21植物細(xì)胞工程課件3

1、細(xì)胞工程簡(jiǎn)介細(xì)胞工程簡(jiǎn)介 (一）一）（一）（一） 細(xì)胞的全能性細(xì)胞的全能性1、定義、定義： 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。 2、原理：、原理： 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，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。 3、差異：、差異： （1 1） 受精卵的全能性受精卵的全能性最高最高 （2 2） 受精卵分化后的

2、細(xì)胞中，體細(xì)胞受精卵分化后的細(xì)胞中，體細(xì)胞的全能性比生殖細(xì)胞的的全能性比生殖細(xì)胞的低。低。 植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全能性5、例題辨析：、例題辨析： 下列有關(guān)細(xì)胞全能性的含義，正確的是：下列有關(guān)細(xì)胞全能性的含義，正確的是：a、每個(gè)生物體內(nèi)的所有細(xì)胞都具有相同的功能、每個(gè)生物體內(nèi)的所有細(xì)胞都具有相同的功能 b、生物體內(nèi)的任何一個(gè)細(xì)胞可以完成該個(gè)體的全、生物體內(nèi)的任何一個(gè)細(xì)胞可以完成該個(gè)體的全部功能部功能 c、生物體的每一個(gè)活細(xì)胞都具有發(fā)育成完整個(gè)體、生物體的每一個(gè)活細(xì)胞都具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能的潛能 d、 生物體的每個(gè)細(xì)胞都經(jīng)過(guò)產(chǎn)生、分裂、分化、生物體的每個(gè)細(xì)胞都經(jīng)過(guò)產(chǎn)生、分裂、分化、生長(zhǎng)、

3、衰老、死亡的全過(guò)程生長(zhǎng)、衰老、死亡的全過(guò)程 在生物體內(nèi)，細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)出全能性，而在生物體內(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)椋菏欠只癁椴煌慕M織、器官，是因?yàn)椋?a、細(xì)胞喪失了全能性、細(xì)胞喪失了全能性 b、基因的表達(dá)有選擇性、基因的表達(dá)有選擇性 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、在個(gè)體發(fā)育的不同時(shí)期，細(xì)胞內(nèi)的基因發(fā)生、在個(gè)體發(fā)育的不同時(shí)期，細(xì)胞內(nèi)的基因發(fā)生了變化了變化 schwann schwann在在1839 1839 年明確的指出：年明確的指出：“如果具如果具有與有機(jī)體內(nèi)一樣的條件時(shí)，每個(gè)細(xì)胞應(yīng)該可有與有機(jī)體內(nèi)一樣的條件時(shí)，每個(gè)細(xì)胞應(yīng)該

4、可以獨(dú)立生活和發(fā)展以獨(dú)立生活和發(fā)展”。 德國(guó)著名植物學(xué)家德國(guó)著名植物學(xué)家g.haberlandtg.haberlandt在細(xì)胞學(xué)在細(xì)胞學(xué)說(shuō)的基礎(chǔ)上于說(shuō)的基礎(chǔ)上于19021902年提出了細(xì)胞全能性學(xué)說(shuō)。年提出了細(xì)胞全能性學(xué)說(shuō)。他認(rèn)為，高等植物的組織、器官可以不斷分割，他認(rèn)為，高等植物的組織、器官可以不斷分割，直到單個(gè)細(xì)胞。如果每個(gè)細(xì)胞都有植物個(gè)體一直到單個(gè)細(xì)胞。如果每個(gè)細(xì)胞都有植物個(gè)體一樣的性質(zhì)和能力，那么，可以通過(guò)植物細(xì)胞培樣的性質(zhì)和能力，那么，可以通過(guò)植物細(xì)胞培養(yǎng)使單個(gè)細(xì)胞發(fā)育成為一個(gè)新個(gè)體。養(yǎng)使單個(gè)細(xì)胞發(fā)育成為一個(gè)新個(gè)體?？颇咳荚?http:/ 科目3實(shí)際道路考試技巧、視頻教程科目四考試

