植物細(xì)胞工1程課件

專題(zhuāntí)2細(xì)胞工程第一頁，共五十九頁。細(xì)胞工程

指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過某種工程學(xué)手段，在細(xì)胞整體水平(shuǐpíng)或細(xì)胞器水平(shuǐpíng)上，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)。應(yīng)用的原理和方法研究的水平研究的目的細(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)品第二頁，共五十九頁。前者(qiánzhě)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)(jìshù)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(jīyīngōngchéng)相比：細(xì)胞分子思考:第三頁，共五十九頁。根據(jù)(gēnjù)細(xì)胞類型的不同，可以把細(xì)胞工程分為植物細(xì)胞工程和動物細(xì)胞工程兩大類。細(xì)胞工程分類(fēnlèi)：第四頁，共五十九頁。

通常采用的技術(shù)手段有哪些？植物細(xì)胞工程的理論(lǐlùn)基礎(chǔ)是什么？一、植物(zhíwù)細(xì)胞工程第五頁，共五十九頁。植物(zhíwù)細(xì)胞工程通常(tōngcháng)采用的技術(shù)手段植物(zhíwù)組織培養(yǎng)

植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞的全能性所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ)第六頁，共五十九頁。1.概念(gàiniàn):：

生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成(xíngchéng)完整個體的潛能的特性。

2.原因(yuányīn)：生物體的每一個細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性。

一植物細(xì)胞的全能性第七頁，共五十九頁。2、原理(yuánlǐ)：3、差異(chāyì)：

（1）受精卵的全能性最高

（2）受精卵分化(fēnhuà)后的細(xì)胞中，體細(xì)胞的全能性比生殖細(xì)胞的低。4、大小4.全能性高低：

①受精卵＞生殖細(xì)胞＞體細(xì)胞②植物細(xì)胞＞動物細(xì)胞第八頁，共五十九頁。1.下列植物細(xì)胞(xìbāo)全能性最高的是（）

A.形成層細(xì)胞(xìbāo)B.韌皮部細(xì)胞(xìbāo)C.木質(zhì)部細(xì)胞(xìbāo)D.葉肉細(xì)胞(xìbāo)

2．下列細(xì)胞全能性最高的是（）

A．植物的卵細(xì)胞

B．植物的精子細(xì)胞

C．被子植物的受精卵

D．被子植物的的葉肉細(xì)胞AC第九頁，共五十九頁。思考討論：為什么體內(nèi)(tǐnèi)細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織、器官？

基因在特定空間和時間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果。在個體發(fā)育的不同時期，生物體不同部位的細(xì)胞(xìbāo)表達(dá)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。第十頁，共五十九頁。5.細(xì)胞(xìbāo)表現(xiàn)出全能性的條件體外:在一定條件(tiáojiàn)下表達(dá)離體（細(xì)胞、組織或器官）、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件第十一頁，共五十九頁。3、有關(guān)全能性的表述中，不正確的是（）Ａ．受精卵在自然條件下能使后代細(xì)胞形成完整(wánzhěng)個體，因此全能性最高Ｂ．生物體內(nèi)細(xì)胞由于分化全能性不能表達(dá)Ｃ．卵細(xì)胞和受精卵一樣，細(xì)胞未分化，全能性很高Ｄ．植物細(xì)胞離體培養(yǎng)在一定條件下能表現(xiàn)出全能性C趁熱打鐵(chènrèdǎtiě)：第十二頁，共五十九頁。4.下列有關(guān)細(xì)胞全能性的含義(hányì)，正確的是：A、每個生物體內(nèi)的所有細(xì)胞(xìbāo)都具有相同的功能

B、生物體內(nèi)的任何一個細(xì)胞(xìbāo)可以完成該個體的全部功能C、生物體的每一個活細(xì)胞都具有發(fā)育成完整個體的潛能D、生物體的每個細(xì)胞都經(jīng)過產(chǎn)生、分裂、分化、生長、衰老、死亡的全過程C第十三頁，共五十九頁。5.在生物體內(nèi)，細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化為不同的組織(zǔzhī)、器官，是因為：

