蘇教版植物細胞工程

1、蘇教版植物細胞工程 香蕉在自然界是以什么方式繁殖的？香蕉在自然界是以什么方式繁殖的？ 三倍體無籽西瓜是怎樣產(chǎn)生的？三倍體無籽西瓜是怎樣產(chǎn)生的？ 用什么方法能迅速且大批量的培育出香蕉用什么方法能迅速且大批量的培育出香蕉 和三倍體無籽西瓜幼苗呢？和三倍體無籽西瓜幼苗呢？ 問題探討 植物組織技術 蘇教版植物細胞工程 一、植物組織培養(yǎng)一、植物組織培養(yǎng) 蘇教版植物細胞工程 生物體內(nèi)的細胞為什么沒有表現(xiàn)出全生物體內(nèi)的細胞為什么沒有表現(xiàn)出全 能性，而是分化成不同的組織器官？能性，而是分化成不同的組織器官？ 使已分化的細胞表現(xiàn)出全能性需要哪使已分化的細胞表現(xiàn)出全能性需要哪 些條件？些條件？ 離體、提供營養(yǎng)物質(zhì)

2、、植物激素及其它適宜條離體、提供營養(yǎng)物質(zhì)、植物激素及其它適宜條 件。件。 在特定的時間和空間條件下，基因選擇性的表達在特定的時間和空間條件下，基因選擇性的表達 的結果。的結果。 蘇教版植物細胞工程 要把一塊組織通過培養(yǎng)得到 一株完整植株, 應該如何操作 呢? 請同學們閱讀教材，請同學們閱讀教材， 回答問題?；卮饐栴}。 蘇教版植物細胞工程 一、植物組織培養(yǎng)一、植物組織培養(yǎng) 是指依據(jù)細胞全能性原理。在是指依據(jù)細胞全能性原理。在 無菌條件下，分離植物的器官、組無菌條件下，分離植物的器官、組 織、細胞或原生質(zhì)體，并在培養(yǎng)基織、細胞或原生質(zhì)體，并在培養(yǎng)基 上培養(yǎng)，在適宜的條件下使其長成上培養(yǎng)，在適宜的條

3、件下使其長成 部分或完整植株的技術。部分或完整植株的技術。 2.植物組織培養(yǎng)的概念植物組織培養(yǎng)的概念 蘇教版植物細胞工程 無菌無菌 接種接種 誘導愈傷組織誘導愈傷組織 的形成的形成 根、芽的形成根、芽的形成 培養(yǎng)室培養(yǎng)室移栽大田移栽大田 脫分化脫分化 再分化再分化 植物激素植物激素 切取切取 形成層形成層 （外植（外植 體消毒）體消毒） 蘇教版植物細胞工程 3.3.植物組織培養(yǎng)過程植物組織培養(yǎng)過程 蘇教版植物細胞工程 強調(diào)幾個概念：強調(diào)幾個概念： 愈傷組織：愈傷組織：離體的植物器官、離體的植物器官、 組織或細胞，在培養(yǎng)一段時組織或細胞，在培養(yǎng)一段時 間以后，通過細胞分裂，形間以后，通過細胞分裂

4、，形 成一種高度液泡化、無定形成一種高度液泡化、無定形 狀態(tài)薄壁細胞組成的排列疏狀態(tài)薄壁細胞組成的排列疏 松無規(guī)則的組織。松無規(guī)則的組織。 蘇教版植物細胞工程 脫分化脫分化：分化的細胞經(jīng)誘導后，失去特分化的細胞經(jīng)誘導后，失去特 有的結構功能轉(zhuǎn)變成未分化的細胞的過程，有的結構功能轉(zhuǎn)變成未分化的細胞的過程， 又稱去分化。又稱去分化。 實質(zhì)是恢復細胞的全能性過程。實質(zhì)是恢復細胞的全能性過程。 結果是形成愈傷組織。結果是形成愈傷組織。 再分化再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過程中重脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過程中重 新分化成根或芽等器官的過程新分化成根或芽等器官的過程。 蘇教版植物細胞工程 知識拓展

