植物细胞工程课件

,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,专题2 细胞工程,1,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？,原,理,操作水,平,目的,植,物细胞工程,动物,细胞工程,类型,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,2,2.1,植,物细胞工程,2.1.1,植,物细胞工程的基本技术,教学目标：,1,、简述植物组织培养的原理和过程,2,、掌握植物体细胞杂交的原理和过程,2.1 植物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术教学目标,3,据奥委会透露，北京奥运会期间总共耗费,6500,万株各类花卉、植物,如何在短时间里制造这么多的鲜花？单靠花农以传统的种植方式能不能满足？如何在短时间内获得大量的鲜花？该如何操作？,据奥委会透露，北京奥运会期间总共耗费6500万株各类,4,1958,年，科学家斯图尔特（,Steward,）将胡萝卜韧皮部,分,生组织,的一些细胞进行培养获得了完整的胡萝卜新植株；,这个新植株的基因型和原先那个,分生组织,细胞的一样。,植物组织培养,1958年，科学家斯图尔特（Steward）将胡萝卜韧皮部分,5,花药离体培养,二倍体植物,雄蕊中取花粉培养,细胞具有全能型，花粉长成个体,单倍体植株,花药离体培养二倍体植物雄蕊中取花粉培养细胞具有全能型，花粉长,6,利用菊花花,瓣繁,殖培养的菊花,一、植物组织培养,阅读,P33P36,快速解决下列问题：,1,、什么是植物组织培养？,2,、植物组织培养的原理是什么？,利用菊花花瓣繁殖培养的菊花一、植物组织培养阅读P33P3,7,1,、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，最终形成,完整的植株,。,原理：,细胞全能性,1、植物组织培养的概念 植物组织培养就是在无菌和人工,8,1,、定义：,生物体的细胞具有使后代发,育成,完整个体,的潜,能。,2,、,原因：,生物体的每一个细胞（包括体细胞和生殖细胞）都包含有该物种所特有的全套遗传物质。,3,、差异：,（,1,）受精卵的全能性最高,（,3,）体细胞的全能性比生殖细胞低,受精卵,生殖细胞,体细胞,4,、大小：,2,、,细胞的全能,性（回顾）,植物细胞动物细胞,（,2,）,生殖细胞的全能性,较高,1、定义：生物体的细胞具有使后代发育成完整个体的潜能。2,9,切取,形成层,无菌接种,诱导愈伤组织,的形成,试管苗的形成,培养室,移栽,脱分化,再分化,切取无菌接种诱导愈伤组织试管苗的形成培养室移栽脱分化再分化,10,离体细胞：细胞原本是长在母体上的，若把细胞从母体上切除，放在试管中进行体外培养，那么这样的细胞就是离体细胞。,(,如果是离体的组织就称为外植体,),愈伤组织：,“,愈,”,就是愈合、恢复的意思，该组织是由高度分化的植物组织脱分化产生的，其细胞壁很薄、含有许多液泡，更重要的是它的分化增生能力很强，可以再分化形成胚状体。,离体细胞：细胞原本是长在母体上的，若把细胞从母体上切除，放在,11,胚状体：,“,胚,”,是由精子、卵子结形成的受精卵发育来的，是有性生殖的范畴；而愈伤组织再分化形成的胚状体虽属于无性生殖，但却和有性生殖产生的胚一样具有发育成完整个体的全能性，所以顾称为胚状体，也就是说它,不是真正的胚,，但,具有胚的功能。,高度分,化的组,织（如,外植体）,分化程度很低的组织（如愈伤组织）,另一种分化程度很高的组织（如胚状体）,脱分化,再分化,胚状体：“胚”是由精子、卵子结形成的受精卵发育来的，是有性生,12,外植体,愈伤组织,胚状体,植物体,脱分化,再分化,植物组织培养的过程,离体的组织或器官）,（未分化）,（分化）,幼芽或幼根,条件？,核心关键：,特点？,适宜温度、,pH,和无菌环境。,无机物、有机物和植物激素,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,不光合作,用,分化程度低去分化较易,理论基础：,细胞的全能性,脱分化和再分化,不需要光，不能进行光合作用,需要光，光能促进分化。能进行光合作用,外植体愈伤组织胚状体植物体脱分化再分化植物组织培养的过程离体,13,3,、,植物组织培养,的基本步骤,离体的植物器官、组织或细胞,脱分化,愈伤组,织,再分化,胚状体,试管苗,遮,光,植物组织培养,的条,件,：,细胞离体、一定的营养物质、激素和一些其他外界条件,(,如光照、温度等,),类似胚的结构，具有胚根和胚芽,分化程度很低，但分化潜力巨大,植物激素：,细胞分裂素、生长素,完整植株,实质是,恢复细胞的全能性过程。,结果是,形成愈伤组织。,让已经分化的细胞经过诱导后，,失去其原有的结构和功能,而,变成未分化细胞,的过程,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。,移栽,培养,3、植物组织培养的基本步骤离体的植物器官、组织或细胞脱分化愈,14,1,、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化形成了不同的组织、器官？,细胞中的基因在特定时间、空间选择性表达。转录出不同的,mRNA,和不同的蛋白质，所以产生不同的性状。,离体的植物细胞在一定浓度的激素（如生长素或细胞分裂素）诱导下，可以激发体内基因的选择性表达，就有可能表现出全能性。,想一想：,1、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化形成了不同,15,例题：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（）,A.,消毒灭菌,B.,适宜的温度,C.,充足的光照,D.,适宜的养料和激素,C,例题：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,16,植物组织培养的原理是（），其过程是取植物组织作为（），至于特定激素的培养基上，诱导其（），成为愈伤组织，愈伤组织又通过（）形成胚状体后形成一个完整的幼苗。