植物細胞工程的基本技術(shù)(新)

1、項目項目基因工程基因工程蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程操作起點操作起點操作核心操作核心過程過程目標(biāo)目標(biāo)結(jié)果結(jié)果聯(lián)系聯(lián)系目的基因目的基因預(yù)期的蛋白質(zhì)功能預(yù)期的蛋白質(zhì)功能基因表達載體基因表達載體基因基因獲取目的基因獲取目的基因構(gòu)建表達載體構(gòu)建表達載體導(dǎo)入受體細胞導(dǎo)入受體細胞目的基因的檢測與表達目的基因的檢測與表達預(yù)期蛋白質(zhì)功能預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列推測氨基酸序列推測核苷酸序列推測核苷酸序列合成合成DNA 表達出蛋白質(zhì)表達出蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，定向改造生物的遺傳特性，獲得人類所需的生物類型或獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品生物產(chǎn)品定向改造或生產(chǎn)人定向改造或生產(chǎn)人類所

2、需的蛋白質(zhì)類所需的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上,延伸出來的第延伸出來的第二代基因工程。因為對現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造二代基因工程。因為對現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，必須通過基因的修飾或基因的合成新的蛋白質(zhì)，必須通過基因的修飾或基因的合成。生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)水螅水螅酵母菌酵母菌出芽生殖出芽生殖草莓草莓營養(yǎng)生殖營養(yǎng)生殖 馬鈴薯馬鈴薯落地生根落地生根 無性生殖無性生殖花藥花藥（花粉產(chǎn)生精子）（花粉產(chǎn)生精子）（內(nèi)有卵細胞）（內(nèi)有卵細胞）有有性性生生殖殖 受精卵受精卵胚胎胚胎幼兒幼兒老年老

3、年精子精子卵細胞卵細胞有有性性生生殖殖 19961996年年7 7月月5 5日日, ,世界上第一只體細胞克隆世界上第一只體細胞克隆動物動物-克隆羊克隆羊多利多利誕生于英國。誕生于英國。這樣的生物技術(shù)屬于什么生殖方式？何種生物工程？這樣的生物技術(shù)屬于什么生殖方式？何種生物工程？通過某種工程學(xué)手段，在細胞整通過某種工程學(xué)手段，在細胞整體水平或細胞器水平上，按照人體水平或細胞器水平上，按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。是應(yīng)用于細胞生物學(xué)和學(xué)技術(shù)。是應(yīng)用于細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法。分子生物學(xué)的原理和方

4、法。 通過對通過對DNA分子人工分子人工 “剪剪切切”和和“拼接拼接”，對生物的，對生物的基因進行重新組合，然后導(dǎo)基因進行重新組合，然后導(dǎo)入受體細胞使重組基因表達入受體細胞使重組基因表達，產(chǎn)生所需的基因產(chǎn)物。，產(chǎn)生所需的基因產(chǎn)物。 基因工程基因工程細胞工程細胞工程共同點：都是改變細胞內(nèi)的共同點：都是改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)。不同點：不同點：后者后者是是細細胞胞水平或水平或細細胞器胞器水平上生物技水平上生物技術(shù)術(shù), ,前者前者是是分子分子水平上的生物技水平上的生物技術(shù)術(shù)。 ?？寺《嗬蜓蚣夹g(shù)是克隆多莉羊技術(shù)是 水平上的技術(shù)，水平上的技術(shù)，培育抗蟲棉是培育抗蟲棉是 水平上的技術(shù)。水平上的技術(shù)。細

5、胞工程與基因工程相比：細胞工程與基因工程相比：細胞細胞分子分子思考思考: :組織培養(yǎng)組織培養(yǎng)體細胞雜交體細胞雜交動物細胞工程動物細胞工程單克隆抗體單克隆抗體細胞融合細胞融合細胞培養(yǎng)細胞培養(yǎng)胚胎移植胚胎移植核核 移移 植植植物細胞工程植物細胞工程根據(jù)操作對象的不同，細胞工程可分為根據(jù)操作對象的不同，細胞工程可分為細細胞胞工工程程應(yīng)用的原理和方法應(yīng)用的原理和方法細胞生物學(xué)和細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)分子生物學(xué)細胞整體或細胞器水平細胞整體或細胞器水平按意愿改變細胞的遺傳按意愿改變細胞的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品概念概念分類分類植物細胞工程植物細胞工程理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ) 細胞的全能性細胞的全能

