植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座

專題2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)原理和方法,經(jīng)過

水平或

水平上操作，按照人們意愿來改變細胞內(nèi)遺傳物質(zhì)或取得細胞產(chǎn)品一門綜合科學(xué)技術(shù)。細胞細胞器植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第1頁應(yīng)用原理和方法研究水平研究目標細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)細胞水平或細胞器水平按照人們意愿來改變細胞內(nèi)遺傳物質(zhì)或取得細胞產(chǎn)品概念：按操作對象分植物細胞工程動物細胞工程植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第2頁理論基礎(chǔ)植物細胞工程植物組織培養(yǎng)（最基本）植物體細胞雜交植物細胞全能性基本技術(shù)植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第3頁大多數(shù)植物都是由受精卵（有性生殖）發(fā)育而來，那么由植物體細胞如葉子、花瓣，甚至一粒花粉能發(fā)育成一棵完整植株嗎？為何？應(yīng)該怎樣操作？植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第4頁一、細胞全能性含有某種生物全部遺傳信息任何一個細胞,都含有發(fā)育成完整生物體潛能,即每個細胞都含有全能性。A、植物細胞>動物細胞B、受精卵>生殖細胞>體細胞;C、幼嫩組織細胞＞成熟組織細胞1、概念：2、細胞全能性大小:規(guī)律：發(fā)育時間越早，細胞全能性越高，分裂能力越強，分化程度越低。植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第5頁4、生物體內(nèi)細胞并沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不一樣組織器官原因：3、細胞含有全能性原因:生物體每一個細胞都含有該物種個體生長發(fā)育所需要全套基因。.細胞中基因在特定時間和空間條件下選擇性表示結(jié)果。植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第6頁

怎樣才能由一塊組織經(jīng)過培養(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)菊花植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第7頁1.概念：

植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制條件下，將離體植物器官、組織、細胞，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)——（無性繁殖）2.原理：植物體細胞含有全能性植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第8頁3、過程：離體植物組織、器官或細胞（外植體，消毒）脫分化無菌接種、誘導(dǎo)（一定營養(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)——（無性繁殖）（含有不一樣激素分化培養(yǎng)基，需光）植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第9頁（1）愈傷組織：

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

（需光，自養(yǎng)需氧型）

植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第11頁（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。生長素用量細胞分裂素用量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）植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第12頁比較內(nèi)容脫分化再分化過程外植體愈傷組織愈傷組織幼苗形成體特點排列疏松、高度液泡化簿壁細胞有根、芽需要條件a.離體、無菌操作；b.適宜營養(yǎng)；c.生長素/細胞分裂素百分比適中d.避光a.離體、無菌操作；b.適宜營養(yǎng)c.生長素/細胞分裂素百分比或主或低誘導(dǎo)生根或生芽d.光照（5）兩個階段：脫分化和再分化植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第13頁4、植物細胞表現(xiàn)出全能性條件：離體（前提）一定營養(yǎng)物質(zhì)（蔗糖、水和無機機鹽等）、植物激素（細胞分裂素、生長素）。適宜溫度、pH、無菌、光照控制等外界條件植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第14頁試管苗大規(guī)模培養(yǎng)植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第15頁1、在組織培養(yǎng)試驗中，為何要強調(diào)所用器械滅菌和試驗人員無菌操作？

無菌技術(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，會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)和空間，并產(chǎn)生代謝廢物毒害培養(yǎng)物。討論(P35)植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第16頁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？因為這部分輕易誘導(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旺盛幼嫩組織（全能性高、分裂能力強、分化程度低），易誘導(dǎo)脫分化和再分化。植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第17頁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)過程（離體,已分化組織或細胞）幼芽或幼根？條件？優(yōu)點？特點？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、無菌環(huán)境。②適宜營養(yǎng)和植物激素高度液泡化、排列疏松、無規(guī)則薄壁細胞。無葉綠體。分化程度低去分化較易植物激素：生長素、細胞分裂素小結(jié)：理論基礎(chǔ)：細胞全能性植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第18頁知識拓展

當(dāng)細胞分裂素和生長素共同使用時，能刺激愈傷組織形成，而經(jīng)過調(diào)整二者濃度比，就能夠調(diào)控植物細胞培養(yǎng)過程中芽和根形成，稱為“激素杠桿”。詳細內(nèi)容詳見P42拓展視野生長素細胞分裂素根愈傷組織芽植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第19頁三、植物體細胞雜交技術(shù)：重點了解不能存在生殖隔離嘗試用這兩種植物體細胞進行雜交這幅番茄—馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實現(xiàn)嗎？為何？植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第20頁蕃茄馬鈴薯三、植物體細胞雜交技術(shù)：番茄------馬鈴薯植株植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第21頁1．你認為兩個來自不一樣植物體細胞完成融合，碰到第一個障礙是什么？

