植物細胞工程課件usr

1、 應用細胞生物學和分子生物學的原理和方法，通過 或細胞器水平上的操作，按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品的一門綜合科學技術。什么叫細胞工程？細胞水平細胞工程應用的原理和方法操作的水平研究的目的細胞生物學和分子生物學細胞整體水平或細胞器水平按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品概念分類植物細胞工程動物細胞工程細胞工程所采用技術的理論基礎 植物細胞工程通常采用的技術手段 植物組織培養(yǎng) 植物體細胞雜交植物細胞的全能性一、細胞的全能性：1、概念： 生物體的細胞具有使后代細胞形成完整個體的潛能，細胞的這種特性叫細胞的全能性。2、原因 受精卵植物細胞工程的基本技術有絲分裂全部基

2、因個體生物體的每一個細胞都具有生物的全部遺傳物質3、全能性的程度：4、體內細胞未表現全能性的原因： 基因選擇性表達的結果（1） 受精卵的全能性最高 植物細胞動物細胞 （3）（4）分化程度低的細胞分化程度高的細胞受精卵生殖細胞體細胞（2）5、全能性表達的條件內因： 離體細胞、組織或器官外因：1）適宜的外界環(huán)境條件，例如無菌、適宜的溫度、濕度、光照等 2）培養(yǎng)基（一定的營養(yǎng)物質，激素） 怎樣才能由一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株, 應該如何操作?二、植物組織培養(yǎng)2、理論基礎：植物細胞的全能性1、植物組織培養(yǎng)的概念 在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予

3、適宜的培養(yǎng)條件，誘導其產生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。切取接種植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基 含N物質：包括維生素和氨基酸 碳源：2%5%的蔗糖 瓊脂：起支持作用 激素：生長素，細胞分裂素 PH值：定義：含有一定營養(yǎng)成分，供組織培養(yǎng)植物生長的基質無機營養(yǎng)成分：C，H，O大量元素及部分微量元素有機營養(yǎng)成分愈傷組織的形成愈傷組織：在人工培養(yǎng)基上由外植體長出來的一團無序生長的薄壁細胞（細胞排列疏松、無規(guī)則）。愈傷組織的形成植物組織培養(yǎng)（試管苗的形成）培養(yǎng)室試管苗大規(guī)模培養(yǎng)移栽經過煉苗的小苗，可以和一般植物一樣進行大規(guī)模栽培植物組織培養(yǎng)外植體：從活植物體上切下進行培養(yǎng)的那 部分組織或器官1） 外植體滅菌

4、消毒（根尖、莖、芽、嫩葉、 花粉等）2） 用消毒過的器械將外植體置于培養(yǎng)皿上3） 切取所需的外植體4） 將外植體接種于培養(yǎng)容器的培養(yǎng)基上 整個試驗在超凈工作臺上進行，保持無菌！ 外植體經過一段時間在培養(yǎng)基上生長后，會形成愈傷組織植物組織培養(yǎng)的過程胡蘿卜外植體單個細胞愈傷組織脫分化胚狀體再分化試管植物離體的植物器官、組織或細胞脫分化（又叫去分化）愈傷組織 （排列疏松，高度液泡化的薄壁細胞）再分化胚狀體、根或芽等器官植物體（試管苗） 離體 一定的營養(yǎng)物質和激素 (生長素、 細胞分裂素) 適宜的條件 （無菌、適宜的溫度、pH、光照等）條件：離體的植物器官、組織或細胞愈傷組織根、芽植物體外植體A、脫分

5、化B、再分化植物激素：細胞分裂素、生長素植物組織培養(yǎng)過程1、A過程進行有絲分裂2、B過程進行有絲分裂同時也進行分化3、A不需光照，而B需光照，葉綠素的合成需光照利用電激發(fā)將野生馬鈴薯與栽培馬鈴薯進行細胞融合三、植物體細胞雜交技術1、概念： 將不同種的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術。 主要：原生質體融合結果2、原理： 細胞膜的流動性和細胞全能性三、植物體細胞雜交技術（重點 理解）： 你認為兩個來自不同植物的體細胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？ 有沒有一種溫和的去壁方法呢？去細胞壁酶解法三、植物體細胞雜交技術（1）、去壁的常用方法：酶解法（纖維素酶、

