植物细胞工程的基本技术-课件

专题专题2 2 细胞工程细胞工程前者前者是是细胞水平或胞水平或细胞器水平上生物技胞器水平上生物技术,后者后者是分子水平上的生物技是分子水平上的生物技术。克隆多莉羊技术是克隆多莉羊技术是 水平上的技术，水平上的技术，培育抗虫棉是培育抗虫棉是 水平上的技术。水平上的技术。细胞工程与基因工程相比：细胞工程与基因工程相比：细胞细胞分子分子思考思考:细细胞胞工工程程应用的原理和方法应用的原理和方法细胞生物学和细胞生物学和分子生物学分子生物学细胞水平或细胞器细胞水平或细胞器水平水平按照意愿来按照意愿来改变细胞改变细胞内的遗传物质内的遗传物质或或获得获得细胞产品细胞产品概念概念分类分类植物细胞工程植物细胞工程研究的目的研究的目的研究的水平研究的水平动物细胞工程动物细胞工程思考思考1 1、植物组织培养的大致过程包括哪几个阶段？、植物组织培养的大致过程包括哪几个阶段？2 2、植物组织培养技术的理论基础是什么？、植物组织培养技术的理论基础是什么？外植体外植体愈伤组织愈伤组织长出丛芽长出丛芽生根生根-移栽成活移栽成活植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性3 3、什么叫做细胞全能性？动物细胞具有全能性吗、什么叫做细胞全能性？动物细胞具有全能性吗？已经分化的细胞已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能仍然具有发育成完整个体的潜能.动物细胞核具有全能性动物细胞核具有全能性4 4、生物体所有细胞全能性都一致吗？、生物体所有细胞全能性都一致吗？受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞;植物细胞植物细胞动物细胞动物细胞所采用技术所采用技术的理论基础的理论基础 植植物物细细胞胞工工程程通通常常采采用用的的技技 术术 手手 段段 植物组织培养植物组织培养 植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物细胞的全能性植物细胞的全能性为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？株呢？为什么植物的花瓣在为什么植物的花瓣在植物体内植物体内没有能发没有能发育成完整的植株呢？育成完整的植株呢？体现全能性的外界条件：体现全能性的外界条件：细胞应具有这种植物体的全部遗传信息细胞应具有这种植物体的全部遗传信息离体状态；离体状态；一定的营养物质、一定的营养物质、激素、激素、及其它外界条件。及其它外界条件。体现全能性的物质基础：体现全能性的物质基础：一、植物组织培养一、植物组织培养:2 2、理论基础：、理论基础：植物细胞的全能性植物细胞的全能性1 1、概念、概念:在在无菌和人工控制无菌和人工控制条件下条件下,将将离体离体的植物器官、的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予给予适宜的培养条件适宜的培养条件，诱导其产生，诱导其产生愈伤组织愈伤组织、丛芽，、丛芽，最终形成完整的植株最终形成完整的植株3 3、过程、过程:植物体植物体芽、根芽、根 离体的植物器官、组织、细胞离体的植物器官、组织、细胞愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化再分化再分化区分区分:在个体发育中，由一个或一种细胞增殖在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程稳定性差异的过程.细胞的分化细胞的分化:脱分化脱分化:再分化再分化:由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程组织的过程脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成根或芽等器官的过程。以重新分化成根或芽等器官的过程。切取切取形成层形成层无菌无菌接种接种诱导愈伤组织诱导愈伤组织的形成的形成试管苗的形成试管苗的形成培养室培养室移栽移栽脱分化脱分化再分化再分化1.1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？植物细胞表现出全能性的条件有哪些？2.2.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？灭菌，并且要求无菌操作？3 3、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成小植株吗？培养成小植株吗？离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件 胡萝卜根形成层容易诱导成愈伤组织，其他胡萝卜根形成层容易诱导成愈伤组织，其他部分也能培养，只是诱导困难部分也能培养，只是诱导困难所利用的植物材料体积小、抗性差；用于植所利用的植物材料体积小、抗性差；用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，使培养物生长受到影响生长，使培养物生长受到影响4 4、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？