植物細(xì)胞工程課件

1、專題2 細(xì)胞工程 1996 1996年年7 7月月5 5日日, ,世界上第一只體細(xì)胞克隆動(dòng)世界上第一只體細(xì)胞克隆動(dòng)物物-克隆羊克隆羊多利多利誕生于英國(guó)誕生于英國(guó), , 標(biāo)志著一種新標(biāo)志著一種新的生物技術(shù)的生物技術(shù)-動(dòng)物體細(xì)胞克隆技術(shù)面世動(dòng)物體細(xì)胞克隆技術(shù)面世, , 也揭也揭開(kāi)細(xì)胞工程更深層次發(fā)展的序幕開(kāi)細(xì)胞工程更深層次發(fā)展的序幕! ! 細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過(guò)分子生物學(xué)的原理和方法，通過(guò)細(xì)胞細(xì)胞水平水平或或細(xì)胞器水平細(xì)胞器水平上的操作，按照人上的操作，按照人們的意愿來(lái)們的意愿來(lái)改變改變細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)或或獲得細(xì)胞產(chǎn)品獲

2、得細(xì)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)。什么叫細(xì)胞工程？包括哪兩什么叫細(xì)胞工程？包括哪兩大領(lǐng)域？大領(lǐng)域？細(xì)細(xì)胞胞工工程程應(yīng)用的原理和方法應(yīng)用的原理和方法研究的水平研究的水平研究的目的研究的目的細(xì)胞生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)分子生物學(xué)細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平按照人們的意愿來(lái)改按照人們的意愿來(lái)改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品或獲得細(xì)胞產(chǎn)品概念概念植物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)細(xì)胞的全能性細(xì)胞的全能性分類分類2.1.1 2.1.1 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ) 植植物物細(xì)細(xì)

3、胞胞工工程程植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全能性通常采用的技術(shù)手段 細(xì)胞的全能性細(xì)胞的全能性1 1、定義、定義: :2 2、原理、原理: :3 3、差異、差異: :4 4、大小：、大小：5 5、潛在全能性的原因、潛在全能性的原因: : 生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整個(gè)生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整個(gè)體的潛能的特性。體的潛能的特性。 生物體的每一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種所特生物體的每一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個(gè)有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需的全部基因，從理論上講，生物體所必需的全部基因，從理論上講

4、，生物體的每一個(gè)體的每一個(gè)活細(xì)胞活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性。都應(yīng)該具有全能性。 受精卵的全能性受精卵的全能性最高最高 受精卵分化后的細(xì)胞中，體細(xì)胞的全受精卵分化后的細(xì)胞中，體細(xì)胞的全 能性比生殖細(xì)胞的能性比生殖細(xì)胞的低低。 基因的選擇性表達(dá)基因的選擇性表達(dá)受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞 新產(chǎn)生的、分裂旺盛的成熟的、衰老的和新產(chǎn)生的、分裂旺盛的成熟的、衰老的和部分裂的部分裂的 思考討論：為什么體內(nèi)細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)出思考討論：為什么體內(nèi)細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織、器官？全能性，而是分化成為不同的組織、器官？ 基因在特定空間和時(shí)間條件下基因在特定空間和時(shí)間條件下選擇性表達(dá)選擇性表

5、達(dá)的的結(jié)果。在個(gè)體發(fā)育的不同時(shí)期，生物體不同部位結(jié)果。在個(gè)體發(fā)育的不同時(shí)期，生物體不同部位的細(xì)胞表達(dá)的基因是不同的，合成的蛋白質(zhì)也不的細(xì)胞表達(dá)的基因是不同的，合成的蛋白質(zhì)也不一樣，從而形成了不同的組織和器官。一樣，從而形成了不同的組織和器官。植物組織培養(yǎng)（實(shí)現(xiàn)全能性植物組織培養(yǎng)（實(shí)現(xiàn)全能性必要必要條件）：條件）：1.離體狀態(tài)離體狀態(tài)2.有一定營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件（如有一定營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件（如無(wú)菌、無(wú)菌、pH等）等）關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞： 外植體、脫分化、再分化、愈傷組織外植體、脫分化、再分化、愈傷組織一、植物組織培養(yǎng)一、植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)外植體：外植體： 從活植物體上切下進(jìn)