5、知識拓展 當細胞分裂素和生長素共同使用時，能刺當細胞分裂素和生長素共同使用時，能刺 激愈傷組織的形成，而通過調(diào)節(jié)二者的濃激愈傷組織的形成，而通過調(diào)節(jié)二者的濃 度比，就可以調(diào)控植物細胞培養(yǎng)過程中芽度比，就可以調(diào)控植物細胞培養(yǎng)過程中芽 和根的形成；和根的形成；但兩者的比例變化后，誘導的結但兩者的比例變化后，誘導的結 果是不同的：當生長素含量高于細胞分裂素時，果是不同的：當生長素含量高于細胞分裂素時， 主要誘導植物組織脫分化和根原基的形成（即有主要誘導植物組織脫分化和根原基的形成（即有 利于根的發(fā)生）；當細胞分裂素含量高于生長素利于根的發(fā)生）；當細胞分裂素含量高于生長素 時，則主要誘導植物組織再分化

6、和芽原基的形成時，則主要誘導植物組織再分化和芽原基的形成 （即有利于芽的發(fā)生）。（即有利于芽的發(fā)生）。 蘇教版植物細胞工程 (1)(1)在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強調(diào)所用器械的滅在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強調(diào)所用器械的滅 菌和實驗人員的無菌操作？菌和實驗人員的無菌操作？ 植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營養(yǎng)成植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營養(yǎng)成 分，有利于培養(yǎng)物的生長，然而各種雜菌同樣也可以分，有利于培養(yǎng)物的生長，然而各種雜菌同樣也可以 在上面迅速生長，所以植物組織培養(yǎng)過程中污染現(xiàn)象在上面迅速生長，所以植物組織培養(yǎng)過程中污染現(xiàn)象 經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長的各種雜菌經(jīng)常發(fā)生

7、。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長的各種雜菌 不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長的過程不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長的過程 中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導致培養(yǎng)物迅速中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導致培養(yǎng)物迅速 死亡。死亡。 造成培養(yǎng)基污染的因素有很多，一般包括：外植造成培養(yǎng)基污染的因素有很多，一般包括：外植 體帶菌、培養(yǎng)瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操體帶菌、培養(yǎng)瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操 作不規(guī)范等。所以在組織培養(yǎng)實驗中用到的植物材料作不規(guī)范等。所以在組織培養(yǎng)實驗中用到的植物材料 和各種器械都要進行徹底地滅菌，實驗人員操作一定和各種器械都要進行徹底地滅菌，實驗人員

8、操作一定 要規(guī)范，避免帶入雜菌。要規(guī)范，避免帶入雜菌。 討論：討論： 蘇教版植物細胞工程 的培養(yǎng)基的培養(yǎng)基 被污染后被污染后 的培養(yǎng)基的培養(yǎng)基 沒有污染沒有污染 試管試管 苗苗 蘇教版植物細胞工程 (2)(2)在本實驗中，切取胡蘿卜塊根時強調(diào)要切取含有在本實驗中，切取胡蘿卜塊根時強調(diào)要切取含有 形成層部分，原因是這部分容易誘導形成愈傷組織。形成層部分，原因是這部分容易誘導形成愈傷組織。 請思考一下，胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），請思考一下，胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）， 是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實驗的方法進行驗是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實驗的方法進行驗 證嗎？證嗎？ 胡蘿卜的其他

9、部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)再胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)再 生形成小植株，只是誘導愈傷組織比較困難。生形成小植株，只是誘導愈傷組織比較困難。 蘇教版植物細胞工程 (3)(3)請根據(jù)上面的實驗過程，概括出植物組織培養(yǎng)請根據(jù)上面的實驗過程，概括出植物組織培養(yǎng) 技術的流程簡圖。技術的流程簡圖。 蘇教版植物細胞工程 脫分化脫分化 再分化再分化 蘇教版植物細胞工程 （3 3）轉(zhuǎn)基因植物的培育）轉(zhuǎn)基因植物的培育 （2 2）無病毒植物的培育）無病毒植物的培育 胚胚 狀狀 體體 人工種皮人工種皮 人工胚乳人工胚乳 蘇教版植物細胞工程 反饋練習反饋練習 1.下列屬于組織培養(yǎng)的是：（下列屬于組織培養(yǎng)

