(gòu)。膠質(zhì)化合物薄膜膠質(zhì)化合物薄膜種皮（氣種皮（氣體、人工胚乳、機械抗壓）體、人工胚乳、機械抗壓）營養(yǎng)成分和植物激素營養(yǎng)成分和植物激素人工人工胚乳胚乳胚狀體胚狀體新植物的幼體新植物的幼體優(yōu)點：快速繁殖，解決作物繁殖能優(yōu)點：快速繁殖，解決作物繁殖能力差、結(jié)子困難或發(fā)芽率低等問題。力差、結(jié)子困難或發(fā)芽率低等問題。固定固定雜種優(yōu)勢雜種優(yōu)勢。細胞的全能性細胞的全能性細胞株、細胞系細胞株、細胞系植物體或組織植物體或組織培養(yǎng)結(jié)果培養(yǎng)結(jié)果獲得細胞獲得細胞或細胞分

11、泌蛋白或細胞分泌蛋白快速繁殖、培育快速繁殖、培育無病毒植株等無病毒植株等培養(yǎng)目的培養(yǎng)目的葡萄糖、動物血清葡萄糖、動物血清蔗糖、植物激素蔗糖、植物激素培養(yǎng)基特有成分培養(yǎng)基特有成分液體培養(yǎng)液體培養(yǎng)基基固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基培養(yǎng)基性質(zhì)培養(yǎng)基性質(zhì)細胞增殖細胞增殖原理原理動物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)比較項目比較項目1在生物體內(nèi)細胞并沒有表現(xiàn)出全能性的原因在生物體內(nèi)細胞并沒有表現(xiàn)出全能性的原因基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達，細胞分化為基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達，細胞分化為不同的組織、器官。不同的組織、器官。2全能性的大小全能性的大小植物細胞動物細胞植物細胞動物細胞(動

12、物細胞中的細胞核具有全能性動物細胞中的細胞核具有全能性)受精卵生殖細胞受精卵生殖細胞(配子、精子、卵細胞配子、精子、卵細胞)體細胞體細胞體細胞：分化程度低的分化程度高的體細胞：分化程度低的分化程度高的幼嫩的衰老的幼嫩的衰老的細胞分裂能力強的細胞分裂能力弱的細胞分裂能力強的細胞分裂能力弱的1概念概念利利用植物體的離體器官、組織或細胞，無菌條件下在含有用植物體的離體器官、組織或細胞，無菌條件下在含有營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基上，給予適宜的光照、溫度、濕度等環(huán)營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基上，給予適宜的光照、溫度、濕度等環(huán)境條件進行人工培養(yǎng)，使其增殖、生長、發(fā)育而形成完整境條件進行人工培養(yǎng)，使其增殖、生長、發(fā)育而形成完整的

13、植株。的植株。2過程過程3原理：植物細胞的全能性原理：植物細胞的全能性(4)脫分化和再分化的比較脫分化和再分化的比較比較內(nèi)容比較內(nèi)容脫分化脫分化再分化再分化過程過程外植體外植體愈傷組織愈傷組織愈傷組織愈傷組織幼苗幼苗形成體特點形成體特點排列疏松、高度液泡化排列疏松、高度液泡化的薄壁細胞的薄壁細胞有根、芽有根、芽需要條件需要條件a.離體離體b.適宜的營養(yǎng)適宜的營養(yǎng)c.生長素和細胞分裂素生長素和細胞分裂素a.離體離體b.適宜的營養(yǎng)適宜的營養(yǎng)c.生長素和細胞分生長素和細胞分裂素裂素d.光照光照5. 影響脫分化、再分化的因素影響脫分化、再分化的因素影影響脫分化、再分化的重要因素為植物激素。當細胞分裂響

14、脫分化、再分化的重要因素為植物激素。當細胞分裂素與生長素共同使用時，能強烈的促進愈傷組織的形成，素與生長素共同使用時，能強烈的促進愈傷組織的形成，兩者不同濃度的配比在再分化過程中，分別對誘導(dǎo)根或芽兩者不同濃度的配比在再分化過程中，分別對誘導(dǎo)根或芽的產(chǎn)生起關(guān)鍵作用。當細胞分裂素與生長素的濃度比高時，的產(chǎn)生起關(guān)鍵作用。當細胞分裂素與生長素的濃度比高時，有利于芽的產(chǎn)生；濃度比低時，有利于根的產(chǎn)生。有利于芽的產(chǎn)生；濃度比低時，有利于根的產(chǎn)生。6.植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的比較植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的比較技術(shù)技術(shù)內(nèi)容內(nèi)容項目項目植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)原理原理細胞的全能性細

15、胞的全能性細胞的增殖細胞的增殖培養(yǎng)基培養(yǎng)基成分成分礦質(zhì)元素、礦質(zhì)元素、蔗糖蔗糖、維生素、維生素、植物激素植物激素和有機添加劑和有機添加劑(如甘氨酸、瓊脂等如甘氨酸、瓊脂等)，屬，屬于固體培養(yǎng)基于固體培養(yǎng)基葡萄糖葡萄糖、氨基酸、無機鹽、氨基酸、無機鹽、維生素、維生素、動物血清動物血清等，屬等，屬于液體培養(yǎng)基于液體培養(yǎng)基取材取材較幼嫩的細胞、組織、器較幼嫩的細胞、組織、器官官動物胚胎或出生不久的幼動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織齡動物的器官或組織培養(yǎng)過程培養(yǎng)過程培養(yǎng)結(jié)果培養(yǎng)結(jié)果可以獲得植株，也可以可以獲得植株，也可以獲得大量細胞獲得大量細胞只能獲得大量細胞，不只能獲得大量細胞，不能得到生物

