植物細胞工程公開課ppt課件

1、植物體細胞雜交的概念植物體細胞雜交的概念 將不同種植物的體細胞，在一定條件將不同種植物的體細胞，在一定條件下交融成雜種細胞，并把雜種細胞培下交融成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術(shù)。育成新的植物體的技術(shù)。 不同種生不同種生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不能夠做到這一點的有性雜交方法是不能夠做到這一點的的植物體細胞雜交酶解法去細胞壁纖維素酶、果膠酶纖維素酶、果膠酶(1)(1)番茄番茄細胞細胞馬鈴馬鈴薯薯細胞細胞不同植物體細胞原生質(zhì)交融物理方法有：物理方法有： 顯微操作、離心、振動、電刺激等促使顯微操作、離心、振動、電刺激等促使原生質(zhì)體交

2、融。原生質(zhì)體交融?；瘜W(xué)的方法化學(xué)的方法 用聚乙二醇用聚乙二醇PEGPEG等試劑作為誘導(dǎo)劑等試劑作為誘導(dǎo)劑來誘導(dǎo)交融來誘導(dǎo)交融(1)(1)(2)植物體細胞雜交過程表示圖過程表示圖(3)雜種細胞雜種細胞(4)(5)番茄番茄細胞細胞馬鈴馬鈴薯薯細胞細胞ABABAABB(6)物理物理方法方法化學(xué)化學(xué)方法：方法：離心離心振動振動電刺激電刺激人工誘導(dǎo)方法(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物體細胞雜交過程表示圖過程表示圖酶解法去壁酶解法去壁原生質(zhì)原生質(zhì)體交融體交融再生再生細胞壁細胞壁雜種細胞雜種細胞脫分化脫分化再分化再分化(6)移栽移栽 正在交融的正在交融的原生質(zhì)體原生質(zhì)體植物組植物組織培育織培育植物細

3、胞交融植物細胞交融再生出細胞壁植物體細胞雜交技術(shù)過程圖細胞膜的流動性細胞膜的流動性 植物細胞的全能性植物細胞的全能性植物體細胞雜交1 1、植物體細胞雜交的結(jié)果是產(chǎn)生了？、植物體細胞雜交的結(jié)果是產(chǎn)生了？2 2、這個過程中涉及的原理是？、這個過程中涉及的原理是？雜種植株雜種植株植物體細胞雜交的意義使來自兩個親本細胞的基因有能使來自兩個親本細胞的基因有能夠都被表達，突破了遠緣生物不夠都被表達，突破了遠緣生物不能雜交的屏障，提供了發(fā)明新物能雜交的屏障，提供了發(fā)明新物種的能夠。種的能夠。根為馬鈴薯而根為馬鈴薯而果為西紅柿，果為西紅柿，尚末勝利尚末勝利思索思索 為什么為什么“番茄番茄馬鈴薯超級雜種植株沒有

4、如馬鈴薯超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？鈴薯？ 主要緣由是：生物基因的表達不是孤立的，它主要緣由是：生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯薯番茄雜交植株的細胞中雖然具備兩個物種番茄雜交植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達遭到相互的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達遭到相互關(guān)擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物關(guān)擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達，雜交植株不能地上長番茄、質(zhì)一樣有序表達，雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬

5、鈴薯就是很自然的了。地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。 植物體細胞雜交運用生長期短，耐熱性強和易于儲存生長期短，耐熱性強和易于儲存 自然界中有一種含有葉綠體的原生動物自然界中有一種含有葉綠體的原生動物眼眼蟲，闡明植物的細胞器同樣可以在某些動物細蟲，闡明植物的細胞器同樣可以在某些動物細胞中存活，請討論：動物細胞與植物細胞之間胞中存活，請討論：動物細胞與植物細胞之間可以實現(xiàn)雜交嗎？假設(shè)實際上可行，請設(shè)計出可以實現(xiàn)雜交嗎？假設(shè)實際上可行，請設(shè)計出詳細實驗方案。詳細實驗方案。 思索思索異想天開異想天開所采用技術(shù)的實際根底 植物細胞工程通常采用的技術(shù)手段 植物組織培育植物組織培育 植物體細胞雜交植物體細胞雜交