10、的是：（ ） A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株花粉培養(yǎng)成單倍體植株 B.芽發(fā)育成枝條芽發(fā)育成枝條 C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū) D.未受精的卵發(fā)育成植株未受精的卵發(fā)育成植株 A 蘇教版植物細胞工程 2.在離體的植物器官、組織或細胞脫在離體的植物器官、組織或細胞脫 分化形成愈傷組織的過程中，下列分化形成愈傷組織的過程中，下列 哪一項條件是不需要的（哪一項條件是不需要的（ ） A.消毒滅菌消毒滅菌 B.適宜的溫度適宜的溫度 C.充足的光照充足的光照 D.適宜的養(yǎng)料和激素適宜的養(yǎng)料和激素 C 蘇教版植物細胞工程 3.要將胡蘿卜韌皮部細胞培養(yǎng)成完整植要將胡蘿卜韌皮部細胞培養(yǎng)成完整植 株，不

11、需要株，不需要 （ ） A.具有完整細胞核的細胞具有完整細胞核的細胞 B.離體狀態(tài)離體狀態(tài) C.導入外源基因?qū)胪庠椿?D.一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素 C 蘇教版植物細胞工程 二、植物細胞培養(yǎng)二、植物細胞培養(yǎng) 1.植物細胞培養(yǎng)的概念植物細胞培養(yǎng)的概念 是指組織培養(yǎng)過程中形成的愈傷組織是指組織培養(yǎng)過程中形成的愈傷組織 或其它易分散的組織置于液體培養(yǎng)基中，或其它易分散的組織置于液體培養(yǎng)基中， 進行懸浮培養(yǎng)，得到分散的懸浮細胞，通進行懸浮培養(yǎng)，得到分散的懸浮細胞，通 過繼代培養(yǎng)使細胞增殖，從而獲得大量的過繼代培養(yǎng)使細胞增殖，從而獲得大量的 細胞群體的一種技術。細胞群體的一種技術。 蘇

12、教版植物細胞工程 固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基 液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基 蘇教版植物細胞工程 原代培養(yǎng)原代培養(yǎng)是指直接從機體取下細胞、組織和器官后是指直接從機體取下細胞、組織和器官后 立即進行培養(yǎng)。因此，較為嚴格地說是指成功傳代之前立即進行培養(yǎng)。因此，較為嚴格地說是指成功傳代之前 的培養(yǎng)，此時的細胞保持原有細胞的基本性質(zhì)。的培養(yǎng)，此時的細胞保持原有細胞的基本性質(zhì)。 繼代培養(yǎng)繼代培養(yǎng)是指愈傷組織在培養(yǎng)基上生長一段時間后，是指愈傷組織在培養(yǎng)基上生長一段時間后， 營養(yǎng)物枯竭，水分散失，并已經(jīng)積累了一些代謝產(chǎn)物，營養(yǎng)物枯竭，水分散失，并已經(jīng)積累了一些代謝產(chǎn)物， 此時需要將這些組織轉(zhuǎn)移到新的培養(yǎng)基上，這種轉(zhuǎn)移此時需

13、要將這些組織轉(zhuǎn)移到新的培養(yǎng)基上，這種轉(zhuǎn)移 稱為繼代培養(yǎng)或傳代培養(yǎng)。稱為繼代培養(yǎng)或傳代培養(yǎng)。 蘇教版植物細胞工程 2.植物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的關系植物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的關系 . 植物組織培養(yǎng)是植物細胞培養(yǎng)的基礎植物組織培養(yǎng)是植物細胞培養(yǎng)的基礎 培養(yǎng)的目的不同培養(yǎng)的目的不同 植物組織培養(yǎng)的目的是得到更多的植物體植物組織培養(yǎng)的目的是得到更多的植物體 植物細胞培養(yǎng)的目的是獲得人類所需要的細胞次植物細胞培養(yǎng)的目的是獲得人類所需要的細胞次 生代謝產(chǎn)物生代謝產(chǎn)物 次生代謝產(chǎn)物次生代謝產(chǎn)物是由次生代謝產(chǎn)生的一類細胞生命活動或植物是由次生代謝產(chǎn)生的一類細胞生命活動或植物 生長發(fā)育正常運行的非必需的小分

