植物細胞工程.

1、編輯課件1專題2 細胞工程細胞工程細胞工程 是指應(yīng)用細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，是指應(yīng)用細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過通過細胞水平或細胞器水平細胞水平或細胞器水平上的操作上的操作，按照人們，按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。的一門綜合科學(xué)技術(shù)。細細胞胞工工程程應(yīng)用的原理和方法應(yīng)用的原理和方法細胞生物學(xué)和細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)分子生物學(xué)細胞整體水平或細細胞整體水平或細胞器水平胞器水平按照人們的意愿來改按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品或獲得細胞產(chǎn)品概念概念分類分類植物

2、細胞工程植物細胞工程研究的目的研究的目的研究的水平研究的水平動物細胞工程動物細胞工程前者前者是細胞水平或細胞器水平上生物技術(shù)是細胞水平或細胞器水平上生物技術(shù), ,后者后者是分子水平上的生物技術(shù)。是分子水平上的生物技術(shù)。克隆多莉羊技術(shù)是克隆多莉羊技術(shù)是 水平上的技術(shù)，水平上的技術(shù)，培育抗蟲棉是培育抗蟲棉是 水平上的技術(shù)。水平上的技術(shù)。細胞工程與基因工程相比：細胞工程與基因工程相比：細胞細胞分子分子思考思考: :植物細胞工程的理論基礎(chǔ)植物細胞工程的理論基礎(chǔ)是什么？通常采用的技術(shù)手段是什么？通常采用的技術(shù)手段有哪些？有哪些？所采用技術(shù)所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ) 植植物物細細胞胞工工程程通常采用的

3、通常采用的技 術(shù) 手 段技 術(shù) 手 段 植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) 植物體細胞雜交植物體細胞雜交植物細胞的全能性植物細胞的全能性2 2、理論基礎(chǔ)：、理論基礎(chǔ)：細胞的全能性細胞的全能性1 1、植物組織培養(yǎng)的概念、植物組織培養(yǎng)的概念 在無菌和人工控制的條件下在無菌和人工控制的條件下,將離體的植將離體的植物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工控制的培物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工控制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。( (一一) )、植物組織培養(yǎng)、植物組織培養(yǎng)一、技術(shù)手段一、技術(shù)手段細胞的全能

4、性細胞的全能性1)、概念、概念1）受精卵）受精卵生殖細胞生殖細胞體細胞體細胞：生物體的細胞具有使后代細胞形成生物體的細胞具有使后代細胞形成完整個體的潛能的特性，叫做細胞的完整個體的潛能的特性，叫做細胞的全能性。全能性。2)、原因、原因3)、全能性的比較、全能性的比較：從理論上講，每個細胞都包含該物從理論上講，每個細胞都包含該物種的全部遺傳物質(zhì)（全部基因），所種的全部遺傳物質(zhì)（全部基因），所以每個活細胞都應(yīng)具有全能性以每個活細胞都應(yīng)具有全能性 。2）植物細胞全能性一般比動物細胞）植物細胞全能性一般比動物細胞強強 在一個生物體內(nèi)，細胞沒有表現(xiàn)出在一個生物體內(nèi)，細胞沒有表現(xiàn)出 全能性，原因是（全能性

5、，原因是（ ） 細胞失去了全能性細胞失去了全能性細胞中的基因部分丟失細胞中的基因部分丟失 細胞中的基因選擇性表達細胞中的基因選擇性表達細胞中的基因變異不同細胞中的基因變異不同C離體離體 , 活細胞，一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其活細胞，一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件他外界條件的作用下，就可能表現(xiàn)出全能性，的作用下，就可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整的植株。人工條件下實現(xiàn)的這一過發(fā)育成完整的植株。人工條件下實現(xiàn)的這一過程，就是植物組織培養(yǎng)。程，就是植物組織培養(yǎng)。 全能性表現(xiàn)的條件？全能性表現(xiàn)的條件？離體的植物離體的植物器官、組織、器官、組織、細胞細胞脫分化脫分化愈愈傷傷組組織織再分化再分化根根芽芽植植

