植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座

專題2細(xì)胞工程

細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)原理和方法,經(jīng)過(guò)

水平或

水平上操作，按照人們意愿來(lái)改變細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)或取得細(xì)胞產(chǎn)品一門綜合科學(xué)技術(shù)。細(xì)胞細(xì)胞器植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第1頁(yè)應(yīng)用原理和方法研究水平研究目標(biāo)細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平按照人們意愿來(lái)改變細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)或取得細(xì)胞產(chǎn)品概念：按操作對(duì)象分植物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第2頁(yè)理論基礎(chǔ)植物細(xì)胞工程植物組織培養(yǎng)（最基本）植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞全能性基本技術(shù)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第3頁(yè)大多數(shù)植物都是由受精卵（有性生殖）發(fā)育而來(lái)，那么由植物體細(xì)胞如葉子、花瓣，甚至一?；ǚ勰馨l(fā)育成一棵完整植株嗎？為何？應(yīng)該怎樣操作？植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第4頁(yè)一、細(xì)胞全能性含有某種生物全部遺傳信息任何一個(gè)細(xì)胞,都含有發(fā)育成完整生物體潛能,即每個(gè)細(xì)胞都含有全能性。A、植物細(xì)胞>動(dòng)物細(xì)胞B、受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞;C、幼嫩組織細(xì)胞＞成熟組織細(xì)胞1、概念：2、細(xì)胞全能性大小:規(guī)律：發(fā)育時(shí)間越早，細(xì)胞全能性越高，分裂能力越強(qiáng)，分化程度越低。植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第5頁(yè)4、生物體內(nèi)細(xì)胞并沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不一樣組織器官原因：3、細(xì)胞含有全能性原因:生物體每一個(gè)細(xì)胞都含有該物種個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育所需要全套基因。.細(xì)胞中基因在特定時(shí)間和空間條件下選擇性表示結(jié)果。植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第6頁(yè)

怎樣才能由一塊組織經(jīng)過(guò)培養(yǎng)得到一株完整植株,應(yīng)該怎樣操作?科學(xué)家利用菊花花瓣培養(yǎng)菊花植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第7頁(yè)1.概念：

植物組織培養(yǎng)就是在無(wú)菌和人工控制條件下，將離體植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制培養(yǎng)基上，給予適宜培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整植株。二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)——（無(wú)性繁殖）2.原理：植物體細(xì)胞含有全能性植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第8頁(yè)3、過(guò)程：離體植物組織、器官或細(xì)胞（外植體，消毒）脫分化無(wú)菌接種、誘導(dǎo)（一定營(yíng)養(yǎng)、植物激素、避光）愈傷組織再分化試管苗移栽大田脫分化再分化胚狀體或叢芽（具生根芽能力）二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)——（無(wú)性繁殖）（含有不一樣激素分化培養(yǎng)基，需光）植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第9頁(yè)（1）愈傷組織：

排列疏松、高度液泡化而無(wú)定形狀薄壁細(xì)胞。無(wú)葉綠體，蔗糖供能，代謝類型為異養(yǎng)需氧型，進(jìn)行有絲分裂。植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第10頁(yè)（2）植物細(xì)胞脫分化：（3）植物細(xì)胞再分化：就是讓已分化細(xì)胞，經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)后，失去其特有結(jié)構(gòu)和功效而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞過(guò)程，又稱去分化。實(shí)質(zhì)是提升細(xì)胞全能性過(guò)程，結(jié)果是形成愈傷組織脫分化產(chǎn)生愈傷組織在培養(yǎng)過(guò)程中重新分化形成胚狀體或叢芽過(guò)程。（避光）

（需光，自養(yǎng)需氧型）

植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第11頁(yè)（4）決定植物脫分化、再分化關(guān)鍵原因是什么？植物激素種類和百分比。生長(zhǎng)素用量細(xì)胞分裂素用量①適中：誘導(dǎo)愈傷組織②高：利于根分化、抑制芽形成（胚狀體）③低：利于芽分化、抑制根形成（叢芽）植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第12頁(yè)比較內(nèi)容脫分化再分化過(guò)程外植體愈傷組織愈傷組織幼苗形成體特點(diǎn)排列疏松、高度液泡化簿壁細(xì)胞有根、芽需要條件a.離體、無(wú)菌操作；b.適宜營(yíng)養(yǎng)；c.生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素百分比適中d.避光a.離體、無(wú)菌操作；b.適宜營(yíng)養(yǎng)c.生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素百分比或主或低誘導(dǎo)生根或生芽d.光照（5）兩個(gè)階段：脫分化和再分化植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第13頁(yè)4、植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性條件：離體（前提）一定營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（蔗糖、水和無(wú)機(jī)機(jī)鹽等）、植物激素（細(xì)胞分裂素、生長(zhǎng)素）。適宜溫度、pH、無(wú)菌、光照控制等外界條件植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第14頁(yè)試管苗大規(guī)模培養(yǎng)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第15頁(yè)1、在組織培養(yǎng)試驗(yàn)中，為何要強(qiáng)調(diào)所用器械滅菌和試驗(yàn)人員無(wú)菌操作？