14、子有機化合物，其產(chǎn)生和分生長發(fā)育正常運行的非必需的小分子有機化合物，其產(chǎn)生和分 布通常有種屬、器官、組織以及生長發(fā)育時期的特異性。布通常有種屬、器官、組織以及生長發(fā)育時期的特異性。 蘇教版植物細胞工程 3.實例實例 成功的培養(yǎng)了紅豆杉的細胞，從中提取出重要的抗腫瘤成功的培養(yǎng)了紅豆杉的細胞，從中提取出重要的抗腫瘤 藥物藥物紫杉酮紫杉酮 4.培養(yǎng)過程培養(yǎng)過程 篩選細胞篩選細胞獲得次生代謝產(chǎn)量高、生長迅速的單細胞無性繁殖系獲得次生代謝產(chǎn)量高、生長迅速的單細胞無性繁殖系 擴大培養(yǎng)擴大培養(yǎng)發(fā)酵生產(chǎn)發(fā)酵生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物分離純化次生代謝產(chǎn)物分離純化 無性繁殖系無性繁殖系是指從一個祖先通過無性繁殖方式產(chǎn)生的后

15、代是指從一個祖先通過無性繁殖方式產(chǎn)生的后代, 是具有相同遺傳性狀的群體。如從一塊植物組織的外植體、是具有相同遺傳性狀的群體。如從一塊植物組織的外植體、 一團愈傷組織或一個細胞產(chǎn)生的所有愈傷組織或細胞群。一團愈傷組織或一個細胞產(chǎn)生的所有愈傷組織或細胞群。 蘇教版植物細胞工程 5.優(yōu)點優(yōu)點 可大量生產(chǎn)具有生理活性的次生代謝產(chǎn)物可大量生產(chǎn)具有生理活性的次生代謝產(chǎn)物 生產(chǎn)過程快速、高效，而且不受季節(jié)、外部生產(chǎn)過程快速、高效，而且不受季節(jié)、外部 環(huán)境等條件的限制。環(huán)境等條件的限制。 蘇教版植物細胞工程 因為不同種生物之間存因為不同種生物之間存 在著生殖隔離，所以用在著生殖隔離，所以用 傳統(tǒng)的有性雜交方法

16、是傳統(tǒng)的有性雜交方法是 不可能做到這一點的。不可能做到這一點的。 于是，一些科學家試圖用這兩種植物的體于是，一些科學家試圖用這兩種植物的體 細胞進行雜交，來實現(xiàn)這一美妙的設想。細胞進行雜交，來實現(xiàn)這一美妙的設想。 這幅番茄這幅番茄馬鈴薯圖利馬鈴薯圖利 用傳統(tǒng)有性雜交方法能用傳統(tǒng)有性雜交方法能 實現(xiàn)嗎？為什么？實現(xiàn)嗎？為什么？ 三、植物體細胞雜交技術三、植物體細胞雜交技術 蘇教版植物細胞工程 1972 1972年卡爾森等通過兩個煙草品種之間年卡爾森等通過兩個煙草品種之間 原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個體細胞雜種。原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個體細胞雜種。 19781978年梅爾徹斯年梅爾徹斯(Mel

17、chers)(Melchers)等首次獲得等首次獲得 了番茄和馬鈴薯的屬間體細胞雜種了番茄和馬鈴薯的屬間體細胞雜種 “PotamatoPotamato”。 目前，已得到栽培煙草與野生煙草、目前，已得到栽培煙草與野生煙草、 栽培大豆與野生大豆、秈稻與野生稻、栽培大豆與野生大豆、秈稻與野生稻、 秈稻與粳稻、小麥與鵝冠草等細胞雜種秈稻與粳稻、小麥與鵝冠草等細胞雜種 及其后代，獲得了有價值的新品系或育及其后代，獲得了有價值的新品系或育 種上有用的新材料。種上有用的新材料。 蘇教版植物細胞工程 蘇教版植物細胞工程 雜雜 種種 植植 株株 融合的融合的 原生質(zhì)原生質(zhì) 體體ABAB 再再 生生 出出 細細 胞胞 壁壁 脫脫 分分 化化 愈愈 傷傷 組組 織織 再再 分分 化化 1. 1.過程過程 植物細胞的融合植物細胞的融合植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) 原生質(zhì)體原生質(zhì)體B 原生質(zhì)體原生質(zhì)體A 雜種雜種 細胞細胞 AB 去去 壁壁 去去 壁壁 人人 工工 誘誘 導導 方法？方法？ 促進融合促進融合 的方法？的方法？ 融合融合 完成完成 的的 標志標志 植物細胞植物細胞A 植物細胞植物細胞B 蘇教版植物細胞工程 2.2.概念概念 將不同種的植物體細胞，在一定條將不同種的植物體細胞，在一定條 件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培 育成新的植物體的技術。育成新的植物體的技