A、細(xì)胞(xìbāo)喪失了全能性

B、基因(jīyīn)的表達(dá)有選擇性

C、不同的細(xì)胞內(nèi)基因不完全相同D、在個體發(fā)育的不同時期，細(xì)胞內(nèi)的基因發(fā)生了變化B第十四頁，共五十九頁。

要把一塊組織(zǔzhī)通過培養(yǎng)得到一株完整植株,應(yīng)該如何操作呢?第十五頁，共五十九頁。生姜是藥食兩用的經(jīng)濟作物，具有栽培容易、產(chǎn)量高、價格高等特點，近年在各地發(fā)展很快。但是生姜在生產(chǎn)上長期采用無性繁殖，容易感染多種病毒病，使生姜品質(zhì)變差，葉子皺縮，生長(shēngzhǎng)緩慢，一般減產(chǎn)30%～50%。設(shè)計(shèjì)無病毒生姜幼苗的培育方案請你設(shè)計(shèjì)請你設(shè)計第十六頁，共五十九頁。植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)(yòudǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。二、植物(zhíwù)組織培養(yǎng)1、概念(gàiniàn)第十七頁，共五十九頁。離體的植物(zhíwù)器官、組織或細(xì)胞愈傷組織(zǔzhī)根、芽植物體外植體脫分化(fēnhuà)植物激素：細(xì)胞分裂素、生長素再分化2、過程植物組織培養(yǎng)條件：

含有全部營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、一定的溫度、空氣、無菌環(huán)境、適合的PH、適時光照等。第十八頁，共五十九頁。脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)，又可以重新(chóngxīn)分化成根或芽等器官，這個過程叫做再分化。外植體：愈傷組織(zǔzhī)：脫分化(fēnhuà)（去分化(fēnhuà)）：再分化：用于離體培養(yǎng)的植物器官或組織片段。離體的植物器官、組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)了一段時間以后，會通過細(xì)胞分裂，形成一團細(xì)胞而形成的組織叫愈傷組織。愈傷組織的細(xì)胞排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。由高度分化的植物器官、組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過程，稱為植物細(xì)胞的脫分化。第十九頁，共五十九頁。植物(zhíwù)組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基定義(dìngyì)：含有一定營養(yǎng)成分，供組織培養(yǎng)植物生長的基質(zhì)無機營養(yǎng)成分：C，H，O大量元素及部分微量元素有機營養(yǎng)成分①含N物質(zhì)：包括維生素和氨基酸②碳源：2%—5%的蔗糖③瓊脂：起支持作用④相關(guān)激素：生長素，細(xì)胞分裂素和赤霉素PH值：5.0－6.0第二十頁，共五十九頁。(1)在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強調(diào)所用器械的滅菌和實驗人員(rényuán)的無菌操作？培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長(shēngzhǎng)的各種雜菌不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長(shēngzhǎng)的過程中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。