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

原生質(zhì)體4．為何兩個原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細胞膜什么特征相關(guān)？(細胞融合基礎(chǔ))請思索：細胞膜含有一定流動性植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第22頁7．怎樣將雜種細胞培育成雜種植株？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、電激等PEG植物組織培育技術(shù)6．原生質(zhì)體融合標志是什么？產(chǎn)生新細胞壁8．植物體細胞雜交技術(shù)完成標志是什么？取得雜種植株9、植物體細胞雜交原理是什么？細胞膜流動性、植物細胞全能性植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第23頁三、植物體細胞雜交技術(shù)（無性繁殖）1.過程：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、電刺激化學(xué)法：PEG細胞膜含有一定流動性產(chǎn)生新細胞壁AB脫分化再分化植物組織培養(yǎng)植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第24頁AB三、植物體細胞雜交技術(shù)（無性繁殖）脫分化再分化植物組織培養(yǎng)1.過程：如圖所表示(5)在誘導(dǎo)劑作用下形成雜種細胞有3種（AA型、BB型、AB型），可用選擇培養(yǎng)基篩選出AB型雜種細胞。（6）植物體細胞雜交技術(shù)完成標志：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)。植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第25頁雜種植株融合原生質(zhì)體AB再生出細胞壁脫分化愈傷組織再分化1、過程植物細胞融合植物組織培養(yǎng)植物細胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體A雜種細胞AB去壁去壁人工誘導(dǎo)植物細胞B三、植物體細胞雜交技術(shù)——無性繁殖植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第26頁2、概念

將不一樣種植物體細胞，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）克服遠緣雜交不親和障礙（2）擴大基因重組范圍3、原理：細胞膜含有一定流動性和細胞全能性三、植物體細胞雜交技術(shù)——無性繁殖植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第27頁1.為何“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想像那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？主要原因是：細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—番茄雜交植株細胞中即使具備兩個物種遺傳物質(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番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然了。書本38頁思索與討論植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第28頁嫁接取得番茄－馬鈴薯植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第29頁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胞形成完整個體，所以全能性最高Ｂ．生物體內(nèi)細胞因為分化全能性不能表示Ｃ．卵細胞和受精卵一樣，細胞未分化，全能性很高Ｄ．在一定條件下,植物細胞離體培養(yǎng)能表現(xiàn)出全能性C反饋練習(xí)植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第30頁2、以下相關(guān)細胞全能性含義敘述，正確是：A、每個生物體內(nèi)全部細胞都含有相同功效B、生物體內(nèi)任何一個細胞能夠完成該個體全部功效C、生物體每一個活細胞都含有發(fā)育成完整個體潛能D、生物體每個細胞都經(jīng)過產(chǎn)生、分裂、分化、生長、衰老、死亡全過程C植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第31頁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：判斷全能性標志是什么？植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第32頁4、在離體植物器官、組織或細胞脫分化形成愈傷組織過程中，以下哪一項條件是不需要？

A、適宜營養(yǎng)物質(zhì)B、適宜溫度

C、消毒滅菌D、適宜濃度生長激素D植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第33頁5、植物組織培養(yǎng)過程中脫分化是指（）A．植物體分生組織經(jīng)過細胞分裂產(chǎn)生新細胞B．未成熟種子經(jīng)過處理培育出幼苗過程C．植物器官、組織或細胞，經(jīng)過離體培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織過程D.取植物枝芽培育成一株新植物過程C植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第34頁6、植物學(xué)家將胡蘿卜韌皮部細胞分離出來，將單個細胞放入特定培養(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植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第35頁同一株綠色開花植物不一樣部位細胞，經(jīng)組織培養(yǎng)取得植株基因型一定相同嗎？全部花粉細胞形成植株基因型一定相同嗎？全部體細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，體細胞作為外植體發(fā)育成二倍體。因為花粉基因型不一定相同，所以全部花粉細胞形成植株基因型不一定相同；因為全部體細胞基因型相同，所以全部體細胞形成植株基因型相同。想一想？植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第36頁6、某株名貴花卉用種子繁殖會發(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行離體培養(yǎng)，發(fā)育出完整植株。進行離體培養(yǎng)時不應(yīng)采取該植株（）A、莖尖B、子房壁C、葉片D、花粉粒D植物細胞工程的基本技術(shù)專題知識專家講座第37頁下列圖是植物組織培養(yǎng)簡略表示。據(jù)此回答：

脫分化

再分化

①——→②——→③——→④（1）①表示

，它能被培