植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)課件新人教選修

植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)課件新人教選修第1頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五

1996年7月5日,世界上第一只體細(xì)胞克隆動物--克隆羊多利誕生于英國。這樣的生物技術(shù)屬于何種生物工程？細(xì)胞工程第2頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五

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)。什么叫細(xì)胞工程？包括哪兩大領(lǐng)域？第3頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五細(xì)胞工程應(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)品概念分類植物細(xì)胞工程動物細(xì)胞工程第4頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五前者是細(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:第5頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五2.1植物細(xì)胞工程§2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物組織培養(yǎng)第6頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五利用菊花花瓣微型繁殖培養(yǎng)的菊花第7頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五如何把某種植物的一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株?第8頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五12345再分化(愈傷組織)植物組織培養(yǎng)6脫分化第9頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五探究：1、為什么植物的一個花瓣就可以培育出完整的植株呢？植物細(xì)胞具有全能性。2、什么是細(xì)胞的全能性？第10頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五1、定義：

生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞發(fā)育成完整個體的潛能的特性。

2、原理：

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。

3、差異：

（1）受精卵的全能性最高

（3）體細(xì)胞的全能性比生殖細(xì)胞低

受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞＞＞4、大小：一、細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞＞動物細(xì)胞

（2）生殖細(xì)胞的全能性較高

第11頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五在特定的時間和空間條件下，基因選擇性的表達(dá)的結(jié)果。4、生物體內(nèi)的細(xì)胞為什么沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成不同的組織器官？5.細(xì)胞表現(xiàn)全能性的條件有哪些？

離體、營養(yǎng)物質(zhì)、激素及其它適宜條件。第12頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五1、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：第13頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五2.下列植物細(xì)胞全能性最高的是（）

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

3．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14頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五4.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、器官，是因?yàn)椋ǎ?/p>

A、細(xì)胞的基因喪失了全能性B、基因在特定時間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果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15頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五

要把一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株,應(yīng)該如何操作呢?請同學(xué)們閱讀P34實(shí)驗(yàn)完成P35討論題。第16頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五第17頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五第18頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五切取第19頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五接種第20頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五培養(yǎng)室第21頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五第22頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五愈傷組織的形成第23頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五第24頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五試管苗第25頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五移栽第26頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五切取形成層無菌接種誘導(dǎo)愈傷組織的形成試管苗的形成培養(yǎng)室移栽脫分化再分化第27頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五(1)在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，為什么要強(qiáng)調(diào)所用器械的滅菌和實(shí)驗(yàn)人員的無菌操作？防止雜菌污染，因?yàn)殡s菌生長快，會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)。雜菌生長過程中會產(chǎn)生有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。討論第28頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五(2)在本實(shí)驗(yàn)中，切取胡蘿卜塊根時強(qiáng)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，你能用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行驗(yàn)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)愈傷組織比較困難。第29頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五(3)請根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)過程，概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖。模型構(gòu)建植物材料（消毒）脫分化無菌接種、誘導(dǎo)愈傷組織再分化誘導(dǎo)試管苗移栽到大田,培養(yǎng)成正常植株第30頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五

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)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。二、植物組織培養(yǎng)1、概念第31頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織根、芽胚狀體植物體外植體脫分化植物激素：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。遮光光照細(xì)胞分化程度與細(xì)胞分裂能力呈負(fù)相關(guān)。第32頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五強(qiáng)調(diào)幾個概念：愈傷組織：離體的植物器官、組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時間以后，通過細(xì)胞分裂，形成一種高度液泡化，由無定形狀態(tài)薄壁細(xì)胞組成的排列疏松無規(guī)則的組織。第33頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五植物細(xì)胞的脫分化：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，又稱去分化。脫分化的實(shí)質(zhì)和結(jié)果分別是什么？實(shí)質(zhì)是恢復(fù)細(xì)胞的全能性過程。結(jié)果是形成愈傷組織。植物細(xì)胞的再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化成根或芽等器官的過程。第34頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基無機(jī)營養(yǎng)成分：C，H，O大量元素及部分微量元素有機(jī)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35頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五知識拓展