6、性研究的目的研究的目的研究的水平研究的水平動物細胞工程動物細胞工程技術(shù)分類技術(shù)分類細胞融合技術(shù)、細胞拆合技術(shù)、染細胞融合技術(shù)、細胞拆合技術(shù)、染色體導(dǎo)入技術(shù)、基因轉(zhuǎn)移技術(shù)、胚色體導(dǎo)入技術(shù)、基因轉(zhuǎn)移技術(shù)、胚胎移植技術(shù)、細胞與組織培養(yǎng)技術(shù)胎移植技術(shù)、細胞與組織培養(yǎng)技術(shù)1902年，德國科學(xué)家哈伯蘭特年，德國科學(xué)家哈伯蘭特提出了細胞全能性的理論。提出了細胞全能性的理論。1937年，美國科學(xué)家懷特用煙年，美國科學(xué)家懷特用煙草莖段形成層作材料，在試管草莖段形成層作材料，在試管中培養(yǎng)出了煙草植物。中培養(yǎng)出了煙草植物。植物細胞工程技術(shù)的發(fā)展歷程植物細胞工程技術(shù)的發(fā)展歷程1965年，沃索等在一定成分的培養(yǎng)基上，年

7、，沃索等在一定成分的培養(yǎng)基上，由煙草的單細胞也得到了再生植物。由煙草的單細胞也得到了再生植物。1958年，美國科學(xué)家斯圖爾德年，美國科學(xué)家斯圖爾德等利用胡蘿卜根的組織再次證等利用胡蘿卜根的組織再次證明了植物細胞的全能性。明了植物細胞的全能性。1970年，斯圖爾德用懸浮培養(yǎng)的單個細胞年，斯圖爾德用懸浮培養(yǎng)的單個細胞也培養(yǎng)出了可育的新植物，進一步證明了也培養(yǎng)出了可育的新植物，進一步證明了細胞的全能性。細胞的全能性。20世紀世紀70年代，以植物克隆為代表的細胞年代，以植物克隆為代表的細胞工程誕生。工程誕生。隨后，植物的花藥培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)，以及植物體隨后，植物的花藥培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)，以及植物體細

8、胞雜交技術(shù)得到了確立和發(fā)展，標(biāo)志著植物細胞工細胞雜交技術(shù)得到了確立和發(fā)展，標(biāo)志著植物細胞工程技術(shù)進入了高速發(fā)展的階段。程技術(shù)進入了高速發(fā)展的階段。動物細胞工程技術(shù)的發(fā)展歷程動物細胞工程技術(shù)的發(fā)展歷程1907年，美國生物學(xué)家哈里森用一滴淋巴液成功地培年，美國生物學(xué)家哈里森用一滴淋巴液成功地培養(yǎng)了蝌蚪的神經(jīng)元。證明了動物組織體外培養(yǎng)的可能養(yǎng)了蝌蚪的神經(jīng)元。證明了動物組織體外培養(yǎng)的可能性，首創(chuàng)了動物體外組織培養(yǎng)法。性，首創(chuàng)了動物體外組織培養(yǎng)法。我國科學(xué)家童第周，在我國科學(xué)家童第周，在20世紀世紀60年代初就開展了魚類年代初就開展了魚類的細胞核移植，并取得了一些具有國際影響的成果。的細胞核移植，并取得

9、了一些具有國際影響的成果。把黑斑蛙紅細胞的核轉(zhuǎn)移到同種生物的去核卵中，得把黑斑蛙紅細胞的核轉(zhuǎn)移到同種生物的去核卵中，得到了正常發(fā)育的蝌蚪。到了正常發(fā)育的蝌蚪。在植物學(xué)家辛勤探索的同時，各國的動物學(xué)家在動物在植物學(xué)家辛勤探索的同時，各國的動物學(xué)家在動物細胞工程領(lǐng)域也取得了長足的發(fā)展。細胞工程領(lǐng)域也取得了長足的發(fā)展。1975年，英國科學(xué)家米爾斯坦和德年，英國科學(xué)家米爾斯坦和德國科學(xué)家科勒等用產(chǎn)生抗體的單個國科學(xué)家科勒等用產(chǎn)生抗體的單個細胞和腫瘤細胞雜交，創(chuàng)立了單克細胞和腫瘤細胞雜交，創(chuàng)立了單克隆抗體技術(shù)。隆抗體技術(shù)。1996年年7月，世界上第一只克隆羊多月，世界上第一只克隆羊多利在英國誕生。在其后

