生物：《植物的克隆》全面资料课件

第二节第二节第二节第二节 植物的克隆植物的克隆植物的克隆植物的克隆天使花房天使花房天使花房天使花房 手指玫瑰手指玫瑰手指玫瑰手指玫瑰19581958年年,斯斯图尔德图尔德(美美)胡萝卜组织胡萝卜组织培养培养植物克隆的技术基础是植物克隆的技术基础是-，理论基础是理论基础是-植物组织培养植物组织培养植物细胞的全能性植物细胞的全能性1 1、定义：、定义：是指植物体的每个生活细胞都具有发育成是指植物体的每个生活细胞都具有发育成完整植株的潜能完整植株的潜能2 2、原理：、原理：生物体的每一个细胞都包含有该物种的全生物体的每一个细胞都包含有该物种的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个一个活细胞活细胞都应该具有全能性。都应该具有全能性。3 3、大小：、大小：受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞1 1、植物细胞的全能性、植物细胞的全能性不同植物或同一植物的不同基因型的个体，不同植物或同一植物的不同基因型的个体，细胞的全能性表达程度不同细胞的全能性表达程度不同 P231、有关全能性的表述中，不正确的是 受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完 整个体，因此全能性最高 生物体内细胞由于分化全能性不能表达 卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能 性很高 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出 全能性C2、在一个生物体内，细胞没有表现出全能性，原因是（）细胞失去了全能性细胞中的基因部分丢失细胞中的基因选择性表达细胞中的基因变异不同C2.植物组织培养植物组织培养理论基础：理论基础：细胞的全能性细胞的全能性植物组织培养的概念植物组织培养的概念 在无菌和人工控制的条件下在无菌和人工控制的条件下,将离体的将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工控制的植物器官、组织、细胞，培养在人工控制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。无机营养成分：矿质营养无机营养成分：矿质营养有机营养成分有机营养成分 含含N N物质：包括维生素和氨基酸物质：包括维生素和氨基酸 碳源：碳源：2%5%2%5%的蔗糖的蔗糖 琼脂：起支持作用琼脂：起支持作用 激素：生长素，细胞分裂素激素：生长素，细胞分裂素PHPH值：值：5.05.06.06.0植物组织培养的培养基植物组织培养的培养基外植体外植体愈伤组织愈伤组织植物体植物体脱分化脱分化再分化再分化一一、植植物物组组织织培培养养的的过过程程（分化）（分化）（未分化）（未分化）（分化）（分化）幼芽或幼根？幼芽或幼根？条条件件？优点？优点？特点？特点？离离体体的的植植物物器器官、官、组组织织或或细细胞胞植物组织培养程序植物组织培养程序1 1、配置半固体培养基、配置半固体培养基2 2、无菌操作切取一些、无菌操作切取一些小块组织小块组织3 3、获得愈伤组织、获得愈伤组织4 4、诱导愈伤组织、诱导愈伤组织5 5、再生新植株出现、再生新植株出现脱分化脱分化通过调节通过调节营养物质和生营养物质和生长调节剂长调节剂的适当配比的适当配比切取切取接种接种愈伤组织的形成愈伤组织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植物组织培养的程序植物组织培养的程序外植体外植体脱分化脱分化再分化再分化胚性细胞胚性细胞特点：细胞质丰富、液泡小而特点：细胞质丰富、液泡小而细胞核大。细胞核大。1、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？你认为杂菌和植物细胞之间有哪些关系？2、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？3、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。杂菌会危害培养物的生长。竞争、寄生。竞争、寄生。想一想想一想 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，其他部分如叶、花也能培养成小植株，只是稍微困难些。部分如叶、花也能培养成小植株，只是稍微困难些。在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。成愈伤组织。长期培养中细胞全能性下降的原因长期培养中细胞全能性下降的原因要获得植物克隆的成功，需要怎么办？要获得植物克隆的成功，需要怎么办？染色体畸变细胞核变异非整倍体的产生激素平衡被打破对外源生长物质的敏感性发生改变其他原因遗传物质的改变遗传物质的改变生长生长发育发育条件条件的改的改变变克隆成功所需的条件克隆成功所需的条件1.1.探讨特定植物细胞全能性表达的条件探讨特定植物细胞全能性表达的条件(激素配比激素配比)2.2.选择性能优良、细胞全能型表达充分的基因型选择性能优良、细胞全能型表达充分的基因型植物组织培养的应用植物组织培养的应用（1 1）试管苗的快速繁殖）试管苗的快速繁殖（2 2）无病毒植物的培育）无病毒植物的培育（3 3）次生代谢物的生产次生代谢物的生产（4 4）人工种子）人工种子（5 5）转基因植物的培育）转基因植物的培育 人工种子解决有些植物结子困人工种子解决有些植物结子困难、发芽率低、繁殖困难等问题。难、发芽率低、繁殖困难等问题。