6、植物細胞的全能性植物細胞的全能性小結(jié)小結(jié) 如圖是如圖是“白菜一甘藍雜種植株的培育過程。白菜一甘藍雜種植株的培育過程。以下說法正確的選項是以下說法正確的選項是( )( )A.A.圖示圖示“白菜白菜甘藍植株不能結(jié)籽甘藍植株不能結(jié)籽B.B.愈傷組織的代謝是自養(yǎng)需氧型愈傷組織的代謝是自養(yǎng)需氧型C C上述過程中包含著有絲分裂，細胞分化和減數(shù)上述過程中包含著有絲分裂，細胞分化和減數(shù)分裂等過程分裂等過程D D“白菜白菜甘藍雜種植株具有的性狀是基因選甘藍雜種植株具有的性狀是基因選擇性表達的結(jié)果擇性表達的結(jié)果D以下屬于組織培育的是以下屬于組織培育的是 A. A. 花粉培育成單倍體植株花粉培育成單倍體植株 B.

7、B. 芽發(fā)育成枝條芽發(fā)育成枝條 C. 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. D. 未受精的卵發(fā)育成植株未受精的卵發(fā)育成植株A概念概念: : 快速高效實快速高效實現(xiàn)種苗繁植培現(xiàn)種苗繁植培育優(yōu)良植物種育優(yōu)良植物種類的植物組織類的植物組織培育技術(shù)。培育技術(shù)。植物組織植物組織培育車間培育車間優(yōu)點：優(yōu)點：高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁衍；衍；堅持優(yōu)良種類的遺傳特性；堅持優(yōu)良種類的遺傳特性；不受自然生長季節(jié)的限制由不受自然生長季節(jié)的限制由于在具有一定人工設(shè)備的室內(nèi)消于在具有一定人工設(shè)備的室內(nèi)消費。費。 產(chǎn)業(yè)化育苗產(chǎn)業(yè)化育苗人們利用植物的微型繁衍技術(shù)來進展工廠化育人

8、們利用植物的微型繁衍技術(shù)來進展工廠化育苗消費，這是利用了該項技術(shù)的哪些特點？苗消費，這是利用了該項技術(shù)的哪些特點？植物植物“微型繁衍技術(shù)具有高效性和可微型繁衍技術(shù)具有高效性和可以堅持種苗的優(yōu)良遺傳特性的優(yōu)勢。以堅持種苗的優(yōu)良遺傳特性的優(yōu)勢。工廠化大規(guī)模育苗消費正是利用了植工廠化大規(guī)模育苗消費正是利用了植物物“微型繁衍技術(shù)的這兩方面優(yōu)勢。微型繁衍技術(shù)的這兩方面優(yōu)勢。利用植物利用植物“微型繁衍技術(shù)我們可以在微型繁衍技術(shù)我們可以在短時間中獲得大量的優(yōu)質(zhì)種苗。短時間中獲得大量的優(yōu)質(zhì)種苗。1 1作物脫毒的緣由作物脫毒的緣由: :幾乎一切的果樹都患有病毒病，而且多是經(jīng)過營養(yǎng)體繁衍代代相傳的。植物病毒種類很

9、多,對樹體又能產(chǎn)生耐久危害,迄今為止尚無有效的藥物可以控制。 長期進展無性繁衍的作物，易積累病毒，導(dǎo)長期進展無性繁衍的作物，易積累病毒，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，質(zhì)量變差，而植物的分生區(qū)普致產(chǎn)量降低，質(zhì)量變差，而植物的分生區(qū)普通不會感染病毒，用分生區(qū)的細胞進展組織通不會感染病毒，用分生區(qū)的細胞進展組織培育，就能得到大量的脫毒苗。培育，就能得到大量的脫毒苗。 用植物的組織培育技術(shù)，培育植物莖尖，可用植物的組織培育技術(shù)，培育植物莖尖，可以有效地防止病毒病的損害，恢復(fù)種性并加以有效地防止病毒病的損害，恢復(fù)種性并加速繁衍速度。速繁衍速度。 香蕉去病毒試管苗的組織培育技術(shù)已成為產(chǎn)香蕉去病毒試管苗的組織培育技術(shù)已成為