5、 http:/ 科目四模擬考試題 c1科目四仿真考試植物組織培養(yǎng)的發(fā)展簡(jiǎn)史 探索階段探索階段（1919世紀(jì)初世紀(jì)初3030年代中）年代中） 德國(guó)植物生理學(xué)家德國(guó)植物生理學(xué)家haherlandthaherlandt首次進(jìn)行了植物細(xì)胞首次進(jìn)行了植物細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn) 奠基階段奠基階段（30305050年代）年代） 19341934年，年，whitewhite培養(yǎng)番茄離體根尖成功培養(yǎng)番茄離體根尖成功 19391939年，年，gautheretgautheret連續(xù)培養(yǎng)胡蘿卜根形成層首次成連續(xù)培養(yǎng)胡蘿卜根形成層首次成功功 white:white:煙草種間雜種的瘤組織進(jìn)行組培煙草種間雜種的瘤組織進(jìn)行組

6、培 nobecourtnobecourt：胡蘿卜進(jìn)行組培：胡蘿卜進(jìn)行組培 以上三人是植物組織培養(yǎng)的奠基人以上三人是植物組織培養(yǎng)的奠基人 迅速發(fā)展階段迅速發(fā)展階段（6060年代后）年代后） 原生質(zhì)體，花藥，快繁技術(shù)迅速發(fā)展原生質(zhì)體，花藥，快繁技術(shù)迅速發(fā)展 科學(xué)研究表明，處于離體狀態(tài)的植物活科學(xué)研究表明，處于離體狀態(tài)的植物活細(xì)胞，在一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條細(xì)胞，在一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件的作用下，就可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完件的作用下，就可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整的植株。人工條件下實(shí)現(xiàn)的這一過(guò)程，就是整的植株。人工條件下實(shí)現(xiàn)的這一過(guò)程，就是植物組織培養(yǎng)。植物組織培養(yǎng)。 1958

7、 1958年年stewardsteward和和reinertreinert用胡蘿卜根的用胡蘿卜根的愈傷組織誘導(dǎo)成了體細(xì)胞胚，并進(jìn)而獲得了愈傷組織誘導(dǎo)成了體細(xì)胞胚，并進(jìn)而獲得了完整植株。完整植株。 植物組織培養(yǎng)的發(fā)展簡(jiǎn)史植物組織培養(yǎng)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、愈傷組織細(xì)胞離體、一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、細(xì)胞離體、一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件激素和其他外界條件必要條件：必要條件：植物組織培養(yǎng) 外植體：從活植物體上切下進(jìn)行培養(yǎng)的那外植體：從活植物體上切下進(jìn)行培養(yǎng)的那部分組織或器官部分組織或器官 1 1）外植體滅菌消毒（根尖、莖、芽、嫩）外植體滅菌消毒（根尖、莖

8、、芽、嫩葉、種子、花粉等）葉、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）用消毒過(guò)的器械將外植體置于培養(yǎng)皿上上 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，外植體經(jīng)過(guò)一段時(shí)間在培養(yǎng)基上生長(zhǎng)后，會(huì)形成愈傷組織會(huì)形成愈傷組織切取接種植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基 定義：含有一定營(yíng)養(yǎng)成分，供組織培養(yǎng)植物定義：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)生長(zhǎng)的基質(zhì) 無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分：無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分：c

9、 c，h h，o o大量元素及部分微量大量元素及部分微量元素元素 有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分 含含n n物質(zhì)：包括維生素和氨基酸物質(zhì)：包括維生素和氨基酸 碳源：碳源：2%2%5%5%的蔗糖的蔗糖 瓊脂：起支持作用瓊脂：起支持作用 生長(zhǎng)激素：生長(zhǎng)素，細(xì)胞分裂素和赤霉素生長(zhǎng)激素：生長(zhǎng)素，細(xì)胞分裂素和赤霉素 phph值：值：5.05.06.06.0愈傷組織的形成 愈傷組織：在人工培愈傷組織：在人工培養(yǎng)基上由外植體長(zhǎng)出養(yǎng)基上由外植體長(zhǎng)出來(lái)的一團(tuán)無(wú)序生長(zhǎng)的來(lái)的一團(tuán)無(wú)序生長(zhǎng)的薄壁細(xì)胞（細(xì)胞排列薄壁細(xì)胞（細(xì)胞排列疏松、無(wú)規(guī)則）。疏松、無(wú)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)室移栽經(jīng)過(guò)煉經(jīng)過(guò)煉苗

10、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)行大規(guī)模栽培模栽培試管苗大規(guī)模培養(yǎng)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根、芽根、芽植物體植物體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。2、植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用：、植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用： （1）試管苗的快速繁殖）試管苗的快速繁殖（2）無(wú)病毒植物的培