人人工工种种子子 愈伤组织愈伤组织紫草素紫草素提取提取脱毒法：选取茎尖、根尖细胞脱毒法：选取茎尖、根尖细胞植物细胞工程技术成功应用A、愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果A、产生新的细胞壁 B、细胞膜发生融合6甲植物体细胞的基因型为Aa，乙植物体细胞的 基因型为Bb，去壁后用PEG将这两种植物细胞融 合，则得到的杂种体细胞的基因型可能为（）植物细胞融合完成的标志的是（）（2）表示，它与相比分化程度，马铃薯番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地下结马铃薯，主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。3、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？发现B族维生素，IAA，腺嘌呤能调节植物生长，成功培育出了胡萝卜体细胞胚（根、芽）有机营养成分 含N物质：包括维生素和氨基酸 碳源：2%5%的蔗糖 琼脂：起支持作用 激素：生长素，细胞分裂素受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完 整个体，因此全能性最高2、在一个生物体内，细胞没有表现出全能性，原因是（）人工种子人工种子用人工种皮包被体细胞胚，可以制造人工种子解决有些植物结子困难、发芽率低、繁殖困难等问题可以很方便的储藏和运输 现现在在已已有有胡胡萝萝卜卜、芹芹菜菜、柑柑橘橘、咖咖啡啡、棉棉花花、玉玉米米、水水稻稻、橡橡胶胶等等几几十十种种植植物物的的人人工工种种子子试试种种成成功，但由于成本较高，中国尚未应用于生产。功，但由于成本较高，中国尚未应用于生产。器官培养器官培养指以植物的根、茎、叶、花、果等器指以植物的根、茎、叶、花、果等器官为外植体的离体官为外植体的离体无菌培养无菌培养。指以单个游离细胞为外指以单个游离细胞为外植体的离体无菌培养。植体的离体无菌培养。细胞培养细胞培养器官培养和细胞培养器官培养和细胞培养意义：意义：1.1.在实验室可以进行植物受精，以及对在实验室可以进行植物受精，以及对胚胎发育过程的观察，从而研究其相关胚胎发育过程的观察，从而研究其相关机理机理2.2.通过遗传工程操作，研究植物生长发通过遗传工程操作，研究植物生长发育相关因素育相关因素3.3.培育植物新品种培育植物新品种原生质体培养原生质体培养植物植物细胞细胞0.50.6mol/L0.50.6mol/L0.50.6mol/L0.50.6mol/L的甘露醇的甘露醇的甘露醇的甘露醇(较高渗透压较高渗透压较高渗透压较高渗透压)纤维素酶、果胶酶纤维素酶、果胶酶纤维素酶、果胶酶纤维素酶、果胶酶球型的球型的原生质体原生质体原生质体：原生质体：植植物细胞除去壁物细胞除去壁后的部分后的部分为什么要加为什么要加较高较高渗透压渗透压的甘露醇的甘露醇呢呢?防止原生质体吸水胀破防止原生质体吸水胀破防止原生质体吸水胀破防止原生质体吸水胀破植植株株原生质体培养与植物细胞工程原生质体培养与植物细胞工程请同学们讨论如何实现请同学们讨论如何实现?1 1、番茄植株与马铃薯植株相互授粉而得。、番茄植株与马铃薯植株相互授粉而得。2 2、通过基因工程将番茄细胞的相关基因转通过基因工程将番茄细胞的相关基因转 入到马铃薯细胞中，并表达。入到马铃薯细胞中，并表达。3 3、马铃薯植株细胞与番茄植株细胞进行杂、马铃薯植株细胞与番茄植株细胞进行杂 交，再将杂交细胞培育成植株。交，再将杂交细胞培育成植株。可能的措施：可能的措施：植物细胞植物细胞 A A植物细胞植物细胞 B B去除细胞壁去除细胞壁原生质体原生质体 B B正在融合的原生质体正在融合的原生质体杂种细胞杂种细胞细胞分裂细胞分裂愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株方法？方法？促融方促融方法？法？类型？类型？遗传物质？遗传物质？优势？优势？原生质体原生质体 A A原生质体融合原生质体融合再生出细胞壁再生出细胞壁(杂种细胞形成的标志杂种细胞形成的标志)植植物物体体细细胞胞杂杂交交过过程程图图物理法：离心、振动、电刺激物理法：离心、振动、电刺激化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEGPEG）克服远源杂克服远源杂交不亲和的交不亲和的障碍，培育障碍，培育作物新品种作物新品种酶解法酶解法植物细胞工程植物细胞工程留下的遗憾留下的遗憾留下的遗憾留下的遗憾 尚不能按照人们尚不能按照人们的意愿同时出现亲本的意愿同时出现亲本的优良性状。的优良性状。“超级植物超级植物”为什么为什么“番茄番茄马铃薯马铃薯”超级杂种植株没有如超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？铃薯？马铃薯马铃薯番茄没有像人们预想的那样地上长番番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地下结马铃薯，主要原因是：茄、地下结马铃薯，主要原因是：生物基因的表达生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯所以马铃薯番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。铃薯就是很自然的了。发展阶段发展阶段成就成就探索阶段探索阶段离体离体根根、胚胚和杂种离体胚培养成功；和杂种离体胚培养成功；奠基阶段奠基阶段发现发现B B族维生素，族维生素，IAAIAA，腺嘌呤腺嘌呤能调节能调节植物生长，成功培育出了胡萝卜体细植物生长，成功培育出了胡萝卜体细胞胚（根、芽）胞胚（根、芽）成熟阶段成熟阶段植物细胞工程技术成功应用植物细胞工程技术成功应用植物克隆的发展植物克隆的发展1 1在离体的植物器官、组织或细胞分化形成愈伤在离体的植物器官、组织或细胞分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（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C2.2.