6、物物體體3 植物組織培養(yǎng)的基本過程植物組織培養(yǎng)的基本過程愈傷組織愈傷組織愈傷組織是通過愈傷組織是通過細胞分裂細胞分裂形成的，其細胞排列形成的，其細胞排列疏松而疏松而無規(guī)則無規(guī)則，高度，高度液泡化液泡化呈呈無定形無定形狀態(tài)的狀態(tài)的薄壁薄壁細胞。細胞。4 影響植物組織培養(yǎng)的因素影響植物組織培養(yǎng)的因素 材料的選擇、材料的選擇、營養(yǎng)成分、激素、一定的外界因素（溫度、空氣、無菌環(huán)境、適合的PH、適時光照等）。外植體選擇外植體選擇激素配比對組織培養(yǎng)的影響激素配比對組織培養(yǎng)的影響在培養(yǎng)基中需要添加在培養(yǎng)基中需要添加生長素生長素和和細胞分裂素細胞分裂素等植物激素，其等植物激素，其濃度濃度、使用的先后順序使用的

7、先后順序、用量的比例用量的比例等都影響結(jié)果。等都影響結(jié)果。高高 利于根分化、抑制芽的形成利于根分化、抑制芽的形成生長素生長素/細胞分裂素細胞分裂素 低低 利于芽的形成利于芽的形成適中適中 利于愈傷組織的形成利于愈傷組織的形成1 1、定義：、定義： 將兩個來自不同植物的體細胞融合成一個雜將兩個來自不同植物的體細胞融合成一個雜種細胞，且把雜種細胞培育成新的植物體的種細胞，且把雜種細胞培育成新的植物體的過程。過程。 2 2、優(yōu)勢：、優(yōu)勢：（與有性雜交方法比較）與有性雜交方法比較） 克服了遠緣雜交不親和的障礙，拓展了可克服了遠緣雜交不親和的障礙，拓展了可用于雜交的親本組合范圍。用于雜交的親本組合范圍。

8、( 二二)植物體細胞雜交植物體細胞雜交植物細胞A植物細胞B原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B雜交細胞細胞融合再生細胞壁愈傷組織去除細胞壁：纖維素酶、果膠酶。人工誘導(dǎo)方法：物理法：離心、振動、電激；化學(xué)法：聚乙二醇。植株3 3、過程、過程利用電激法將野生馬鈴薯與栽培馬鈴薯進行細胞融合利用電激法將野生馬鈴薯與栽培馬鈴薯進行細胞融合失敗甘藍白菜白菜甘藍. .為什么為什么“番茄番茄馬鈴薯馬鈴薯”超級雜種植株沒有如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？ 主要原因是：生物基因的表達不是孤立的，它主要原因是：生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)

9、控、相互影響的，馬鈴薯們之間是相互調(diào)控、相互影響的，馬鈴薯番茄雜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)的表達受到相互干擾，不能再像馬鈴這些遺傳物質(zhì)的表達受到相互干擾，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，薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達，所以所以雜雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯。交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯。植物植物A A細胞細胞植物植物B B細胞細胞去壁去壁原生質(zhì)體原生質(zhì)體A A原生質(zhì)體原生質(zhì)體B B原生質(zhì)體融合原生質(zhì)體融合融合體融合體再生壁再生壁雜種細胞雜種細胞細胞分裂細胞分裂愈傷組織愈傷組織雜

10、種植株雜種植株去壁的常用方法：去壁的常用方法：酶解法（纖維素酶、果膠酶等）酶解法（纖維素酶、果膠酶等） 原生質(zhì)體融合方法原生質(zhì)體融合方法：物理法：離心、振動、電刺激等物理法：離心、振動、電刺激等 化學(xué)法：聚乙二醇（化學(xué)法：聚乙二醇（PEGPEG） 植物體細胞雜交植物體細胞雜交細胞融合的基礎(chǔ)：細胞融合的基礎(chǔ)： 細胞膜的流動性細胞膜的流動性 B不同植物的原生質(zhì)體的融合C完整的兩個體細胞的融合 D植物花粉細胞的兩兩融合AB1、植物體細胞融合完成的標志是 ( )A產(chǎn)生新的細胞壁 B細胞膜發(fā)生融合C細胞質(zhì)發(fā)生融合 D細胞核發(fā)生融合2、用不同種植物的兩個體細胞融合成一個雜種細胞的過程。該過程是指 ( )A