11、育）無(wú)病毒植物的培育（3）提取原料）提取原料（4）人工種子）人工種子（5）轉(zhuǎn)基因植物的培育）轉(zhuǎn)基因植物的培育（二）（二） 植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) 植物組織培養(yǎng) 現(xiàn)在已有胡蘿卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、現(xiàn)在已有胡蘿卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、玉米、水稻、橡膠等幾十種植物的人工種子試種成玉米、水稻、橡膠等幾十種植物的人工種子試種成功，但由于成本較高，中國(guó)尚未應(yīng)用于生產(chǎn)。功，但由于成本較高，中國(guó)尚未應(yīng)用于生產(chǎn)。人工種子 用人工種皮包用人工種皮包被體細(xì)胞胚，被體細(xì)胞胚，可以制造人工可以制造人工種子種子 人工種皮：藻人工種皮：藻酸鈉酸鈉 解決有些植物解決有些植物結(jié)子困難、發(fā)結(jié)子困難、發(fā)芽率低、繁殖芽率

12、低、繁殖困難等問(wèn)題困難等問(wèn)題制作過(guò)程制作過(guò)程體細(xì)胞胚與體細(xì)胞胚與藻酸鈉混合藻酸鈉混合后，滴入到后，滴入到硝酸鈣或硝酸鈣或caclcacl2 2中，中，2 2分鐘后，分鐘后，表面聚合，表面聚合，形成人工種形成人工種子子植物組織培養(yǎng)形成的愈傷組織進(jìn)行培養(yǎng)，植物組織培養(yǎng)形成的愈傷組織進(jìn)行培養(yǎng)， 又可又可以分化形成根、芽等器官，這一過(guò)程稱(chēng)為：以分化形成根、芽等器官，這一過(guò)程稱(chēng)為： a、脫分化、脫分化 b、去分化、去分化 c、再分化、再分化 d、脫分化或去分化、脫分化或去分化下列不能作為植物組織培養(yǎng)的材料是：下列不能作為植物組織培養(yǎng)的材料是：a、秋海棠的葉、秋海棠的葉 b、馬鈴薯的塊莖、馬鈴薯的塊莖c、

13、成熟的花粉、成熟的花粉 d、木質(zhì)部中的導(dǎo)管細(xì)胞、木質(zhì)部中的導(dǎo)管細(xì)胞 1972 1972年卡爾森等通過(guò)兩個(gè)煙草品種之間年卡爾森等通過(guò)兩個(gè)煙草品種之間原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個(gè)體細(xì)胞雜種原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個(gè)體細(xì)胞雜種。19781978年梅爾徹斯年梅爾徹斯(melchers)(melchers)等首次獲得等首次獲得了番茄和馬鈴薯的屬間體細(xì)胞雜種了番茄和馬鈴薯的屬間體細(xì)胞雜種“potamato“potamato”。 目前，已得到栽培煙草與野生煙草、栽培目前，已得到栽培煙草與野生煙草、栽培大豆與野生大豆、秈稻與野生稻、秈稻與粳稻、大豆與野生大豆、秈稻與野生稻、秈稻與粳稻、小麥與鵝冠草等細(xì)胞雜種

14、及其后代，獲得了有小麥與鵝冠草等細(xì)胞雜種及其后代，獲得了有價(jià)值的新品系或育種上有用的新材料。價(jià)值的新品系或育種上有用的新材料。 （三）（三） 植物體細(xì)胞雜交植物體細(xì)胞雜交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。新的植物體的方法。 2 2、優(yōu)勢(shì)：、優(yōu)勢(shì)：（與有性雜與有性雜交方法比較）交方法比較） 打破了不同種生物間的生殖隔離限制，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大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍。圍。植物體細(xì)胞雜交植物體細(xì)胞雜交(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物體細(xì)胞雜交植物體細(xì)胞雜交植物植物a a細(xì)胞細(xì)胞植物植物b b細(xì)胞細(xì)胞去壁去壁原生質(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)體融合融合體融合體再生壁再生壁雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂愈傷組織愈傷組織雜種植株雜種植株去壁的常用方法：去壁的常用方法：酶解法（纖維素酶、果膠酶等）酶解法（纖維素酶、果膠酶等） 原生質(zhì)體融合方法原生質(zhì)體融合方法：物理法：離心、振動(dòng)、電刺激等物理法：離心、振動(dòng)、電刺激等 化學(xué)法：聚乙二醇（化學(xué)法：聚乙二醇（pegpeg） 植物體細(xì)胞雜交植物體細(xì)胞雜交植物體細(xì)胞雜交尚未解決的問(wèn)題有：植物體