植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是植物激素分别是 （）细胞的全能性细胞的全能性 离体植物器官，组织或细胞离体植物器官，组织或细胞 根，根，芽芽生长素和细胞分裂素生长素和细胞分裂素 生长素和乙烯生长素和乙烯 愈伤组织愈伤组织再分化再分化 脱分化脱分化 植物体植物体A A、B B、C C、D D、A A3、下列有关细胞全能性的含义，正确的是：、下列有关细胞全能性的含义，正确的是：A A、每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能、每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能B B、生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能、生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能 C C、生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能、生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能 D D、生物体的每个细胞都经过产生、分裂、生长、衰老、生物体的每个细胞都经过产生、分裂、生长、衰老、死亡的全过程死亡的全过程 4、在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化、在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为：为不同的组织、器官，是因为：A A、细胞丧失了全能性、细胞丧失了全能性B B、基因的表达有选择性、基因的表达有选择性C C、不同的细胞内基因不完全相同、不同的细胞内基因不完全相同 D D、在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化、在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化 CB5 5植物体细胞杂交尚未解决的问题有（植物体细胞杂交尚未解决的问题有（）A A去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体 B B将杂种细胞培育成植株将杂种细胞培育成植株 C C让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的 优良性状优良性状 D D尚未培育出属间杂种植物尚未培育出属间杂种植物6 6甲植物体细胞的基因型为甲植物体细胞的基因型为AaAa，乙植物体细胞的，乙植物体细胞的 基因型为基因型为BbBb，去壁后用，去壁后用PEGPEG将这两种植物细胞融将这两种植物细胞融 合，则得到的杂种体细胞的基因型可能为（合，则得到的杂种体细胞的基因型可能为（）A AAaBb BAaBb BAAaa CAAaa CBBbb DBBbb DAABBAABBAC7 7、下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：（1 1）表示表示，它能被培养成为，它能被培养成为的根本的根本原因是原因是。（2 2）表示表示，它与，它与相比分化程度相比分化程度，全能性全能性。（3 3）若想制作人工种子，应该选用（填编号）若想制作人工种子，应该选用（填编号）。（4 4）若）若是花药，则是花药，则是是，继续对其使，继续对其使用用处理可获得处理可获得正常植株，该正常植株，该过程称为过程称为。（5 5）若）若是胡萝卜根尖细胞，则培养成的是胡萝卜根尖细胞，则培养成的的叶片的颜的叶片的颜色是色是，这说明根尖细胞，这说明根尖细胞。（6 6）若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物）若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物紫紫草素，培养将进行到（填编号）草素，培养将进行到（填编号）。离体的植物细胞、离体的植物细胞、组织、器官组织、器官 具有植物细胞全能性具有植物细胞全能性 愈伤组织愈伤组织 低低 高高 单倍体植株单倍体植株 秋水仙素秋水仙素 纯合纯合 单倍体育种单倍体育种 绿色绿色 含有与叶绿体形成相关的基因含有与叶绿体形成相关的基因 7.关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（）A、愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果、愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果 B、愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果、愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果 C、愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果 D、愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果8.植物细胞融合完成的标志的是（植物细胞融合完成的标志的是（）A、产生新的细胞壁、产生新的细胞壁 B、细胞膜发生融合、细胞膜发生融合 C、细胞质发生融合、细胞质发生融合 D、细胞核发生融合、细胞核发生融合BAbuyao细胞工程细胞工程(Cell engineering)：是指应用细胞生物学和分子生：是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。胞产品的一门综合科学技术。