10、近兩年的時間利在英國誕生。在其后近兩年的時間，克隆牛、克隆鼠也相繼問世。，克隆牛、克隆鼠也相繼問世。多利的一生多利的一生姓名：姓名：多利多利性別：性別：雌雌種族：動物界、脊索門、種族：動物界、脊索門、哺乳綱、哺乳綱、偶蹄目、?？啤⒀騺喛?、綿羊?qū)倥继隳俊⑴？啤⒀騺喛?、綿羊?qū)偕眨荷眨?996年年7月月5日日出生地：出生地：蘇格蘭蘇格蘭基因父親：基因父親：無無基因母親：基因母親：一只芬蘭白綿羊一只芬蘭白綿羊線粒體母親：線粒體母親：一只蘇格蘭黑臉羊一只蘇格蘭黑臉羊生育母親：生育母親：另一只蘇格蘭黑臉羊另一只蘇格蘭黑臉羊進入社交圈時間：進入社交圈時間：1997年年2月月23日日子女：子女：生育生育6

11、名，存活名，存活5名名死亡：死亡：2003年年2月月14日日細胞工程技術(shù)的應(yīng)用細胞工程技術(shù)的應(yīng)用細胞工程在植物方面的應(yīng)用細胞工程在植物方面的應(yīng)用 （1）微繁殖技術(shù)的應(yīng)用）微繁殖技術(shù)的應(yīng)用（2）細胞大量培養(yǎng)與有用次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)）細胞大量培養(yǎng)與有用次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)（3）單倍體技術(shù)的應(yīng)用）單倍體技術(shù)的應(yīng)用（4）原生質(zhì)體培養(yǎng)與體細胞雜交）原生質(zhì)體培養(yǎng)與體細胞雜交細胞胞工程在動物方面的應(yīng)用細胞胞工程在動物方面的應(yīng)用 （1）快速繁殖優(yōu)良、瀕危品種及新品種）快速繁殖優(yōu)良、瀕危品種及新品種（2）利用動殖物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)活性產(chǎn)物、藥品）利用動殖物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)活性產(chǎn)物、藥品（3）供醫(yī)學(xué)器官修復(fù)或移植的組織工程）供

12、醫(yī)學(xué)器官修復(fù)或移植的組織工程（4）轉(zhuǎn)基因動物的生物反應(yīng)器）轉(zhuǎn)基因動物的生物反應(yīng)器 這一切足以表明，細胞工這一切足以表明，細胞工程技術(shù)已經(jīng)進入了高速發(fā)展的階程技術(shù)已經(jīng)進入了高速發(fā)展的階段，成為生物領(lǐng)域中一顆十分耀段，成為生物領(lǐng)域中一顆十分耀眼的明珠。眼的明珠。 近些年來，細胞工程的許近些年來，細胞工程的許多技術(shù)已經(jīng)滲入到我們的日常生多技術(shù)已經(jīng)滲入到我們的日常生活和生產(chǎn)中?；詈蜕a(chǎn)中。植物細胞工程的基本技術(shù)植物細胞工程的基本技術(shù)植物細胞工程的實際應(yīng)用植物細胞工程的實際應(yīng)用動物細胞培養(yǎng)的核移植技術(shù)動物細胞培養(yǎng)的核移植技術(shù)動物細胞融合和單克隆抗體動物細胞融合和單克隆抗體2.1植物細胞工程植物細胞工程2

13、.1.1植物細胞工程的基本技術(shù)植物細胞工程的基本技術(shù)中國十大名花中國十大名花珍稀、名貴珍稀、名貴怎樣快速、大量得到珍怎樣快速、大量得到珍稀品種？稀品種？植物體細胞雜交 1菊花的一個花瓣通過組培可以發(fā)育成菊花的一個花瓣通過組培可以發(fā)育成 完整的植株，說明什么？完整的植株，說明什么？ 2克隆羊克隆羊“多莉多莉”的誕生說明了什么？的誕生說明了什么？ 3什么是細胞的全能性？什么是細胞的全能性？ 4 為什么細胞具有全能性？為什么細胞具有全能性？ 5 菊花體內(nèi)的細胞為什么沒有表現(xiàn)出全菊花體內(nèi)的細胞為什么沒有表現(xiàn)出全 能性，而是分化成不同的組織器官？能性，而是分化成不同的組織器官？思考：思考：我們將帶著這五