當(dāng)細(xì)胞分裂素和生長素共同使用時，能刺激愈傷組織的形成，而通過調(diào)節(jié)二者的濃度比，就可以調(diào)控植物細(xì)胞培養(yǎng)過程中芽和根的形成，稱為“激素杠桿”。具體內(nèi)容詳見P42拓展視野第36頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五反饋練習(xí)1.下列屬于組織培養(yǎng)的是：A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株B.芽發(fā)育成枝條C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)D.未受精的卵發(fā)育成雄蜂A第37頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五2.在離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下列哪一項(xiàng)條件是不需要的（）A.消毒滅菌B.適宜的溫度C.充足的光照D.適宜的養(yǎng)料和激素C第38頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五3.要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株，不需要（）A.具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞B.離體狀態(tài)C.導(dǎo)入外源基因D.一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素C第39頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五4、若用“①②③④”表示植物組織培養(yǎng)的過程。請回答：

（1）①表示

，能被培養(yǎng)成為④的根本原因是（2）②表示脫分化再分化離體的植物器官、組織或細(xì)胞植物細(xì)胞具有全能性愈傷組織第40頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五5、下列不能作為植物組織培養(yǎng)的材料是A、秋海棠的葉B、馬鈴薯的塊莖C、成熟的花粉D、木質(zhì)部中的導(dǎo)管細(xì)胞D第41頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五番茄與馬鈴薯同屬茄科植物，但不是同屬植物。番茄的果實(shí)和馬鈴薯的塊莖是我們經(jīng)常食用的蔬菜。馬鈴薯塊莖生長在土壤中。

人們曾經(jīng)有這樣一個幻想：讓一株植株地上部分結(jié)番茄，地下部分長土豆。這個幻想可能實(shí)現(xiàn)嗎？一個夢想?第42頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五因?yàn)椴煌N生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到這一點(diǎn)的。于是，科學(xué)家試圖用這兩種植物的體細(xì)胞進(jìn)行雜交，來實(shí)現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)這幅番茄—馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？理想圖第43頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五

1972年卡爾森等通過兩個煙草品種之間原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個體細(xì)胞雜種。背景資料1978年梅爾徹斯(Melchers)等首次獲得了番茄和馬鈴薯的屬間體細(xì)胞雜種——“馬鈴薯番茄”。

目前，已得到栽培煙草與野生煙草、栽培大豆與野生大豆、秈稻與野生稻、秈稻與粳稻、小麥與鵝冠草等細(xì)胞雜種及其后代，獲得了有價值的新品系或育種上有用的新材料。第44頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五白菜甘藍(lán)白菜－甘藍(lán)“白菜－甘藍(lán)”同普通白菜相比，具有生長期短、耐熱性強(qiáng)和易于貯藏等優(yōu)點(diǎn)。第45頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五1．你認(rèn)為兩個來自不同植物的體細(xì)胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？2．有沒有一種溫和的去壁方法呢？3．為什么兩個原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細(xì)胞膜的什么特性有關(guān)？4．如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了融合，下一步該做何處理？5．如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？請思考：第46頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五雜種植株融合的原生質(zhì)體AB再生出細(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三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)細(xì)胞融合的基礎(chǔ)：細(xì)胞膜的流動性第47頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五去壁去壁纖維素酶果膠酶原生質(zhì)體植物細(xì)胞原生質(zhì)體融合離心、振動、電刺激、聚乙二醇再生細(xì)胞壁雜種細(xì)胞去分化愈傷組織雜種植株激素篩選等量激素再分化植物體細(xì)胞雜交過程示意圖第48頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五2、概念

將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。3、優(yōu)勢和未解決的問題

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障礙，大大擴(kuò)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49頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五1.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。第50頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五2.