第二十一頁，共五十九頁。(2)在本實驗中，切取胡蘿卜塊根時強調(diào)要切取含有形成層部分，原因是這部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。請思考一下，胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），是否也能培養(yǎng)成小植株(zhízhū)，你能用實驗的方法進(jìn)行驗證嗎？胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)(yòudǎo)愈傷組織比較困難。第二十二頁，共五十九頁。(3)請根據(jù)上面的實驗過程(guòchéng)，概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖。第二十三頁，共五十九頁。植物材料(cáiliào)消毒接種(jiēzhòng)到誘導(dǎo)培養(yǎng)基誘導(dǎo)(yòudǎo)出愈傷組織可直接誘導(dǎo)分化愈傷組織接種到分化培養(yǎng)基分化出幼苗接種到生根培養(yǎng)基完整植株移栽到大田愈傷組織轉(zhuǎn)接到繼代培養(yǎng)基得到大量的愈傷組織繼代培養(yǎng)基:更換新鮮的培養(yǎng)基來繁殖同種類型的材料第二十四頁，共五十九頁。第二十五頁，共五十九頁。試管(shìguǎn)苗大規(guī)模培養(yǎng)第二十六頁，共五十九頁。外植體愈傷組織(zǔzhī)新植株(zhízhū)第二十七頁，共五十九頁。切取形成層無菌接種(jiēzhòng)誘導(dǎo)(yòudǎo)愈傷組織的形成試管(shìguǎn)苗的形成培養(yǎng)室移栽脫分化再分化第二十八頁，共五十九頁。非洲(fēizhōu)紫羅蘭的組織培養(yǎng)：第二十九頁，共五十九頁。

1、為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過程(guòchéng)中應(yīng)避光培養(yǎng)？在有光時，往往容易形成維管組織(zǔzhī)，而不易形成愈傷組織(zǔzhī)。能力(nénglì)提高2、決定植物脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？植物激素第三十頁，共五十九頁。番茄與馬鈴薯同屬茄科植物(zhíwù)，但不是同屬的植物(zhíwù)。番茄的果實和馬鈴薯的塊莖是我們經(jīng)常食用的蔬菜。人們曾經(jīng)有這樣一個夢想：讓一株植株地上部分結(jié)番茄，地下部分長土豆。這個夢想可能實現(xiàn)嗎？一個(yīɡè)夢想?第三十一頁，共五十九頁。二植物體細(xì)胞(xìbāo)雜交1、定義(dìngyì)：

用兩個來自(láizì)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方法。2、優(yōu)勢：（與有性雜交方法比較）

打破了不同種生物間的生殖隔離限制，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍。未解決的問題：未能讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良。第三十二頁，共五十九頁。（1）過程(guòchéng)

細(xì)胞壁的阻礙(zǔài)要想讓兩個來自不同植物的體細(xì)胞融合在一起，遇到(yùdào)的第一個障礙是什么？

2第三十三頁，共五十九頁。有沒有一種(yīzhǒnɡ)溫和的去除細(xì)胞壁的方法？酶解法(jiěfǎ)纖維素酶和果膠酶去除(qùchú)細(xì)胞壁原生質(zhì)體：植物細(xì)胞去掉細(xì)胞壁以后的部分。原生質(zhì)：細(xì)胞里具有生命活性的物質(zhì)。原生質(zhì)層：細(xì)胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的部分。第三十四頁，共五十九頁。根據(jù)(gēnjù)的原理是:細(xì)胞膜的流動性原生質(zhì)體如何(rúhé)融合的呢？方法(fāngfǎ):物理化學(xué):離心.振動.電激聚乙二醇(PEG)作誘導(dǎo)劑成功標(biāo)志是:雜種細(xì)胞產(chǎn)生了新的細(xì)胞壁第三十五頁，共五十九頁。雜種(zázhǒng)植株融合(rónghé)的原生質(zhì)體AB再生(zàishēng)出細(xì)胞壁脫分化愈傷組織再分化1、過程植物細(xì)胞的融合植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體A雜種細(xì)胞AB去壁去壁人工誘導(dǎo)方法？促進(jìn)融合的方法？融合完成的標(biāo)志植物細(xì)胞B第三十六頁，共五十九頁。（2）植物體細(xì)胞(xìbāo)雜交技術(shù)的意義克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙，培育出自然界中沒有(méiyǒu)的、具有優(yōu)良品質(zhì)的新品種。成果第三十七頁，共五十九頁。白菜甘藍(lán)白菜－甘藍(lán)第三十八頁，共五十九頁。1.為什么“番茄—馬鈴薯”超級(chāojí)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？