6、果膠酶等） （2）、原生質體融合方法：物理法：離心、振動、電激等 化學法：聚乙二醇（PEG） 三、植物體細胞雜交技術3、過程：二、植物體細胞雜交3、 過程：植物細胞A植物細胞B植物細胞A植物細胞B去壁(酶解法:纖維素酶和果膠酶)去壁原生質體：植物細胞去掉細胞壁的部分原生質體A原生質體B原生質體B誘導融合原生質體A誘導融合：物理法（離心、振動、電激）化學法（PEG,聚乙二醇）融合的原生質體融合的原生質體物化法再生壁雜種細胞脫分化愈傷組織脫分化再生壁再分化雜種植株再分化（無性生殖）(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物體細胞雜交過程示意圖4 意義：克服了遠源雜交不親和性的障礙擴展了用于雜交 的親

7、本范圍原生質體番茄細胞原生質體融合再生出細胞壁雜種細胞脫分化愈傷組織雜種植株再分化三、植物體細胞雜交技術馬鈴薯細胞標志：成功融合人工誘導去壁植物組織培養(yǎng)植物細胞的融合白菜甘藍白菜甘藍“白菜甘藍”同普通白菜相比，具有生長期短、耐熱性強和易于貯藏等優(yōu)點。三、植物體細胞雜交技術：為什么“番茄馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學家所想像的那樣，地上長番茄、地下結馬鈴薯？原因：生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調控、相互影響的，馬鈴薯番茄雜交植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質，但這些遺傳物質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一樣有序表達。5、未解決問題：1、植物體細胞融合完成的

8、標志是 A產生新的細胞壁 B細胞膜發(fā)生融合 C細胞質發(fā)生融合 D細胞核發(fā)生融合A2、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.不同植物的精子和卵細胞的融合 B.不同植物的原生質體的融合C完整的兩個體細胞的融合 D.植物花粉細胞的兩兩融合B鞏固練習3、右圖為植物體細胞雜交過程示意圖。據圖回答：1）步驟是_ _ 最常用的方法是_。2）步驟一般常用的化學試劑是 _ 目的是_。3）在利用雜種細胞培育成為雜種 植株的過程中，運用的技術手段 是_ ，其中步驟相 當于_，步驟相當于_。 去掉細胞壁分離出有 酶解法 聚乙二醇（PEG） 誘導原生質體融合脫分化再分化植物組織培養(yǎng)活力的原生質

9、體雜種植株融合的原生質體AB再生出細胞壁脫分化愈傷組織再分化植物細胞的融合植物組織培養(yǎng)植物細胞A原生質體B原生質體A雜種細胞AB去 壁去 壁人工誘導方法？促進融合的方法？融合完成的標志植物細胞B回顧、植物體細胞雜交基本過程酶解法（纖維素酶、果膠酶等）物理法：離心、振動、電刺激等化學法：聚乙二醇（PEG） 即時應用1、在下列選項中，不需要采用植物組織培養(yǎng)技術的是()A利用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，獲得多倍體植株B利用花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株C利用基因工程培養(yǎng)抗棉鈴蟲的棉花植株D利用細胞工程培養(yǎng)“番茄馬鈴薯”雜種植株A問題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