16、個體能得到生物個體應(yīng)用應(yīng)用植物快速繁殖與脫毒植物快速繁殖與脫毒植物培養(yǎng)植物培養(yǎng)生產(chǎn)細胞產(chǎn)品生產(chǎn)細胞產(chǎn)品制造人工種子制造人工種子用于轉(zhuǎn)基因植物的培用于轉(zhuǎn)基因植物的培育育生產(chǎn)生物制品生產(chǎn)生物制品培養(yǎng)皮膚移植的材料培養(yǎng)皮膚移植的材料檢測有毒物質(zhì)檢測有毒物質(zhì)用于生理、病理、藥用于生理、病理、藥理學的研究理學的研究相同點相同點都需人工條件下的無菌操作都需人工條件下的無菌操作都是合成培養(yǎng)基都是合成培養(yǎng)基都需適宜的溫度、都需適宜的溫度、pH等條件等條件特別提醒特別提醒：植物組織培養(yǎng)需要生長素和細胞分裂素，其中植物組織培養(yǎng)需要生長素和細胞分裂素，其中生長素可誘導(dǎo)愈傷組織生根，細胞分裂素可促進愈傷組織生生長素可

17、誘導(dǎo)愈傷組織生根，細胞分裂素可促進愈傷組織生芽。芽。在動物細胞的傳代培養(yǎng)中，細胞可能癌變。在動物細胞的傳代培養(yǎng)中，細胞可能癌變。兩種技術(shù)手段培養(yǎng)過程中都進行了有絲分裂，都是無性繁兩種技術(shù)手段培養(yǎng)過程中都進行了有絲分裂，都是無性繁殖，都可稱克隆，都不涉及減數(shù)分裂。殖，都可稱克隆，都不涉及減數(shù)分裂。植物組織培養(yǎng)最終產(chǎn)生新個體，體現(xiàn)了細胞的全能性；動植物組織培養(yǎng)最終產(chǎn)生新個體，體現(xiàn)了細胞的全能性；動物細胞培養(yǎng)產(chǎn)生大量細胞，不形成新個體，故不能體現(xiàn)細胞物細胞培養(yǎng)產(chǎn)生大量細胞，不形成新個體，故不能體現(xiàn)細胞的全能性。的全能性。4下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)的敘述中，錯誤的是下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)的敘述中，錯誤的是(

18、)A花藥、胚不能作為組織培養(yǎng)的材料花藥、胚不能作為組織培養(yǎng)的材料B植物細胞具有全能性植物細胞具有全能性C外植體是指用于培養(yǎng)的離體植物組織或器官外植體是指用于培養(yǎng)的離體植物組織或器官D外植體可誘導(dǎo)出愈傷組織外植體可誘導(dǎo)出愈傷組織【例【例1】 (2009上海卷上海卷)回回答下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)的問題。答下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)的問題。(1)用于植物組織培養(yǎng)的植物材料稱為用于植物組織培養(yǎng)的植物材料稱為_。(2)組織培養(yǎng)中的細胞，從分化狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只癄顟B(tài)的組織培養(yǎng)中的細胞，從分化狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只癄顟B(tài)的過程稱為過程稱為_。(3)在再分化階段所用培養(yǎng)基中，含有植物激素在再分化階段所用培養(yǎng)基中，含有植物激素X

19、和植物激素和植物激素Y。逐。逐漸改變培養(yǎng)基中這兩種植物激素的濃度比，未分化細胞群的變化漸改變培養(yǎng)基中這兩種植物激素的濃度比，未分化細胞群的變化情況如圖所示。據(jù)圖指出兩種激素的不同濃度比與形成芽、根、情況如圖所示。據(jù)圖指出兩種激素的不同濃度比與形成芽、根、愈傷組織的關(guān)系：愈傷組織的關(guān)系：當植物激素當植物激素X與植物激素與植物激素Y的濃度比等于的濃度比等于1時，時，_；_；_。(4)若植物激素若植物激素Y是生長素，在植物組織培養(yǎng)中其主要作用是是生長素，在植物組織培養(yǎng)中其主要作用是_；則植物激素則植物激素X的名稱是的名稱是_。(5)生產(chǎn)上用試管苗保存植物的優(yōu)良性狀，其原因是生產(chǎn)上用試管苗保存植物的優(yōu)良性狀，其原因是_。答案：答案：(1)外外植體植體(2)去分化去分化(或脫分化或脫分化)(3)未分化細胞群經(jīng)分未分化細胞群經(jīng)分裂形成愈傷組織裂形成愈傷組織當植物激素當植物激素X與植物激素與植物激素Y的濃度比大于的濃度比大于1時，時，未分化細胞群分化形成芽未分化細胞群分化形成芽當植物激素當植物激素X與植物激素與植物激素Y的濃度比的濃度比小于小于1時，未分化細胞群分化形成根時，未分化細胞群分化形成根(4)促進細胞的生長促進細胞的生長(伸長伸長)、分裂和分化細胞分裂素分裂和分化細胞分裂素(5)組織