植物组织培养的繁殖方式是,（）繁殖,其细胞的分裂方式为（）分裂,。愈伤组织的特点是（）很低，但（）巨大。,植物组织培养的培养基是（）,体，其能量物质是添加了（）糖。,细胞的全能性,外植体,脱分化,再分化,无性,分化程度,分化潜力,有丝,植物组织培养的原理是（），其过程是取植,17,植物组织的培养基是,固体,的,小问题：植物组织培养需要人为施加营养物质吗？,蔗糖；因为离体细胞无法从母体中获得营养物质，所以必须人为施加。,选用蔗糖的原因是蔗糖可以有效控制植物细胞的渗透压，其次是绝大多数细菌不能直接利用蔗糖，而植物可以，这样就可以在一定程度上避免细菌污染！,植物组织的培养基是固体的小问题：植物组织培养需要人为施加营养,18,番茄,(tomato),与马铃薯,(potato),是不,同种,植,物，,番,茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬,菜,。,人,们曾经有这样一个幻想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆,。,一个梦,想,番茄(tomato)与马铃薯(potato)是不同种植物，一,19,不能。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，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。,二、,植物体细胞杂交技术,这幅番茄,马铃薯,（,potamato,）,图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？,理想图,不能。因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有,20,1,你认为两个来自不同植物的体细胞完,成杂交融,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,原生质体如何融合？融合的基础是什么？,4,如果两个来源不同的原生质,体融合成杂种细胞，如何将,杂种细胞培育成杂种植株？,阅读,P36-P37,思,考：,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。,植物体细胞杂交的概念：,细胞壁,酶解法（纤维素酶和果胶酶）,人工诱导（物理法、化学法）,细胞膜的流动性,植物组织培养,1你认为两个来自不同植物的体细胞完成杂交融合，遇到的第一个,21,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,1,、过程,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,二、植物体细胞杂交技术,如果两两融合只有这一种细胞吗,？,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1,22,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,1,、基本过程（融合,+,培育）,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,植物细胞,B,四、植物体细胞杂交技术,胚状体,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1,23,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,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、,24,3,、成果和未解决的问题,成,果意义：,克服不同生物间生殖隔离的障碍，,出现,自然界没有的新品种,。,未解决的问题：,未能让杂种植物按照,人们的需要表现出亲代的优良性状。,四、植物体细胞杂交技术,2,、杂交技术的原,理：,植物细胞的融合,：,植物组织培养,：,膜的流动性,细胞全能性,成果意义：克服不同生物间生殖隔离的障碍，出现自然界没有的新品,25,白菜甘蓝,白菜,甘蓝,形似白菜味近甘蓝生长期短,耐热性强,易于储,存,体细胞杂交,白菜甘蓝白菜甘蓝形似白菜味近甘蓝生长期短体细胞杂交,26,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,克服不同种生物远源杂交的障碍,去除细胞壁、获得原生质体融合形成杂种细胞,植物组织培养,膜流动性,细胞全能性,染色体变异、基因重组,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,27,植物细胞杂交利用的原理是（），但是在杂交前还要去除细胞壁，细胞壁是由（）和（）组成，去除细胞壁利用（）法。去除细胞壁的植物细胞我们称为（），为了促进其融合，我们可利用离心，振动，电激或（）处理。,细胞膜的流动性,纤维素,果胶,酶解,原生质体,PEG,植物细胞杂交利用的原理是（）,28,得到新的杂合的原生质体我们还需要,（）才标志着新的细胞产生。新的杂合细胞是已经高度分化的，所以还需诱导其（）形成（）组织，然后再分化形成一个新的植物个体，这一过程称为（），它利用了细胞的（）性。,诱导其产生新的细胞壁,脱分化,愈伤,植物组织培养,全能,得到新的杂合的原生质体我们还需要诱导其产生新的细胞壁脱分化愈,29,所采用技术的理论基础,植物细胞工程,通常采用的技术手段,植物组织培养,植物体细胞杂交,植物细胞的全能性,小结,所采用技术的理论基础 植物细胞工程通常采用的技术手段 植物组,30,杂种细胞,杂种植株,甲种细胞,乙种细胞,原生质体,愈伤组织,?,去壁,?,融合,?,?,重新长出壁,?,脱分化,再分化,杂种细胞杂种植株甲种细胞乙种细胞原生质体愈伤组织?去壁?融合,31,情人节,Valentines Day,情人节,32,蓝色妖姬,蓝色妖姬,33,普通玫瑰花是红色的，基因型为dd；在自然界中，如果红花受到紫外线过度照射会发生（），即基因型变成（），颜色为蓝黑色，就是我们常说的,“,蓝色妖姬,”,。,基因突变,Dd,但是基因突变发生的频率