6、行培養(yǎng)的從活植物體上切下進(jìn)行培養(yǎng)的那部分組織或器官那部分組織或器官（條件一：離體）（條件一：離體）過(guò)程過(guò)程離體的植物器官、組織或細(xì)胞離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織愈傷組織胚狀體或從芽胚狀體或從芽試管苗試管苗外植體外植體脫分化脫分化植物激素：植物激素：細(xì)胞分裂素、生長(zhǎng)素細(xì)胞分裂素、生長(zhǎng)素再分化再分化植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)條件植物組織培養(yǎng)條件： 含有全部營(yíng)養(yǎng)成分的含有全部營(yíng)養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、一定的溫度、空培養(yǎng)基、一定的溫度、空氣、無(wú)菌環(huán)境、適合的氣、無(wú)菌環(huán)境、適合的PHPH、適時(shí)光照等。適時(shí)光照等。外植體：外植體： 1 1）外植體滅菌消毒（根尖、莖、芽、嫩葉、）外植體滅菌消毒（根尖、莖、芽、嫩

7、葉、種子、花粉等）種子、花粉等） 2 2）用消毒過(guò)的器械將外植體置于培養(yǎng)皿上）用消毒過(guò)的器械將外植體置于培養(yǎng)皿上 3 3）切取所需的外植體）切取所需的外植體 4 4）將外植體接種于培養(yǎng)容器的培養(yǎng)基上）將外植體接種于培養(yǎng)容器的培養(yǎng)基上 整個(gè)試驗(yàn)在超凈工作臺(tái)上進(jìn)行，保持無(wú)菌！整個(gè)試驗(yàn)在超凈工作臺(tái)上進(jìn)行，保持無(wú)菌！ 外植體經(jīng)過(guò)一段時(shí)間在培養(yǎng)基上生長(zhǎng)后，會(huì)外植體經(jīng)過(guò)一段時(shí)間在培養(yǎng)基上生長(zhǎng)后，會(huì)形成愈傷組織形成愈傷組織切取接種植物組織培養(yǎng) 定義：含有一定營(yíng)養(yǎng)成分，供組織培養(yǎng)植物生定義：含有一定營(yíng)養(yǎng)成分，供組織培養(yǎng)植物生長(zhǎng)的基質(zhì)長(zhǎng)的基質(zhì) 礦質(zhì)元素：大量元素及微量元素礦質(zhì)元素：大量元素及微量元素 有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成

8、分有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分 含含N物質(zhì)：維生素和某些有機(jī)添加物物質(zhì)：維生素和某些有機(jī)添加物 碳源：蔗糖碳源：蔗糖 瓊脂：起支持作用瓊脂：起支持作用 植物激素：生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素等植物激素：生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素等 愈傷組織的形成愈傷組織：愈傷組織： 在人工培養(yǎng)基在人工培養(yǎng)基上由外植體長(zhǎng)上由外植體長(zhǎng)出來(lái)的一團(tuán)無(wú)出來(lái)的一團(tuán)無(wú)序生長(zhǎng)的薄壁序生長(zhǎng)的薄壁細(xì)胞（細(xì)胞排細(xì)胞（細(xì)胞排列疏松、無(wú)規(guī)列疏松、無(wú)規(guī)則、高度液泡則、高度液泡化的無(wú)定形的化的無(wú)定形的薄壁細(xì)胞）。薄壁細(xì)胞）。愈傷組織的形成接種植物組織培養(yǎng)（試管苗的形成）培養(yǎng)室試管苗大規(guī)模培養(yǎng)移栽經(jīng)過(guò)煉經(jīng)過(guò)煉苗的小苗的小苗，可苗，可以和一以和一般植物般植物一樣進(jìn)一樣進(jìn)行大規(guī)

9、行大規(guī)模栽培模栽培請(qǐng)同學(xué)們討論如何實(shí)現(xiàn)請(qǐng)同學(xué)們討論如何實(shí)現(xiàn)? ?1 1、定義：、定義： 用兩個(gè)來(lái)自不同植物的體細(xì)胞融合成一個(gè)雜用兩個(gè)來(lái)自不同植物的體細(xì)胞融合成一個(gè)雜種細(xì)胞，且把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的方法。種細(xì)胞，且把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的方法。2 2、優(yōu)勢(shì)、優(yōu)勢(shì)（與有性雜交方法比較）與有性雜交方法比較） ： 打破了不同種生物間的生殖隔離限制，大大打破了不同種生物間的生殖隔離限制，大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍。擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍。植物體細(xì)胞雜交植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞植物細(xì)胞A A植物細(xì)胞植物細(xì)胞B B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)體融合正

10、在融合的正在融合的原生質(zhì)體原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁再生出細(xì)胞壁雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞愈傷組織愈傷組織雜種植株雜種植株去細(xì)胞壁去細(xì)胞壁纖維素酶纖維素酶果膠酶果膠酶物理方法物理方法化學(xué)方法：化學(xué)方法：離心離心振動(dòng)振動(dòng)電刺激電刺激聚乙二醇聚乙二醇細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂植植物物組組織織培培養(yǎng)養(yǎng)植物細(xì)胞融合植物細(xì)胞融合酶解法酶解法人工誘人工誘導(dǎo)方法導(dǎo)方法3 3、過(guò)程、過(guò)程4 4、成果和尚未解決的問(wèn)題：、成果和尚未解決的問(wèn)題：成成 果：果：克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交的障礙，克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交的障礙， 出現(xiàn)自然界沒(méi)有的新品種。出現(xiàn)自然界沒(méi)有的新品種。未解決問(wèn)題：未解決問(wèn)題：尚未讓雜種植物按照人們的需要尚未讓雜種植物按照人們的需