在有光时，往往容易形成维管组织，在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。而不易形成愈伤组织。因为因为不同种生物不同种生物之间存之间存在着在着生殖隔离生殖隔离，所以用传统，所以用传统的有性杂交方法是不可能做的有性杂交方法是不可能做到这一点的。到这一点的。二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术 这幅番茄这幅番茄马铃薯图马铃薯图利用传统有性杂交方法利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？能实现吗？为什么？杂杂种种植植株株正融合正融合的原生的原生质体质体ABAB再再生生出出细细胞胞壁壁脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织再再分分化化植物细胞的融合植物细胞的融合植物组织培养植物组织培养植物细胞植物细胞A A原生质体原生质体B B原生质体原生质体A A杂种杂种细胞细胞AB去壁去壁去壁去壁人人工工诱诱导导植物细胞植物细胞B B1、植物体细胞杂交过程：、植物体细胞杂交过程：去壁的常用方法：去壁的常用方法：用用“纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶”(酶解法酶解法）去除）去除 原生质体融合方法：原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电激等物理法：离心、振动、电激等 化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEGPEG）作诱导剂）作诱导剂 融合细胞形成的标志：融合细胞形成的标志：新的细胞壁已经形成新的细胞壁已经形成注：注：2、概念、概念:将不同种的植物体细胞，在一定条件下将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。植物体的技术。3、成果和未解决的问题、成果和未解决的问题 成果：克服不同生物远缘杂交的障碍，出成果：克服不同生物远缘杂交的障碍，出 现自然界没有的新品种。现自然界没有的新品种。未解决的问题：未能让杂种植物按照人们未解决的问题：未能让杂种植物按照人们 的需要表现出亲代的优良。的需要表现出亲代的优良。白菜白菜白菜白菜甘蓝甘蓝甘蓝甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝 基因型为基因型为AaBbAaBb的水稻（含的水稻（含2424条染色体）的花药通条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：苗，问：1 1）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_和和_两类激素。两类激素。2 2）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是是_能利用光能制造有机物，供试管苗生长能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育发育细胞分裂素细胞分裂素生长素生长素叶绿体叶绿体3 3）试管苗的细胞核中含）试管苗的细胞核中含_条脱氧核糖核苷酸链。条脱氧核糖核苷酸链。4 4）培育成的试管苗可能出现的基因型有）培育成的试管苗可能出现的基因型有_。2424ABAB、aBaB、AbAb、abab材材料料二：二：植物细胞植物细胞aC植物细胞植物细胞bD融合融合再再生生细细胞壁胞壁杂种细胞杂种细胞细胞分裂细胞分裂植植物物的的器器官官、组组织织或细胞或细胞取下并取下并放入放入培养基培养基中培养中培养AB再分再分化化植植物物体体胚胚状状体体材材料料一：一：阅读下列材料，分析后简要回答问题：阅读下列材料，分析后简要回答问题：1 1）写出以下过程或结构的名称：）写出以下过程或结构的名称：A_A_；B_B_；C_C_；D_D_。脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织原生质体原生质体a a原生质体原生质体b b2 2）材料）材料2 2中在获得杂种细胞的容器中还有其中在获得杂种细胞的容器中还有其他什么细胞？他什么细胞？_3 3）A A过过程程是是否否需需要要光光照照？_；再再分分化化是否需要光照？是否需要光照？_4 4）名名贵贵花花卉卉进进行行离离体体培培养养时时不不应应采采用用该该株株的的A A茎尖茎尖 B.B.子房壁子房壁 ()()C.C.花粉粒花粉粒 D.D.叶片叶片细胞细胞a a、细胞、细胞b b、细胞、细胞aa细胞细胞a a、细胞、细胞bb细胞细胞b b不需要不需要需要需要C C2 2、下列属于组织培养的是（、下列属于组织培养的是（）A.A.