10、產(chǎn)業(yè)化商品化的先例之一。由于香蕉是三倍體業(yè)化商品化的先例之一。由于香蕉是三倍體植物，必需經(jīng)過無性繁衍延續(xù)后代，傳統(tǒng)方植物，必需經(jīng)過無性繁衍延續(xù)后代，傳統(tǒng)方法普通采用芽繁衍，感病嚴重，繁衍率低；法普通采用芽繁衍，感病嚴重，繁衍率低；而采用去病毒的組織培育技術(shù)不僅改良了質(zhì)而采用去病毒的組織培育技術(shù)不僅改良了質(zhì)量，畝產(chǎn)量約提高量，畝產(chǎn)量約提高3030-50-50，很容易被蕉農(nóng)，很容易被蕉農(nóng)接受。接受。 2 2材材 料料: :分生區(qū)如莖尖分生區(qū)如莖尖的細胞的細胞3 3脫毒苗脫毒苗: : 切取莖尖進展組織培育獲切取莖尖進展組織培育獲得得莖尖培育可以得到無病毒苗木莖尖培育可以得到無病毒苗木已成為處理病毒病

11、危害和種類已成為處理病毒病危害和種類退化問題的一個重要途徑。退化問題的一個重要途徑。人工種子：用組人工種子：用組培技術(shù)獲得具有培技術(shù)獲得具有胚芽、胚軸、胚胚芽、胚軸、胚根等構(gòu)造的胚狀根等構(gòu)造的胚狀體，并用人工種體，并用人工種皮皮( (藻酸鈉藻酸鈉) )包裹包裹起來，用以替代起來，用以替代天然種子進展繁天然種子進展繁衍的一種構(gòu)造。衍的一種構(gòu)造。胚芽胚芽胚根胚根胚乳或子葉胚乳或子葉種皮種皮(1)(1)特點特點: : 后代無性狀分別，保管優(yōu)良特性；后代無性狀分別，保管優(yōu)良特性； 不受氣候不受氣候, ,季節(jié)和地域限制。季節(jié)和地域限制。(2)(2)技術(shù)技術(shù): :植物組織培育。植物組織培育。(3)(3)產(chǎn)

12、生途徑：產(chǎn)生途徑： 由已脫分化的外植體直接產(chǎn)生；由已脫分化的外植體直接產(chǎn)生； 由愈傷組織產(chǎn)生。由愈傷組織產(chǎn)生。(4)(4)構(gòu)造構(gòu)造: :人工薄膜胚狀體人工薄膜胚狀體或不定芽或頂芽或腋芽?；虿欢ㄑ炕蝽斞炕蛞秆?。5 5優(yōu)點：優(yōu)點：處理了有些種子繁衍力差、結(jié)籽困難處理了有些種子繁衍力差、結(jié)籽困難或發(fā)芽率低等問題?；虬l(fā)芽率低等問題。可以工業(yè)化消費，提高農(nóng)業(yè)的自動化可以工業(yè)化消費，提高農(nóng)業(yè)的自動化程度。程度?？稍谂呷橹刑砑痈鞣N附加成分。如：可在胚乳中添加各種附加成分。如：固氮菌、防病蟲農(nóng)藥、除草劑等。固氮菌、防病蟲農(nóng)藥、除草劑等。用人工種子播種可節(jié)約糧食。用人工種子播種可節(jié)約糧食。人工種皮是保證包裹在其

