21植物细胞工程

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,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。,根据操作对象不同，可分为,植物细胞工程,和,动物细胞工程,两大领域。,植物,细,细胞,工,工程,天使,花,花房,1958,年,年美,国,国科,学,学家,斯,斯图,尔,尔德,利,利用,胡,胡萝,卜,卜韧,皮,皮部,的,的细,胞,胞进,行,行细,胞,胞培,养,养,植物,组,组织,培,培养,技,技术,胡萝,卜,卜横,切,切面,示,示意,图,图,皮层,韧皮,层,层,形成,层,层,木质,层,层,取样,部,部位,接种,试管,苗,苗的,形,形成,愈伤,组,组织,的,的形,成,成,移栽,大,大田,，,，培,养,养成,正,正常,植,植株,胡萝,卜,卜的,组,组织,培,培养,取材,消毒,生物,体,体的,每,每一,个,个细,胞,胞都,含,含有,该,该物,种,种所,特,特有,的,的，都,有,有发,育,育成,为,为完,整,整个,体,体所,必,必需,的,的。,原因,：,：,具有某种生物的任何一个细胞,，,，都具有发育成的潜能。,完整生物体,定义：,细胞的全能性,细胞全能性大小,的,的比较：（未讲,）,）,受精卵 生殖,细,细胞 体细胞,植物细胞 动,物,物细胞,全套遗传物质,(,理论基础,),全部遗传信息,全部基因,植物组织培养技,术,术,离体器官,组织细胞,脱分化产生的愈,伤,伤组织继续进行,培,培养，又重新分化成根或芽等器官,。,。,植物体,愈伤组织,脱分化,胚状体,、,从,芽,1、过程,再分化,已经高度分化的植物细胞经诱,导,导后逐渐失去原,来,来的结构和功能,，,，转变成未分化细胞的过程，即,形,形成愈伤组织。,脱分化：,再分化：,3、概念,植物组织培养是,在,在无菌和人工控,制,制条件下，将离,体,体的植物器官、,组,组织、细胞，培,养,养在人工配制的,培,培养基上，给予,适,适宜的培养条件,，,，诱导其产生愈,伤,伤组织、丛芽，,最,最终形成完整的,植,植株。,2、条件,离体、提供营养,的,的培养基、激素,及,及其他适宜条件,（,（温度、O2、pH、无菌、光,照,照）。,菊花体细胞胚胎,发,发生及植株再生,矮牵牛茎尖离体,培,培养培养,牡丹成熟胚的离,体,体培养与快速繁,殖,殖,微型月季茎段离,体,体培养,大蒜根尖培养及,植,植株再生,植物体细胞杂交,技,技术,A,B,去掉,细,细胞壁,原生质体A,原生质体B,原生质体融合,杂种细胞,过程,愈伤组织,杂种植株,融合的原生质体,涉及的方法,（1）酶解法去掉细胞壁，分,离,离出有活力的原,生,生质体。,植物细胞,原生质体,（2）人工诱导两种植物的原生,质,质体融合成杂种,细,细胞。,离心、振动、电,刺,刺激,聚乙二醇（PEG）处理,（3）用植物组织培养法培养杂种细胞为,杂,杂种植株。,纤维素酶、果胶,酶,酶,物理法：,化学法：,植物体细胞杂交,是将不同种的植,物,物体细胞，在一,定,定条件下融合成,杂,杂种细胞，并把,杂,杂种细胞培育成,新,新的植物体的技,术,术。,植物细胞A,植物细胞B,愈伤组织,脱分化,杂种植物,再分化,融合,植物组,织,织培养,去壁,杂种细,胞,胞,生壁,原生质,体,体A,原生质,体,体B,酶解法,融合原,生,生质体,诱 导,植物体,细,细胞杂,交,交技术,虽然科,学,学家历,尽,尽艰辛,，,，实现,了,了马铃,薯,薯和番,茄,茄两个,物,物种之,间,间的杂,交,交，可,惜,惜这株,超,超级杂,种,种植物,既,既不结,番,番茄，,也,也不长,马,马铃薯,。,。这是,为,为什么,呢,呢？