花药离体培养成单倍体植株花药离体培养成单倍体植株B.B.芽发育成枝条芽发育成枝条C.C.根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区D.D.利用桑枝条扦插大田并发育成完整植利用桑枝条扦插大田并发育成完整植株株A1 1、当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组、当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时，下列有可能使其表现出全能织而处于离体状态时，下列有可能使其表现出全能性，发育成完整的植株的是（性，发育成完整的植株的是（）A A、细胞分裂素、细胞分裂素 B B、生长素、生长素 C C、一定的营养物质、一定的营养物质 D D、以上三者均是、以上三者均是 2 2、细胞工程是一门综合科学技术。下列哪项技术、细胞工程是一门综合科学技术。下列哪项技术不属于细胞工程（不属于细胞工程（）A A、有性杂交、有性杂交 B B、体细胞杂交、体细胞杂交 C C、组织培养、组织培养 D D、细胞核移植、细胞核移植3 3、在生物体的所有细胞中，全能性最高的是、在生物体的所有细胞中，全能性最高的是 A A、卵细胞、卵细胞 B B、植物花粉、植物花粉 C C、体细胞、体细胞 D D、受精卵、受精卵DAD8 8、植物体细胞杂交可以解决不同生物之间的（、植物体细胞杂交可以解决不同生物之间的（）问题）问题A A亲缘关系远亲缘关系远 B B生殖隔离生殖隔离C C地理隔离地理隔离 D D组织分化组织分化B植物体细胞杂交过程是（植物体细胞杂交过程是（）A.A.用酶解法去掉细胞壁分离出有活性的原生质体用酶解法去掉细胞壁分离出有活性的原生质体B.B.人工诱导使两个不同植物的原生质体融合人工诱导使两个不同植物的原生质体融合C.C.用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种植株种植株D.D.通过以上三者来完成通过以上三者来完成D 在细胞工程在细胞工程原生质体融合育种技术中，原生质体融合育种技术中，其技术的重要一环是将营养细胞的细胞壁除去，通其技术的重要一环是将营养细胞的细胞壁除去，通常是采用纤维素酶和果胶酶的酶解破壁法处理。如常是采用纤维素酶和果胶酶的酶解破壁法处理。如将去掉了细胞壁的成熟植物细胞置于清水中，细胞将去掉了细胞壁的成熟植物细胞置于清水中，细胞将：将：A.A.皱缩皱缩B.B.胀破胀破C.C.呈球形呈球形D.D.保持原状保持原状B 在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的A.A.消毒灭菌消毒灭菌B.B.适宜的温度适宜的温度C.C.充足的光照充足的光照D.D.适宜的养料和激素适宜的养料和激素要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要A.A.具有完整细胞核的细胞具有完整细胞核的细胞B.B.离体状态离体状态C.C.导入外源基因导入外源基因D.D.一定的营养物质和激素一定的营养物质和激素CC植物体细胞杂交的目的中错误的是植物体细胞杂交的目的中错误的是 （）A.A.把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上B.B.获得杂种植株获得杂种植株C.C.克服远源杂交不亲和的障碍克服远源杂交不亲和的障碍D.D.实现原生质体的融合实现原生质体的融合 D2 2右图为植物体细胞杂交过程示意右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：图。据图回答：（1 1）步骤）步骤是是_，最常用的方法是最常用的方法是。（2 2）步骤）步骤一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是，目的是，目的是_。(3)(3)在利用杂种细胞培育成为杂种植在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是株的过程中，运用的技术手段是_ _ _，其中步骤，其中步骤相当于相当于_，步骤，步骤相当于相当于。去掉细胞壁，去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体分离出有活力的原生质体酶解法酶解法PEGPEG 诱导不同植诱导不同植物体细胞的原生质体融合物体细胞的原生质体融合植物组织培养植物组织培养 脱分化脱分化 再分化再分化（4 4）植物体细胞杂交的目的是获）植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株。使得新的杂种植株。使_能能够在新的植物体上有所表现，其根够在新的植物体上有所表现，其根本原因本原因_。（5 5）若远源杂交亲本）若远源杂交亲本A A和和B B都是二都是二倍体，则杂种植株为倍体，则杂种植株为倍体。倍体。远源杂交亲本的遗传特征远源杂交亲本的遗传特征杂种植株获得双亲的遗传物质杂种植株获得双亲的遗传物质四四