植物细胞工程的基本技术精华演示文稿

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,*,专题,2 细胞工程,1996,年7月5日,世界上第一只体细胞克隆动物-克隆羊,多利,诞生于英国,标志着一种新的生物技术-动物体细胞克隆技术面世,也揭开细胞工程更深层次发展的序幕!,新知初探思维启动,一、细胞工程的含义,1.,原理和方法：_和,。,2.,操作水平：_或,。,3.,目的：按照人的意愿来改变细胞内的_或获得,。,4.,分类：_和,。,细胞生物学,细胞水平,遗传物质,植物细胞工程,分子生物学,细胞器水平,细胞产品,动物细胞工程,科技探索之路,1902年，哈伯兰特提出了 的理论。,1937年，怀特用烟草茎段形成层作材料，在试管中培养出了烟草植株。,1958年，斯图尔德利用胡萝卜的组织培养再次证明了,1965年，沃索在一定培养基上由烟草的单细胞得到再 生植株。,1970年，斯图尔德 用悬浮的单个细胞也培养出了可育的新植株，进一步证明了 。,20世纪70年代以植物细胞克隆为代表的细胞工程诞生。,细胞全能性,植物细胞的全能性,细胞的全能性,自学学案,1970年，哈里森用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，证明了动物组织体外培养的可行性，并首创了,20世纪60年代初，童第周开展鱼类的 工作，他还通过把黑斑蛙红细胞的核转移到同种生物的去核卵中，得到发育正常的蝌蚪。,1975年，米尔斯和科勒用产生抗体的单个细胞与肿瘤细胞杂交，创立了 。,1996年7月，世界第一只克隆羊多莉在英国诞生。,2001年11月3日，我国首例体细胞克隆牛康康在山东莱阳农学院动物胚胎工程中心试验场降生。,科技探索之路,动物体外组织培养法,细胞核移植,单克隆抗体技术,自学学案,一、细胞的全能性：,1、概念：,已经分化的的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，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：,生物体细胞都是由,受精卵,经 分裂形的，都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,。,植物细胞工程的基本技术,有丝,全部基因,3.现实表现,：在生物的生长发育过程中,细胞并不会表现全能性,而是分化成各种_。,组织和器官,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,基因选择性表达的结果,1 受精卵的全能性最高,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,一、细胞的全能性重点 理解：,受精卵,生殖细胞,体细胞,（,2）,三、植物组织培养技术,1.,原理：植物细胞具有_，理论上具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成_的潜能。,全能性,完整个体,2、条件,(1)离体条件。,(2)无菌操作(防止杂菌污染)。,(3)种类齐全、比例适当的营养物质。,(4)适宜物质的诱导和调节(激素主要是生长素、细胞分裂素等)。,(5)温度、酸碱度、光照的控制等,愈伤组织,器官,无菌,愈伤组织,3.,脱分化和再分化,(1),脱分化：已分化的细胞经过诱导后，失去其特有的_而转变成未分化细胞的过程。,(2),再分化：处于脱分化状态的愈伤组织在一定的培养条件下，又可以_出幼根和芽，形成完整的小植株。,结构和功能,再分化,以下围绕有关细胞全能性的表达，正确的选项是(),A植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因,B高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性,C植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同,D紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性,例1,B,互动探究,(1)此题B项中要获得成功除了离体条件外，还需要什么条件？,(2)结合此题D项，试分析在植物体上长出新芽，并进一步发育成枝条，这是细胞全能性的反映吗？,这是细胞分化的结果,见条件,要点二植物的组织培养背熟,1.植物组织培养中脱分化与再分化过程的比较,名称,过程,形成体特点,条件,脱分化,离体器官、组织、细胞成为愈伤组织,排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团,离体；,提供营养物质,(,有机物、无机物,),；,提供激素,(,生长素、细胞分裂素等,),；,提供其他适宜条件,(,温度、无菌等,),再分化,愈伤组织成为幼苗或胚状体结构,有根、芽或有生根发芽的能力,2.,植物激素在植物组织培养中的作用,生长素,/,细胞分裂素的比值,作用效果,比值高时,促进根分化、抑制芽形成,比值低时,促进芽分化、抑制根形成,比值适中,促进愈伤组织形成,特别提醒,(1),植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具都必须严格灭菌，接种过程要进行严格的无菌操作。,(2),脱分化培养愈伤组织时要避光,(,如果此时进行光照，容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织,),，但再分化过程要有光照，这样有利于诱导形成叶绿素。,实验 胡萝卜的组织培养技术,原理：,植物根、茎、叶一般都具有全能性，在一定的营养和激素等条件下，可,以 形成 ,将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其 生成胚状体或丛芽，进而发育成完整的小植株。