,生物基,因,因的表,达,达不是,孤,孤立的,，,，它们,之,之间是,相,相互调,控,控、相,互,互影响,的,的，所,以,以马铃,薯,薯番,茄,茄杂交,植,植株的,细,细胞中,虽,虽然同,时,时具备,两,两个物,种,种的遗,传,传物质,，,，但这,些,些遗传,物,物质的,表,表达受,到,到相互,干,干扰，,不,不能再,像,像马铃,薯,薯或番,茄,茄植株,中,中的遗,传,传物质,一,一样有,序,序表达,，,，因此,杂,杂交植,株,株不能,出,出现想,象,象的结,果,果。,意义,与有性,杂,杂交（,种,种内）,相,相比，,植,植物体,细,细胞杂,交,交克服,了,了远缘,杂,杂交不,亲,亲合的,障,障碍，,大,大大扩,展,展了可,用,用于杂,交,交的亲,本,本组合,范,范围（,种,种间、,属,属间）,，,，并且,培,培育出,了,了许多,在,在生产,上,上有较,高,高应用,价,价值的,杂,杂种植,株,株品种,。,。,烟草,海岛,烟,烟草,胡萝卜,羊,角,角芹,白菜,甘蓝,2.1.2,植,植物细,胞,胞工程,的,的实际,应,应用,资料1,科,科学家,应,应用多,倍,倍体育,种,种的方,法,法，,培育出,的,的三倍,体,体无子,西,西瓜，,具,具有无,子,子、,含糖高,、,、口感,好,好等特,点,点。,但因其,不,不结种,子,子，,每年必,须,须用四,倍,倍体和,二倍体,西,西瓜杂,交,交培育,种子，,不,不仅增,加,加了生,产成本,，,，也给,无,无籽西,瓜的普,及,及带来,困,困难。,资料2,病,病毒,引,引起的,植,植物病,害,害有500多,种,种。,受害的,植,植物包,括,括粮食,作,作物、,蔬,蔬菜、,果,果树和,花,花卉，,如水稻,、,、小麦,、,、棉花,、,、马铃,薯,薯、油,菜,菜、大,蒜,蒜、,苹果、,枣,枣、唐,菖,菖蒲、,兰,兰花等,。,。而且,没,没有有,效,效的,防治办,法,法，只,能,能拔除,病,病株，,造,造成很,大,大的经,济,济损,失。,病毒多,集,集中在,种,种子、,老,老叶等,器,器官中,，,，在幼,嫩的器,官,官和未,成,成熟的,组,组织中,较,较少，,在,在分生,区,区几,乎不含,病,病毒。,资料3,兰,兰花,因,因高雅,美,美丽而,深,深受人,们,们喜爱,。,。,兰花常,用,用分根,法,法和种,子,子进行,繁,繁殖。,在,在兰花,的,的,常规繁,殖,殖中，,遇,遇到的,难题是,：,：用分,根,根法繁,殖速度,缓,缓慢，,不,不利于,新品种,的,的推广;用种,子,子,繁殖又,很,很困难,，,，因为,兰花的,种,种子十,分,分微小,，,，,胚很纤,弱,弱，种,子,子几乎,没有储,藏,藏营养,物,物质，,在发芽,过,过程中,很,很容易,夭,夭折。,（一）,微,微型繁,殖,殖技术,（,（也称,快,快速繁,殖,殖技术,）,）,一、植,物,物繁殖,的,的新途,径,径,1.概,念,念:,快速繁殖优良,品,品种的植物组,织,织培养技术。,2.优点:,3.成就:,1）保持优良,品,品种的遗传特,性,性；,2）高效快速,地,地实现种苗的,大,大量繁殖。,讨论,P38,利用了植物“,微,微型”繁殖技,术,术的：,1）保持优良,品,品种的遗传特,性,性;,2）高效快速,地,地实现种苗的,大,大量繁殖，在,短,短时间中获得,大,大量的优质种,苗,苗。,（一）微型繁,殖,殖技术（也称,快,快速繁殖技术,）,）,一、植物繁殖,的,的新途径,离体器官,组织细胞,脱分化产生的,愈,愈伤组织继续,进,进行培养，又重新分化成根或芽等器,官,官。,植物体,愈伤组织,脱分化,胚状体,、,从,芽,1,、过程,再分化,已经高度分化的植物细胞经,诱,诱导后逐渐失,去,去原来的结构,和,和功能，转变,成,成未分化细胞的过程，,即,即形成愈伤组,织,织。,脱分化：,再分化：,（二）,作物脱毒,长期进行无性,繁,繁殖的作物，,易,易积累感染的,病,病毒，导致产,量,量降低，品质,变,变差。,分生区（如茎,尖,尖）的细胞,进行组织培养,获得脱毒苗,5.成就:,1.原因:,2.材料:,3.方法:,4.结果:,一、植物繁殖,的,的新途径,（三）神奇的,人,人工种子,1.天然种子,的,的局限,1）培育周期,长,长。