《2.1.1植物细胞工程的基本技术.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2.1.1植物细胞工程的基本技术.ppt（37页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、专题2 细胞工程,应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人们的意愿来改变细胞内遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。,细胞工程：,细胞工程,应用的原理和方法,细胞生物学和分子生物学,细胞整体水平或细胞器水平,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品,概念,分类,植物细胞工程xxk,研究的目的,研究的水平,动物细胞工程xxk,前者:是细胞水平或细胞器水平上生物技术, 后者:是分子水平上的生物技术。,克隆多利羊技术是 水平上的技术， 培育抗虫棉是 水平上的技术。,细胞工程与基因工程比较,细胞,分子,思考:,科技探索之路,能否培育成完整的植株呢？
2、,科技探索之路,1902(德国)哈伯兰特：细胞全能性,1937(美国)怀特：烟草茎段形成层植株,1958(美国)斯图尔德：胡萝卜根胡萝卜,1965 沃索：烟草单细胞植株,1970 斯图尔德：悬浮培养单细胞植株,20世纪70年代 克隆,1907(美国)哈里森：淋巴液 蝌蚪的神经元细胞,20世纪60年代(中国)童第周：鱼类细胞核移植,1975(英国)米尔斯坦和 (德国)科勒：单克隆抗体技术,1996年7月(英国)克隆羊多利诞生,科技探索之路,2.1植物细胞工程,2.1.1植物细胞工程的基本技术,离体的植物组织、器官或细胞,已分化的细胞，经诱导失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。,植物组
3、织培养过程,一定的营养物质、 激素,含不同激素的 分化培养基,原理：,细胞的全能性：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。,发育过程没有表现全能性,在特定时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择性的表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官。,全能性大小比较： （1）受精卵(全能性最高)生殖细胞(也具有较高的全能性)体细胞(全能性较低)。 （2）未分化或分化程度低的体细胞分化程度高的体细胞，增殖的细胞不增殖的细胞。 （3）植物细胞动物细胞 （4）随着细胞分化程度不断提高，细胞的全能性逐渐减小。,例1.有关全能性的叙述，不正确的是（ ） A受精卵在自然条件下能
4、使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高 B生物体内细胞由于分化，全能性不能表达 C卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高xxk D植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性xxk,C,例2.在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为 ( ) A基因的表达有选择性 B不同的细胞内基因不完全相同 C细胞丧失了全能性 D在个体发育的不同时期，细胞内的基因 发生了变化,A,胡萝卜的植物组织培养：P34,切取形成层,接种到诱导培养基,愈伤组织,试管苗的形成,移栽,脱分化,再分化,接种到分化培养基,外植体,1.在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
5、,提示：植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。,2.在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株？,提示：胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。,3.为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养 （暗培养）？,暗培
6、养有利于细胞的脱分化，产生愈伤组织，在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。,4.请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。,植物材料 （消毒）,愈伤组织,再分化,诱导,试管苗,移栽到大田,培养成正常植株,学科网,植物组织培养中脱分化与再分化过程的比较,植物激素在植物组织培养中的作用,记忆口诀：生根分芽,特别提醒： (1)植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具都必须严格灭菌，接种过程要进行严格的无菌操作。 (2)脱分化培养愈伤组织时要避光(如果此时进行光照，容易分化产生维管组织，不利于产生大量的愈伤组织)，但再分化过程要有光照，这样有利于诱导形成叶绿素
7、。,植物组织培养： 1、概念,2、理论基础：,3、细胞表现全能性的条件 （1）离体状态 （2）无菌操作 （3）适宜物质的诱导和调节（植物激素主要是生长素和细胞分裂素） （4）种类齐全、比例适合的营养物质 （5）适宜的外界条件（温度、pH、光照等）,例3.下列属于组织培养的是 ( ) A.花粉培养成单倍体植株 B.芽发育成枝条 C.根尖分生区发育成成熟区 D.未受精的卵发育成植株 例4.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的( ) A.消毒灭菌 B.适宜的温度 C.充足的光照 D.适宜的养料和激素,A,C,例5.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要
8、（ ） A.具有完整细胞核的细胞 B.离体状态 C.导入外源基因 D.一定的营养物质和激素,C,番茄与马铃薯同属茄科植物，但不是同属植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。马铃薯块茎生长在土壤中。 人们曾经有这样一个梦想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆。 这个梦想可能实现吗？,一个梦想?,因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。,于是，科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。,二、植物体细胞杂交技术,这幅番茄马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？,理想图,1你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的
9、第一个障碍是什么？ 2有没有一种温和的去壁方法呢？ 3为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？ 4如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？ 5如何将杂种细胞培育成杂种植株？,P36请思考：,杂种植株,融合的原生质体AB,再生出细胞壁,脱分化,愈伤组织,再分化,1、过程：,植物细胞融合,植物组织培养,植物细胞A,原生质体B,原生质体A,杂种细胞AB,去 壁,去 壁,人 工 诱 导,方法？,促进融合的方法？,融合完成的 标志,植物细胞B,二、植物体细胞杂交技术,酶解法 （纤维素酶 和果胶酶）,物理法：离心、振动、电激等 化学法：聚乙二醇（PEG),1你认为两个来自不
10、同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？ 2有没有一种温和的去壁方法呢？ 3为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？ 4如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？ 5如何将杂种细胞培育成杂种植株？,P36请思考：,细胞壁阻碍细胞间杂交,酶解法,细胞膜的流动性,对杂种细胞进行筛选,植物组织培养,特别提醒： 1.植物体细胞杂交技术包括植物细胞融合和植物组织培养两个过程。 2.植物体细胞杂交的原理 植物细胞融合：细胞膜的流动性 植物组织培养：细胞的全能性 3.植物细胞融合成功的标志是杂种细胞再生出细胞壁，植物体细胞杂交技术完成的标志是获得杂种植株。 4.从生殖类
11、型上看，植物体细胞杂交技术没有有性生殖细胞的形成和结合，应属于无性生殖，变异类型应是染色体数目的变异。（举例说明）,2、植物体细胞杂交概念,将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。,3、意义,克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍，取得了巨大的突破，可以定向改造生物性状。 实例：番茄马铃薯、白菜甘蓝等种间杂种。,4、未能解决的问题： 未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的 优良性状。,例6.植物体细胞融合完成的标志是 ( ) A产生新的细胞壁 B细胞膜发生融合 C细胞质发生融合 D细胞核发生融合 例7.用不同种植物的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程
12、。该过程是指 ( ) A不同植物的精子和卵细胞的融合 B不同植物的原生质体的融合 C完整的两个体细胞的融合 D植物花粉细胞的两两融合,A,B,所采用技术的理论基础,植物细胞工程,通常采用的技术手段,植物组织培养,植物体细胞杂交,植物细胞的全能性,小结：,完,1.为什么“番茄马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？,主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，马铃薯番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，所以杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯。,P38思考与探究,2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。,