馬鈴薯—番茄沒有像人們預(yù)想的那樣地上長番茄、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(xiānghù)調(diào)控、相互(xiānghù)影響的，所以馬鈴薯—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)，雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。第三十九頁，共五十九頁。2.自然界中有一種含有葉綠體的原生動物──眼蟲，說明(shuōmíng)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)胞之間可以實現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請設(shè)計出具體實驗方案。第四十頁，共五十九頁。植物(zhíwù)細(xì)胞工程的實際應(yīng)用第四十一頁，共五十九頁。一、植物(zhíwù)繁殖的新途徑1.微型繁殖(1)微型繁殖技術(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(tèxìng);高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖.第四十二頁，共五十九頁。第四十三頁，共五十九頁。2.作物脫毒(1)材料:無病毒的莖尖(2)脫毒苗:切取莖尖進(jìn)行(jìnxíng)組織培養(yǎng)獲得第四十四頁，共五十九頁。(1)特點(tèdiǎn):后代(hòudài)無形狀分離不受氣候,季節(jié)(jìjié)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.3.神奇的人工種子第四十五頁，共五十九頁。二、作物(zuòwù)新品種的培育1.單倍體育種(yùzhǒng)(1)方法:花藥(huāyào)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.第四十六頁，共五十九頁。2.突變體的利用(lìyòng)三、細(xì)胞(xìbāo)產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1.種類:蛋白質(zhì),脂肪,糖類,藥物(yàowù),香料,生物堿等.(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(jìn)而培育新品種2.技術(shù):植物的組織培養(yǎng).第四十七頁，共五十九頁。1、當(dāng)植物細(xì)胞脫離了原來所在植物體的器官或組織而處于離體狀態(tài)時，下列有可能使其表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整的植株(zhízhū)的是（）A、細(xì)胞分裂素B、生長素C、一定的營養(yǎng)物質(zhì)D、以上三者均是D第四十八頁，共五十九頁。2、細(xì)胞工程是一門綜合科學(xué)技術(shù)。下列(xiàliè)哪項技術(shù)不屬于細(xì)胞工程（）A、有性雜交B、體細(xì)胞雜交C、組織培養(yǎng)D、細(xì)胞核移植A第四十九頁，共五十九頁。３、植物體細(xì)胞雜交尚未解決的問題是（）A、去掉細(xì)胞壁，分離出有活力的原生質(zhì)體B、讓雜種植物按照人們的需要(xūyào)表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀C、將雜種細(xì)胞培育成植株D、尚未培育出屬間雜種植物B第五十頁，共五十九頁。４、不能人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法是（）A、振動B、電剌激C、PEG試劑(shìjì)D、重壓D第五十一頁，共五十九頁。５．植物細(xì)胞表現(xiàn)(biǎoxiàn)出全能性的必要條件是（）

A.給予適宜的營養(yǎng)和外界條件

B.導(dǎo)入其他植物細(xì)胞的基因

C.脫離母體后，給予適宜的營養(yǎng)和外界條件

D.將成熟篩管的細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞內(nèi)D.生物體的每一個細(xì)胞都是由受精卵發(fā)育來的C第五十二頁，共五十九頁。６．植物組織(zǔzhī)培養(yǎng)過程中的脫分化是指（）

A.植物體的分生組織(zǔzhī)通過細(xì)胞分裂產(chǎn)生新細(xì)胞

B.未成熟的種子經(jīng)過處理培育出幼苗的過程C.植物的器官、組織(zǔzhī)或細(xì)胞，通過離體培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織(zǔzhī)的過程

D.取植物的枝芽培育成一株新植物的過程C第五十三頁，共五十九頁。７．植物組織培養(yǎng)是指（）

A．離體的植物器官或細(xì)胞培育成愈傷組織

B．愈傷組織培育成植株

C．離體的植物器官、組織或細(xì)胞培養(yǎng)成完整(wánzhěng)植物體

D．愈傷組織形成高度液泡化組織C第五十四頁，共五