11、要 表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞AAAAA AA A雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞BBBBB BB BA AB B雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞ABAB1.1.為什么為什么“番茄番茄馬鈴薯馬鈴薯”超級(jí)雜種植株沒(méi)有如科超級(jí)雜種植株沒(méi)有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯？學(xué)家所想像的那樣，地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯？ 馬鈴薯馬鈴薯番茄沒(méi)有像人們預(yù)想的那樣地上長(zhǎng)番番茄沒(méi)有像人們預(yù)想的那樣地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯，主要原因是：茄、地下結(jié)馬鈴薯，主要原因是：生物基因的表達(dá)生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯所以馬鈴薯番

12、茄雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個(gè)番茄雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個(gè)物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)受到相互物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)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(dá)，雜交植株不能地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬樣有序表達(dá)，雜交植株不能地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。鈴薯就是很自然的了。2.2.自然界中有一種含有葉綠體的原生動(dòng)物自然界中有一種含有葉綠體的原生動(dòng)物眼蟲(chóng)，說(shuō)明植物的細(xì)眼蟲(chóng)，說(shuō)明植物的細(xì)胞器同樣可以在某些動(dòng)物細(xì)胞中存活，請(qǐng)?zhí)接懀簞?dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞器同樣可以在某些動(dòng)物細(xì)胞中存活，請(qǐng)?zhí)接懀簞?dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞之間

13、可以實(shí)現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出具體實(shí)驗(yàn)方案。胞之間可以實(shí)現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出具體實(shí)驗(yàn)方案。1.1.對(duì)細(xì)胞全能性的表述正確的是對(duì)細(xì)胞全能性的表述正確的是A.A.非離體植物細(xì)胞能夠表現(xiàn)出全能性非離體植物細(xì)胞能夠表現(xiàn)出全能性B.B.動(dòng)物細(xì)胞融合標(biāo)志著動(dòng)物細(xì)胞全能性的實(shí)現(xiàn)動(dòng)物細(xì)胞融合標(biāo)志著動(dòng)物細(xì)胞全能性的實(shí)現(xiàn)C.C.單克隆抗體的制備原理依據(jù)是細(xì)胞的全能性單克隆抗體的制備原理依據(jù)是細(xì)胞的全能性D.D.花粉培育成單倍體是細(xì)胞全能性的體現(xiàn)花粉培育成單倍體是細(xì)胞全能性的體現(xiàn)2.2.植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是A.A.給予適宜的營(yíng)養(yǎng)和外界條件給予適宜的

14、營(yíng)養(yǎng)和外界條件B.B.脫離母體后，給予適宜的營(yíng)養(yǎng)和外界條件脫離母體后，給予適宜的營(yíng)養(yǎng)和外界條件C.C.導(dǎo)入其他植物細(xì)胞的基因?qū)肫渌参锛?xì)胞的基因D.D.將成熟篩管的細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞內(nèi)將成熟篩管的細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞內(nèi) 3.3.在生物體的所有細(xì)胞中，全能性最高的是在生物體的所有細(xì)胞中，全能性最高的是A A卵細(xì)胞卵細(xì)胞 B B 植物花粉植物花粉 C C體細(xì)胞體細(xì)胞 D.D.受精卵受精卵4.4.在生物體內(nèi)，細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)出全能性，而是分在生物體內(nèi)，細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)出全能性，而是分化為不同的組織、器官，是因?yàn)椋夯癁椴煌慕M織、器官，是因?yàn)椋?A.A.細(xì)胞喪失了全能性細(xì)胞喪失了全能性 B.B.基

15、因的表達(dá)有選擇性基因的表達(dá)有選擇性 C.C.不同的細(xì)胞內(nèi)基因不完全相同不同的細(xì)胞內(nèi)基因不完全相同 D.D.在個(gè)體發(fā)育的不同時(shí)期，細(xì)胞內(nèi)的基因發(fā)生了在個(gè)體發(fā)育的不同時(shí)期，細(xì)胞內(nèi)的基因發(fā)生了變化變化 5.5.植物組織培養(yǎng)依據(jù)的原理、培養(yǎng)過(guò)程的順序及植物組織培養(yǎng)依據(jù)的原理、培養(yǎng)過(guò)程的順序及誘導(dǎo)的植物激素分別是誘導(dǎo)的植物激素分別是細(xì)胞的全能性細(xì)胞的全能性 離體植物器官，組織或細(xì)胞離體植物器官，組織或細(xì)胞 根，芽生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素根，芽生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素 生長(zhǎng)素和乙烯生長(zhǎng)素和乙烯 愈傷組織再分化愈傷組織再分化 脫分化脫分化 植物體植物體A A和和 B B和和C C和和 D D和和 6.6.植物組織培養(yǎng)可

