《植物细胞工程基本技术》

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,生物 选修,3,现代生物科技专题,1,专题,2,细胞工程,2,细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过,细胞水平,或,细胞器水平,上的操作，按照人们的意愿来,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。,什么叫细胞工程？,按操作对象分,植物细胞工程,动物细胞工程,3,应用的原理和方法,研究的水平,研究的目的,细胞生物学和分子生物学,细胞水平或细胞器水平,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品,概念：,4,前者,是,细胞,水平或,细胞,器水平上生物技术,后者,是,分子,水平上的生物技术。,克隆多莉羊技术是,水平上的技术，,培育抗虫棉是,水平上的技术。,细胞工程与基因工程相比：,细胞,分子,思考,:,5,2.1,植物细胞工程,植物细胞工程技术常用的技术手段：,植物组织培养和植物体细胞杂交,植物细胞工程理论基础：,植物细胞的全能性,6,2.1.1,植物细胞工程的基本技术,回忆：,1,、植物组织培养的大致过程包括哪几个阶段？,离体的器官、组织或细胞,脱分化,愈伤组织,再分化,根、芽,植物体,2,、植物组织培养技术的理论基础是什么？,植物细胞具有全能性,7,一、细胞的全能性：,1、概念：,生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能，细胞的这种特性叫细胞的全能性。,2、基础（具有全能性的原因）：,生物体的每个细胞都包含有该物种所特有的,全套遗传物质,，都有发育成为完整个体所需的,全部基因,。,8,3、全能性的程度：,4、生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官的原因,基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果,（,1,） 受精卵的全能性,最高,受精卵,生殖细胞,体细胞,（,2,）,植物细胞动物细胞,（,3,）,（,4,）分化程度低的细胞分化程度高的细胞,9,5、植物细胞表现出全能性的条件：,处于,离体,状态，在一定的,营养物质,、,激素,和,其他外界条件,的作用下，植物细胞就可能表现全能性，发育成完整的植株。,10,怎样才能由一块组织通过培养得到一株完整植株,应该如何操作,?,11,二、植物组织培养技术：,植物组织培养,12,13,(1),在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？,防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会和培养物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。,讨论,14,(2),在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？,胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。,15,(3),请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。,植物材料,（消毒）,脱分化,无菌接种、诱导,愈伤组织,再分化,诱导,试管苗,移栽到大田,培养成正常植株,模型构建,16,依据学过的知识和实验过程思考回答：,2,、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？,植物激素的种类和比例,1,、离体的器官、组织或细胞，如果不进行脱分化处理能否培养成完整的植物体？,不能，因为细胞已经分化，失去了分裂能力。不进行脱分化处理就不能形成愈伤组织,17,3,、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，而不易形成愈伤组织。（但再分化时需要光，光能使细胞内形成叶绿体、叶绿素，进行光合作用）,18,应该掌握的几个概念：,1,、愈伤组织：,离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种高度液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织。,19,2,、植物细胞的,脱分化,：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。,脱分化的实质和结果分别是什么？,实质,是恢复细胞的全能性过程。,结果是形成愈伤组织。,20,3,、植物细胞的,再分化,：脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。,21,小结：,植物组织培养的过程,外植体,愈伤组织,根、芽,植物体,脱分化,再分化,（离体的,已分化组织或细胞）,（未分化）,（分化）,幼芽或幼根？,条件？,优点,？,特点？,繁殖速度快,不受季节限制,工厂化生产,幼苗无毒,保持优良性状,适宜温度、光照、,pH,和无菌环境。,无机物、有机物和植物激素（,生长素，细胞分裂素等,）,无定形状态,薄壁细胞,高度液泡化,排列疏松、无规则,无叶绿体,不进行光合作用,分化程度低去分化较易,22,植物组织培养的概念：,植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，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。,23,脱分化、再分化的比较：,见,步步高,P.211,表,影响脱分化、再分化的因素：,激素,选修,3P.42-43,24,三、植物体细胞杂交技术：,因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。,于是，这些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。,这幅番茄,马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？,25,1,你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？,2,有没有一种温和的去壁方法呢？,3,为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？,4,、把原生质体放在一起能自然融合吗？,5,如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？,6,如何将杂种细胞培育成杂种植株？,请思考：,26,1,、过程：,杂种植株,融合的原生质体,AB,再生出细胞壁,脱分化,愈伤组织,再分化,植物细胞的融合,植物组织培养,植物细胞,A,原生质体,B,原生质体,A,杂种细胞,AB,去 壁,去 壁,人,工,诱,导,方法？,促进融合的方法？,融合完成的,标志,植物细胞,B,27,去壁的常用方法：,酶解法（纤维素酶、果胶酶等）,原生质体融合方法,：,物理法：离心、振动、电刺激等,化学法：聚乙二醇（,PEG,）,28,利用电激发将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合,29,去壁,去壁,纤维素酶果胶酶,原生质体,植物细胞,原生质体融合,离心、振动、电刺激、,聚乙二醇,再生细胞壁,杂种细胞,去分化,愈伤组织,杂种植株,激素,筛选,等量,激素,再分化,植物体细胞杂交,过程示意图,30,2,、概念：,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植物体的技术。,3,、优势：,（,与有性杂交方法比较）,打破了不同种生物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。,31,白菜,甘蓝,白菜甘蓝,“,白菜甘蓝”同普通白菜相比，具有生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。,32,为什么“番茄,马铃薯”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，,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，,所以,杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯。,33,比较,植物组织培养,植物体细胞杂交技术,所属范畴,原理,步骤,意义,联系,无性繁殖,细胞全能性,脱分化,再分化,保持优良性状,繁殖速度快、大规模生产,提高经济效益,杂交技术应用了组织培养,克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍,去除细胞壁,融合形成杂种细胞,组织培养,膜流动性,细胞全能性,染色体变异、基因重组,34,