,2）优良杂种,的,的后代会发生,性,性状分离而丧,失,失其优良特性,。,。,3）生产会受,到,到季节、气候,和,和地域的限制,，,，并且需要占,用,用大量的土地,实,实现制种。,一、植物繁殖,的,的新途径,2.人工种子,胚状体,一、植物繁殖,的,的新途径,（三）神奇的,人,人工种子,通过植物组织,培,培养得到的胚,状,状体、不定芽,、,、顶芽和腋芽,等,等为材料，经,过,过人工薄膜包,装,装得到的种子,。,。,（1）人工种,子,子概念,胚状体（或不,定,定芽、顶芽和,腋,腋芽）+人工,种,种皮,一、植物繁殖,的,的新途径,（三）神奇的,人,人工种子,（2）人工种,子,子组成,诱导植物愈伤,组,组织,体细胞胚的诱,导,导,体细胞胚的成,熟,熟,体细胞胚的机,械,械化包裹,贮藏或种植,思考,设计人工种子,制,制备技术的主,要,要流程图,一、植物繁殖,的,的新途径,（三）神奇的,人,人工种子,讨论,P40,培植周期短,；,；,后代无性状,分,分离；,不受气候,季,季节和地域限,制,制；,可以很方便,地,地贮藏和运输,。,。,加入适量的养,分,分、无机盐、,有,有机碳源以及,农,农药、,抗生素、有益,菌,菌、植物生长,调,调节剂等。,1）优点：,2）人工种皮,的,的有效成分,一、植物繁殖,的,的新途径,（三）神奇的,人,人工种子,（一）单倍体,育,育种,二 作物新品,种,种的培育,体细胞中含有,本,本物种配子染,色,色体数目的个,体,体。,由配子不经过,受,受精作用而直,接,接发育成的个,体,体。例：蜜蜂,中,中的雄蜂,长得弱小，而,且,且高度不育。,1.单倍体定,义,义：,2.单倍体形,成,成：,3.单倍体植,株,株的特点：,4.设计出通过植,物,物花药组织培,养,养生成正常植,株,株的实验流程,。,。,（一）单倍体,育,育种,二 作物新品,种,种的培育,花药,花粉细胞培养,接种,脱分化,愈伤组织,根、芽,再分化,单倍体植株,移栽,正常植株,染色体加倍,后代都是纯合,子,子，明显缩短,育,育种年限,5.优点：,6.成就,（一）单倍体,育,育种,二 作物新品,种,种的培育,（二）,突变体的利用,植物组织培养,过,过程中，由于,培,培养细胞一直,处,处于不断的分,生,生状态，易受,到,到培养条件和,外,外界压力的影,响,响而产生突变,。,。,1.产生：,筛选对人们有,利,利突变体,进,而,而培育新品种,。,。,2.利用：,二 作物新品,种,种的培育,蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物,碱,碱等,1.细胞产物,种,种类：,三 细胞产物,的,的工厂化生产,植物的组织培,养,养,2.技术：,3.成就：,1、植物的微,型,型繁殖技术是,指,指（,）,）,A植物,体,体细胞杂,交,交技术B,嫁,嫁接,C营养,繁,繁殖D,植物组,织,织培养,课堂演练,2、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是（）,A彼此性状相似 B变异频率较高,C单倍体 D都是纯合子,C,A,3用植,物,物组织培,养,养技术，,可,可以培养,或,或生产(),A食品,添,添加剂B无,病,病毒植物,C.人,工,工种子D,前三项,都,都是,4下列,四,四个选项,中,中没有采,取,取植物组,织,织培养技,术,术的是（,）,）,A,花药离体,培,培养得到,单,单倍体植,株,株,B,秋水仙素,处,处理幼苗,获,获得多倍,体,体植株,C,人工种子,的,的培育,D,“番茄,马铃薯,”,”杂种植,株,株的培育,过,过程,D,B,5、马铃,薯,薯利用它,的,的块茎进,行,行无性繁,殖,殖，种植,的,的世代多,了,了以后往,往,往会感染,病,病毒而减,产,产，为此,农,农户都希,望,望得到无,病,病毒的幼,苗,苗进行种,植,植。获得,无,无病毒幼,苗,苗的最佳,办,办法是（,）,）,A选择,优,优良品种,进,进行杂交,