16、以形成愈傷組織，下列有關(guān)愈植物組織培養(yǎng)可以形成愈傷組織，下列有關(guān)愈傷組織的敘述錯(cuò)誤的是傷組織的敘述錯(cuò)誤的是A.A.愈傷組織是離體細(xì)胞經(jīng)過(guò)脫分化形成的愈傷組織是離體細(xì)胞經(jīng)過(guò)脫分化形成的B.B.形成愈傷組織的培養(yǎng)基不需含有機(jī)分子形成愈傷組織的培養(yǎng)基不需含有機(jī)分子C.C.愈傷組織可以形成具有生根能力的胚狀結(jié)構(gòu)愈傷組織可以形成具有生根能力的胚狀結(jié)構(gòu)D.D.愈傷組織細(xì)胞的線粒體和核糖體可能發(fā)生堿基愈傷組織細(xì)胞的線粒體和核糖體可能發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)互補(bǔ)配對(duì)7.7.能刺激愈傷組織形成的誘導(dǎo)劑是能刺激愈傷組織形成的誘導(dǎo)劑是A.A.細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素 B.B.赤霉素赤霉素 C.C.生長(zhǎng)素和赤霉素

17、生長(zhǎng)素和赤霉素 D.D.細(xì)胞分裂素和乙細(xì)胞分裂素和乙烯烯 8.8.將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成幼苗時(shí)，下列條將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成幼苗時(shí)，下列條件中不需要的是件中不需要的是A A、具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞、具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞 B B、一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和植物激素、一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和植物激素C C、離體狀態(tài)、離體狀態(tài) D D、導(dǎo)入指定基因、導(dǎo)入指定基因 9.9.（多選）植物體細(xì)胞的組織培養(yǎng)常被用于保（多選）植物體細(xì)胞的組織培養(yǎng)常被用于保留雜種優(yōu)勢(shì)。因?yàn)橹参锝M織培養(yǎng)的過(guò)程留雜種優(yōu)勢(shì)。因?yàn)橹参锝M織培養(yǎng)的過(guò)程 A.A.不可能發(fā)生基因突變不可能發(fā)生基因突變 B.B.生殖方式屬于無(wú)性生殖生殖方式屬于無(wú)性生殖C.C.

18、子代不發(fā)生性狀分離子代不發(fā)生性狀分離 D.D.體細(xì)胞內(nèi)不存在等位基因體細(xì)胞內(nèi)不存在等位基因 10.10.植物體細(xì)胞雜交的目的是植物體細(xì)胞雜交的目的是A.A.用酶解法去掉細(xì)胞壁分離出有活力的原生質(zhì)體用酶解法去掉細(xì)胞壁分離出有活力的原生質(zhì)體B.B.以人工誘導(dǎo)法使兩個(gè)不同植物的原生質(zhì)體融合以人工誘導(dǎo)法使兩個(gè)不同植物的原生質(zhì)體融合C.C.用植物組織培養(yǎng)法培養(yǎng)融合的原生質(zhì)體得到雜種用植物組織培養(yǎng)法培養(yǎng)融合的原生質(zhì)體得到雜種植株植株D.D.通過(guò)以上三者來(lái)完成通過(guò)以上三者來(lái)完成 11.11.在細(xì)胞工程在細(xì)胞工程 原生質(zhì)體融合育種技術(shù)中，、原生質(zhì)體融合育種技術(shù)中，、其技術(shù)的重要一環(huán)是將營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞壁除心去，其技術(shù)的重要一環(huán)是將營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞壁除心去，通常是采用纖維素酶的酶解破壁法處理。如將去掉通常是采用纖維素酶的酶解破壁法處理。如將去掉了細(xì)胞壁的成熟植物細(xì)胞置于清水中，細(xì)胞最終將了細(xì)胞壁的成熟植物細(xì)胞置于清水中，細(xì)胞最終將 A.A.皺縮皺縮 B.B.脹破脹破 C.C.呈球形呈球形 D.D.保持原狀保持原狀 12.(12.(多選多選) )有關(guān)原生質(zhì)體的下列敘述中，正確的有關(guān)原生質(zhì)體的下列敘述中，正確的是是A.A.組