無(wú)菌技術(shù)是植物組織培養(yǎng)能否取得成功關(guān)鍵。原因是預(yù)防雜菌污染，雜菌繁殖快，會(huì)和培養(yǎng)物爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)和空間，并產(chǎn)生代謝廢物毒害培養(yǎng)物。討論(P35)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第16頁(yè)2、為何切取胡蘿卜根形成層，其它部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)成小植株嗎？因?yàn)檫@部分輕易誘導(dǎo)形成愈傷組織；胡蘿卜其它部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難。討論外植體選?。荷L(zhǎng)旺盛幼嫩組織（全能性高、分裂能力強(qiáng)、分化程度低），易誘導(dǎo)脫分化和再分化。植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第17頁(yè)外植體愈傷組織胚狀體或叢芽試管苗脫分化再分化植物組織培養(yǎng)過(guò)程（離體,已分化組織或細(xì)胞）幼芽或幼根？條件？?jī)?yōu)點(diǎn)？特點(diǎn)？繁殖速度快不受季節(jié)限制工廠化生產(chǎn)

...①適宜溫度、pH、避光、無(wú)菌環(huán)境。②適宜營(yíng)養(yǎng)和植物激素高度液泡化、排列疏松、無(wú)規(guī)則薄壁細(xì)胞。無(wú)葉綠體。分化程度低去分化較易植物激素：生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素小結(jié)：理論基礎(chǔ)：細(xì)胞全能性植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第18頁(yè)知識(shí)拓展

當(dāng)細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素共同使用時(shí)，能刺激愈傷組織形成，而經(jīng)過(guò)調(diào)整二者濃度比，就能夠調(diào)控植物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中芽和根形成，稱為“激素杠桿”。詳細(xì)內(nèi)容詳見P42拓展視野生長(zhǎng)素細(xì)胞分裂素根愈傷組織芽植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第19頁(yè)三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)：重點(diǎn)了解不能存在生殖隔離嘗試用這兩種植物體細(xì)胞進(jìn)行雜交這幅番茄—馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎？為何？植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第20頁(yè)蕃茄馬鈴薯三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)：番茄------馬鈴薯植株植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第21頁(yè)1．你認(rèn)為兩個(gè)來(lái)自不一樣植物體細(xì)胞完成融合，碰到第一個(gè)障礙是什么？

植物細(xì)胞外面有一層細(xì)胞壁，這層細(xì)胞壁妨礙著細(xì)胞間雜交。2．有沒有一個(gè)溫和去壁方法呢？纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁（酶解法）3、植物細(xì)胞去掉細(xì)胞壁后叫什么？

原生質(zhì)體4．為何兩個(gè)原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細(xì)胞膜什么特征相關(guān)？(細(xì)胞融合基礎(chǔ))請(qǐng)思索：細(xì)胞膜含有一定流動(dòng)性植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第22頁(yè)7．怎樣將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？5、人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合方法有哪些？物理法化學(xué)法離心、振動(dòng)、電激等PEG植物組織培育技術(shù)6．原生質(zhì)體融合標(biāo)志是什么？產(chǎn)生新細(xì)胞壁8．植物體細(xì)胞雜交技術(shù)完成標(biāo)志是什么？取得雜種植株9、植物體細(xì)胞雜交原理是什么？細(xì)胞膜流動(dòng)性、植物細(xì)胞全能性植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第23頁(yè)三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（無(wú)性繁殖）1.過(guò)程：如圖所表示（1）去壁方法：（2）誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合方法：（4）原生質(zhì)體融合完成標(biāo)志：（3）原生質(zhì)體融合基礎(chǔ)：纖維素酶和果膠酶（酶解法）物理法：離心、振動(dòng)、電刺激化學(xué)法：PEG細(xì)胞膜含有一定流動(dòng)性產(chǎn)生新細(xì)胞壁AB脫分化再分化植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第24頁(yè)AB三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（無(wú)性繁殖）脫分化再分化植物組織培養(yǎng)1.過(guò)程：如圖所表示(5)在誘導(dǎo)劑作用下形成雜種細(xì)胞有3種（AA型、BB型、AB型），可用選擇培養(yǎng)基篩選出AB型雜種細(xì)胞。（6）植物體細(xì)胞雜交技術(shù)完成標(biāo)志：取得雜種植物(7)雜種植物特征：具備兩種植物遺傳性狀。原因是雜種植物中含有兩種植物遺傳物質(zhì)。植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第25頁(yè)雜種植株融合原生質(zhì)體AB再生出細(xì)胞壁脫分化愈傷組織再分化1、過(guò)程植物細(xì)胞融合植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體A雜種細(xì)胞AB去壁去壁人工誘導(dǎo)植物細(xì)胞B三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)——無(wú)性繁殖植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第26頁(yè)2、概念