13、中的胚狀體順人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長成小植株的關(guān)鍵部分，請討論人利生長成小植株的關(guān)鍵部分，請討論人工種皮中應(yīng)該具有的有效成分是什么？工種皮中應(yīng)該具有的有效成分是什么？為了促進胚狀體的生長發(fā)育，我們還可為了促進胚狀體的生長發(fā)育，我們還可以向人工種皮中參與哪些物質(zhì)？以向人工種皮中參與哪些物質(zhì)？針對植物種類和土壤等條件，在人工種子的針對植物種類和土壤等條件，在人工種子的包裹劑中還可以參與適量的營養(yǎng)、無機鹽、包裹劑中還可以參與適量的營養(yǎng)、無機鹽、有機碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。為有機碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。為了促進胚狀體的生長發(fā)育，還可以向人工種了促進胚狀體的生長發(fā)育，還可

14、以向人工種皮中參與一些植物生長調(diào)理劑。皮中參與一些植物生長調(diào)理劑。 如今已有胡蘿卜、芹菜、柑橘、如今已有胡蘿卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、玉米、水稻、橡膠等幾咖啡、棉花、玉米、水稻、橡膠等幾十種植物的人工種子試種勝利，但由十種植物的人工種子試種勝利，但由于本錢較高，中國尚未運用于消費。于本錢較高，中國尚未運用于消費。 3. 3.利用細胞交融技術(shù)，抑制遠緣利用細胞交融技術(shù)，抑制遠緣雜交不親和性雜交不親和性野生種往往有許多優(yōu)良性狀，但大野生種往往有許多優(yōu)良性狀，但大部分野生種與栽培種雜交不親和，部分野生種與栽培種雜交不親和，嚴重影響了野生種優(yōu)良遺傳基因的嚴重影響了野生種優(yōu)良遺傳基因的運用。利用細胞交

15、融，可以抑制這運用。利用細胞交融，可以抑制這種雜交不親和性，獲得體細胞雜種，種雜交不親和性，獲得體細胞雜種，使野生種的利用成為能夠。使野生種的利用成為能夠。基因工程主要研討基因工程主要研討DNADNA的轉(zhuǎn)導(dǎo)，而基因轉(zhuǎn)導(dǎo)后必需的轉(zhuǎn)導(dǎo)，而基因轉(zhuǎn)導(dǎo)后必需經(jīng)過組織培育途徑才干實現(xiàn)植株再生。經(jīng)過組織培育途徑才干實現(xiàn)植株再生。 1.1.種類：種類：蛋白質(zhì)，脂肪，糖蛋白質(zhì)，脂肪，糖類，藥物，香料，類，藥物，香料，生物堿等。生物堿等。2.2.技術(shù)：技術(shù)： 植物的組織培育植物的組織培育 紫草紫草紫草素紫草素 愈傷組織愈傷組織紫草素有活血化淤的作用，可用于治療燙紫草素有活血化淤的作用，可用于治療燙傷割傷的藥物、化

16、裝品及食品的著色劑傷割傷的藥物、化裝品及食品的著色劑 由于從它細胞內(nèi)提煉的紫杉醇，是國際上公由于從它細胞內(nèi)提煉的紫杉醇，是國際上公認的一種高效、低毒、廣譜、作用機制獨特認的一種高效、低毒、廣譜、作用機制獨特的抗癌天然產(chǎn)物。所以紅豆杉這類植物近年的抗癌天然產(chǎn)物。所以紅豆杉這類植物近年來是植物界一位走紅的名星。來是植物界一位走紅的名星。紅豆杉是常綠針葉，結(jié)櫻桃大的奇特紅豆果，是第四世紀冰川后遺留下來的世界珍稀瀕危植物，全世界自然分布極少，列為國家一級重點維護植物。 目前國內(nèi)外都是從紅豆杉樹皮和嫩葉中提取目前國內(nèi)外都是從紅豆杉樹皮和嫩葉中提取紫杉醇，原料來源困難，本錢高。紫杉醇，原料來源困難，本錢高。 每消費每消費1 1公斤紫杉醇，需用紫杉樹皮公斤紫杉醇，需用紫杉樹皮3030噸。噸。 每株每株100100年生的樹約可萃取年生的樹約可萃取300mg300mg的紫杉醇。的紫杉醇。 治療一位病患者需求用治療一位病患者需求