11、不同植物的精子和卵細胞的融合 無性繁殖無性繁殖細胞全能性細胞全能性脫分化脫分化再分化再分化保持優(yōu)良性狀保持優(yōu)良性狀繁殖速度快、大規(guī)模生產(chǎn)繁殖速度快、大規(guī)模生產(chǎn)提高經(jīng)濟效益提高經(jīng)濟效益雜交技術(shù)應(yīng)用了組織培養(yǎng)雜交技術(shù)應(yīng)用了組織培養(yǎng)克服不同種生物遠源雜交克服不同種生物遠源雜交的障礙的障礙去除細胞壁去除細胞壁融合形成雜種細胞融合形成雜種細胞組織培養(yǎng)組織培養(yǎng)膜流動性膜流動性細胞全能性細胞全能性染色體變異、基因重組染色體變異、基因重組自然界中有一種含有葉綠體的原生動物眼蟲，說明植物的細胞器同樣可以在某些動物細胞中存活，請?zhí)接懀簞游锛毎c植物細胞之間可以實現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請設(shè)計出具體實驗方案。提示

12、：根據(jù)眼蟲的特點，動物細胞和植物細胞之間在理論上是可以實現(xiàn)雜提示：根據(jù)眼蟲的特點，動物細胞和植物細胞之間在理論上是可以實現(xiàn)雜交的。具體的實驗方案可以設(shè)計如下：交的。具體的實驗方案可以設(shè)計如下： 1.微型繁殖技術(shù)（也稱快速繁殖技術(shù)）微型繁殖技術(shù)（也稱快速繁殖技術(shù)）(一)植物繁殖的新途徑 (1)概念： 快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù). (2)特點: A、保持優(yōu)良品種的遺傳特性; B、高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖. (3)優(yōu)點： 從植物體上取材少，培養(yǎng)周期短，繁殖率高，便于自動化管理。 例：用一個蘭花莖尖就可以在一年內(nèi)生產(chǎn) 400萬株蘭花苗.二 應(yīng)用 蘭花因高雅美麗而深受人們喜愛。蘭花因高雅美麗

13、而深受人們喜愛。蘭花常用分根法和種子進行繁殖。在蘭花的蘭花常用分根法和種子進行繁殖。在蘭花的常規(guī)繁殖中，遇到的常規(guī)繁殖中，遇到的難題是：用分根法繁難題是：用分根法繁殖速度緩慢，不利于殖速度緩慢，不利于新品種的推廣新品種的推廣; ;用種子用種子繁殖又很困難，因為繁殖又很困難，因為蘭花的種子十分微小，蘭花的種子十分微小，胚很纖弱，種子幾乎胚很纖弱，種子幾乎沒有儲藏營養(yǎng)物質(zhì)，沒有儲藏營養(yǎng)物質(zhì)，在發(fā)芽過程中很容易夭折。在發(fā)芽過程中很容易夭折。植物細胞工程的基本技術(shù)植物細胞工程的基本技術(shù)試管苗大規(guī)模培養(yǎng) 2.作物脫毒作物脫毒 3.神奇的人工種子神奇的人工種子 1 1）培育周期長）培育周期長 2 2）優(yōu)良雜種的后代會發(fā)生性狀分離而喪失其優(yōu)）優(yōu)良雜種的后代會發(fā)生性狀分離而喪失其優(yōu)良特性良特性 3 3）生產(chǎn)會受到季節(jié)、氣候和地域的限制，并且）生產(chǎn)