,证明：分化的植物细胞，仍具有形成完整植株所需要的 。,愈伤组织,再分化,全部基因,脱分化,(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,(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。胡萝卜的其他部分如茎、叶、花，是否也能培养成小植株？,能。可以培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。,如图表示植物组织培养过程,：,例2,(1)图中,过程获得的细胞是正常植物体经_形成的，在这一过程中染色体的变化是_,_。,(2)要顺利完成过程，除了需要各种无机营养物质外,还需要在培养基中加入_、_(两类不同功能的物质)。该过程形成的细胞与正常体细胞相比，具有_的特点。,(3)从过程的结果看，它的实质是_,_。,(4)某人在探究细胞脱分化和再分化的实验中,得到了如下结果：,只有细胞分裂素时，组织块产生愈伤组织,细胞分裂素生长素时，愈伤组织不分化,细胞分裂素生长素时，愈伤组织分化出芽,细胞分裂素生长素时，愈伤组织分化出根由实验结果，你能得出什么结论？,_,减数分裂,染色体复制一次，细胞分裂两次，子细胞中染色体数目是亲代细胞中的一半,有机营养物质植物激素,排列疏松、高度液泡化、细胞壁薄,基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果,植物激素的种类和含量不同，对愈伤组织的形成和分化的影响不同,变式训练,(2012太原五中高二检测)以下图表示基因型为AaBb的水稻的花药通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下形成试管苗的培育过程。以下相关表达错误的选项是(),A愈伤组织是花粉细胞通过有丝分裂后形成的不规那么的细胞团,B在愈伤组织的形成过程中，必须从培养基中获得水、无机盐和小分子的有机物等营养物质,C为促进花粉细胞分裂生长，在培养基中应加入适宜浓度的生长素等植物激素,D试管苗可能出现的基因型有AABB或AAbb或aaBB或aabb,选D,三、植物体细胞杂交技术：重点 理解,不能,存在生殖隔离,尝试用这两种植物的,体细胞,进行杂交,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？,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？,请思考：,去细胞壁,酶解法,三、植物体细胞杂交技术重点 理解：,原生质体,番茄细胞,原生质体融合,再生出细胞壁,杂种细胞,脱分化,愈伤组织,杂种,植株,再分化,三、植物体细胞杂交技术重点 理解：,1、过程：,马铃薯细胞,标志：成功融合,人工诱导,去壁,植物组织培养,植物细胞的融合,1、去壁的常用方法：,酶解法（纤维素酶、果胶酶等）,2、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）,三、植物体细胞杂交技术重点 理解：,1、过程：,利用电激发将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合,三、植物体细胞杂交技术重点 理解：,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。,4、优势：与有性杂交方法比较,克服植物远缘杂交不亲和性,主要：原生质体融合,结果,3、原理：,细胞膜的流动性,和,细胞全能性,三、植物体细胞杂交技术重点 理解：,如 马、驴之间,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。,三、植物体细胞杂交技术重点 理解：,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？,原因：,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。,三、植物体细胞杂交技术重点 理解：,5、未解决问题：,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,特别提醒,(1),杂种细胞产生的标志是新细胞壁的形成，植物体细胞杂交技术完成的标志是得到杂种植株。,(2),植物体细胞杂交技术包括植物细胞融合和植物组织培养两个过程。,(3),从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术没有有性生殖细胞的形成和结合，应属于无性生殖，变异类型应是染色体数目的变异。,据图回答以下问题：,例3,(1)过程是用_处理细胞的细胞壁，后经过程诱导原生质体融合，实际融合的过程中原生质体可能会形成_种细胞团(只考虑两个细胞融合的情况)。是_的过程，与此过程密切相关的细胞器是_。(2)在过程培养中,除了提供水分、无机盐、糖类、维生素以及氨基酸外，还需要在培养基中加入_,_。,同时，在培养过程中，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过程中必须保证_。(3)假设番茄细胞内含A条染色体，马铃薯细胞内含B条染色体，将番茄和马铃薯采用杂交育种方法培育(假设能成功)，得到的后代应含_条染色体，还必须用_来处理幼苗，才能得到可育的番茄马铃薯植株，此时体细胞中含有_条染色体。,(4)假设番茄是二倍体，马铃薯是四倍体，那么杂种植株为_倍体。,变式训练(2012北京海淀区高二检测)以下图为“番茄马铃薯的培育过程示意图，有关表达正确的选项是(),A获得a、b细胞需要胰蛋白酶和果胶酶,B诱导a、b细胞融合的化学试剂一般用秋水仙素,Ca、b细胞融合为c细胞的原理是生物膜具有流动性,Dd、e、f过程表示植物的组织培养过程,e、f分别为脱分化和再分化,C,