10、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雜交嗎？如果理論上可行，請設計出具體實驗方案。 異想天開1、細胞全能性的概念、全能性大小的比較2、植物組織培養(yǎng)的概念、原理、過程。3、植物組織培養(yǎng)實驗所需的條件：離體、無菌、培養(yǎng)基、 環(huán)境條件。4、植物體細胞雜交的概念、原理、過程。本節(jié)課內容小結【解析】只有將離體植物細胞或組織培養(yǎng)成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結構，再包上人造種皮，才能得到人工種子，而是未分化的愈傷組織，不具有生根發(fā)芽能力，只有在分化培養(yǎng)基上培養(yǎng)后，才能用于制造人工種子?！敬鸢浮緿2(2011蘇北四市調研)下圖為白菜與甘藍體細胞雜交育成白菜甘藍雜種植株的示意圖。請據此回答：(1)

11、圖中過程用到的酶是_，作用的結果是獲得_。(2)在過程中，常用的化學誘導劑是_，若在容器中放置若干a、b，誘導完成且假設所有細胞發(fā)生了融合(只考慮細胞兩兩融合)，然后經過程，形成的d細胞的類型有_種，從中選出_進行培養(yǎng)。(3)圖中過程是_，過程合稱_技術?！敬鸢浮?1)纖維素酶和果膠酶(具有活力)原生質體(2)聚乙二醇(PEG)3雜種細胞(3)脫分化植物組織培養(yǎng) (2011泰州模擬)我國植物學家將名貴蘭花的莖尖細胞放在培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)，最終發(fā)育成完整的新植株。下圖是細胞培養(yǎng)形成蘭花植株示意圖，請據圖分析回答：(1)過程和分別表示_和_。(2)在培養(yǎng)過程中，除了提供水分、無機鹽、糖類、維生素及氨

12、基酸外，還需要在培養(yǎng)基中加入_。同時，在培養(yǎng)過程中，除必需的溫度、光照和氧氣等外界條件外，成功的另一個關鍵是操作過程必須保證_。(3)從育種的角度看，植物組織培養(yǎng)與有性生殖相比，優(yōu)勢主要有(列舉2條)：_。(4)植物組織培養(yǎng)的過程中，可以對_進行化學或物理的誘變處理，促使其發(fā)生突變，再通過誘導分化形成植株，從中選育出優(yōu)良品種。(5)若將蘭花的莖尖細胞換成蘭花的花粉粒經組織培養(yǎng)形成植株，這種育種方法稱為_，其優(yōu)點是_?！敬鸢浮?1)脫分化再分化(2)植物激素(或植物激素類似物)無菌(3)能保持親本的優(yōu)良性狀；培養(yǎng)周期短，繁殖效率高；能培育無病毒植株(4)愈傷組織(5)單倍體育種縮短育種年限，培育

13、的品種一定是純種【答案】(1)脫分化再分化(2)植物激素(或植物激素類似物)無菌(3)能保持親本的優(yōu)良性狀；培養(yǎng)周期短，繁殖效率高；能培育無病毒植株(4)愈傷組織(5)單倍體育種縮短育種年限，培育的品種一定是純種(1)微型繁殖，實際上是一種無性繁殖，能保持親本的一切優(yōu)良性狀，這項技術只運用了植物組織培養(yǎng)，因此該過程只涉及有絲分裂，不涉及減數分裂。(2)微型繁殖具有選材少，培養(yǎng)周期短，繁殖率高，便于自動化管理等優(yōu)點，有利于進行工廠化培養(yǎng)。(3)作物脫毒，人工種子中的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽的獲得采用的技術還是微型繁殖。 (2011揚州模擬)如圖為植物體細胞雜交流程圖，請回答下列問題：(1)制備原生質體時，常用的酶是_。(2)誘導原生質體融合常用的化學誘導劑是_。(3)雜種細胞再生出細胞壁，此過程與細胞內_(細胞器)有密切關系。在對雜種細胞進行植物組織培養(yǎng)時，通常還需要加入的兩種植物激素是_。通過該技術得到的雜種植株在形態(tài)上表現為_，其根本原因是_。(4)通常情況下，馬鈴薯和番茄雜交是不成功的，原因是_。該項研究解決了育種過程_的問題。(5)通過細胞工程獲得的雜種