將不一樣種植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新植物體技術(shù)。4、意義：5、未處理問題：未能讓雜種植物按照人們需要表現(xiàn)出親代優(yōu)良性狀，如蕃茄——馬鈴薯。（1）克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙（2）擴(kuò)大基因重組范圍3、原理：細(xì)胞膜含有一定流動(dòng)性和細(xì)胞全能性三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)——無(wú)性繁殖植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第27頁(yè)1.為何“番茄—馬鈴薯”超級(jí)雜種植株沒有如科學(xué)家所想像那樣，地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯？主要原因是：細(xì)胞中基因選擇性表示結(jié)果。生物基因表示不是孤立，它們之間是相互調(diào)控、相互影響，所以馬鈴薯—番茄雜交植株細(xì)胞中即使具備兩個(gè)物種遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)表示受到相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中遺傳物質(zhì)一樣有序表示，雜交植株不能地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然了。書本38頁(yè)思索與討論植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第28頁(yè)嫁接取得番茄－馬鈴薯植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第29頁(yè)1、相關(guān)全能性表述中，不正確是（）Ａ．受精卵在自然條件下能使后代細(xì)胞形成完整個(gè)體，所以全能性最高Ｂ．生物體內(nèi)細(xì)胞因?yàn)榉只苄圆荒鼙硎荆茫鸭?xì)胞和受精卵一樣，細(xì)胞未分化，全能性很高Ｄ．在一定條件下,植物細(xì)胞離體培養(yǎng)能表現(xiàn)出全能性C反饋練習(xí)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第30頁(yè)2、以下相關(guān)細(xì)胞全能性含義敘述，正確是：A、每個(gè)生物體內(nèi)全部細(xì)胞都含有相同功效B、生物體內(nèi)任何一個(gè)細(xì)胞能夠完成該個(gè)體全部功效C、生物體每一個(gè)活細(xì)胞都含有發(fā)育成完整個(gè)體潛能D、生物體每個(gè)細(xì)胞都經(jīng)過(guò)產(chǎn)生、分裂、分化、生長(zhǎng)、衰老、死亡全過(guò)程C植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第31頁(yè)3.以下屬于組織培養(yǎng)是：（）A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株B.芽發(fā)育成枝條C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)D.未受精卵發(fā)育成雄蜂A想一想：判斷全能性標(biāo)志是什么？植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第32頁(yè)4、在離體植物器官、組織或細(xì)胞脫分化形成愈傷組織過(guò)程中，以下哪一項(xiàng)條件是不需要？

A、適宜營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)B、適宜溫度

C、消毒滅菌D、適宜濃度生長(zhǎng)激素D植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第33頁(yè)5、植物組織培養(yǎng)過(guò)程中脫分化是指（）A．植物體分生組織經(jīng)過(guò)細(xì)胞分裂產(chǎn)生新細(xì)胞B．未成熟種子經(jīng)過(guò)處理培育出幼苗過(guò)程C．植物器官、組織或細(xì)胞，經(jīng)過(guò)離體培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織過(guò)程D.取植物枝芽培育成一株新植物過(guò)程C植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第34頁(yè)6、植物學(xué)家將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞分離出來(lái)，將單個(gè)細(xì)胞放入特定培養(yǎng)基中培養(yǎng)，取得了許多完整植株，這些植株特點(diǎn)是（）A．彼此性狀極為相同B．都是單倍體植株C．植株變異頻率較高 D．都是純合體植株A植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第35頁(yè)同一株綠色開花植物不一樣部位細(xì)胞，經(jīng)組織培養(yǎng)取得植株基因型一定相同嗎？全部花粉細(xì)胞形成植株基因型一定相同嗎？全部體細(xì)胞形成植株基因型一定相同嗎？不一定，花粉作為外植體發(fā)育成單倍體，體細(xì)胞作為外植體發(fā)育成二倍體。因?yàn)榛ǚ刍蛐筒灰欢ㄏ嗤?，所以全部花粉?xì)胞形成植株基因型不一定相同；因?yàn)槿矿w細(xì)胞基因型相同，所以全部體細(xì)胞形成植株基因型相同。想一想？植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第36頁(yè)6、某株名貴花卉用種子繁殖會(huì)發(fā)生性狀分離。為了預(yù)防性狀分離并快速繁殖，能夠利用該植物一部分器官或組織進(jìn)行離體培養(yǎng)，發(fā)育出完整植株。進(jìn)行離體培養(yǎng)時(shí)不應(yīng)采取該植株（）A、莖尖B、子房壁C、葉片D、花粉粒D植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題知識(shí)專家講座第37頁(yè)下列圖是植物組織培養(yǎng)簡(jiǎn)略表示。據(jù)此回答：

脫分化

再分化

①——→②——→③——→④（1）①表示

，它能被培