14、個問題開始今天的學(xué)習(xí)！我們將帶著這五個問題開始今天的學(xué)習(xí)！全能性：全能性：是指具有某種生物全部遺傳信息的任何是指具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞，都具有發(fā)育成完整個體的潛能。一個細胞，都具有發(fā)育成完整個體的潛能。原因：原因：是生物體的每一個體細胞都含有該物種所是生物體的每一個體細胞都含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)（全套基因）。特有的全套遺傳物質(zhì)（全套基因）。 在理論上，生物的任何一個細胞都具有在理論上，生物的任何一個細胞都具有發(fā)育成完整個體的能力。但是，在生物的個發(fā)育成完整個體的能力。但是，在生物的個體發(fā)育中，細胞并不會表現(xiàn)出全能性，而是體發(fā)育中，細胞并不會表現(xiàn)出全能性，而是分化成各種組

15、織和器官。這是因為在特定的分化成各種組織和器官。這是因為在特定的時間和空間條件下，時間和空間條件下，細胞中的基因會有選擇細胞中的基因會有選擇的轉(zhuǎn)錄翻譯出各種不同的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄翻譯出各種不同的蛋白質(zhì)，從而構(gòu)成，從而構(gòu)成生物體的不同組織和器官。生物體的不同組織和器官。200200多種多種10101414個個 生物體的每一個體細胞都含有該物種所特有生物體的每一個體細胞都含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)（全套基因）。的全套遺傳物質(zhì)（全套基因）。 基因的選擇性表達。基因的選擇性表達。 全能性高則分化程度低。全能性高則分化程度低。全能性最高的是受精全能性最高的是受精卵，還沒有分化，個體發(fā)育其實就是受精卵不斷

16、分卵，還沒有分化，個體發(fā)育其實就是受精卵不斷分裂和分化的過程，越往后細胞的分化程度越高。體裂和分化的過程，越往后細胞的分化程度越高。體細胞是高度分化的細胞，也是全能性最低的細胞。細胞是高度分化的細胞，也是全能性最低的細胞。細胞的全能性與細胞分化程度的關(guān)系：12345再分化再分化(愈傷組織愈傷組織)植植物物組組織織培培養(yǎng)養(yǎng)6脫分化脫分化19581958年，美國科學(xué)家斯圖年，美國科學(xué)家斯圖爾德（爾德（F.C.StewardF.C.Steward）將胡蘿卜韌皮部的一些將胡蘿卜韌皮部的一些細胞進行培養(yǎng)獲得了完細胞進行培養(yǎng)獲得了完整的胡蘿卜新植株。整的胡蘿卜新植株。取外植體取外植體培養(yǎng)器具培養(yǎng)器具接種接

17、種愈傷組織愈傷組織批量培養(yǎng)批量培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)（試管苗的形成）愈傷組織分化形成小植株愈傷組織分化形成小植株試管苗大規(guī)模培養(yǎng)移栽經(jīng)過煉經(jīng)過煉苗的小苗的小苗，可苗，可以和一以和一般植物般植物一樣進一樣進行大規(guī)行大規(guī)模栽培模栽培閱讀培養(yǎng)過程回答下列問題閱讀培養(yǎng)過程回答下列問題：組織培養(yǎng)的實例：組織培養(yǎng)的實例： 胡蘿卜的組織培養(yǎng)胡蘿卜的組織培養(yǎng)1. 1.概括植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖概括植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖切取切取形成層形成層無菌無菌接種接種誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)愈傷組織的形成的形成試管苗的形成試管苗的形成培養(yǎng)室培養(yǎng)室移栽移栽脫分化脫分化再分化再分化避光避光需需光光注意：為什么在組織培養(yǎng)的脫分化過程一

18、定要遮光處理？為什么在組織培養(yǎng)的脫分化過程一定要遮光處理？光會誘導(dǎo)植物細胞產(chǎn)生葉綠體的細胞器，使細胞產(chǎn)生光會誘導(dǎo)植物細胞產(chǎn)生葉綠體的細胞器，使細胞產(chǎn)生分化，而無法脫分化分化，而無法脫分化再分化時卻需要光照呢？再分化時卻需要光照呢？芽發(fā)育成葉，葉肉細胞中葉綠素的合成需要光照芽發(fā)育成葉，葉肉細胞中葉綠素的合成需要光照閱讀培養(yǎng)過程回答下列問題閱讀培養(yǎng)過程回答下列問題：組織培養(yǎng)的實例：組織培養(yǎng)的實例： 胡蘿卜的組織培養(yǎng)胡蘿卜的組織培養(yǎng)3.3.閱讀閱讀P36P36培養(yǎng)基配方培養(yǎng)基配方，分析各成分的用途分析各成分的用途1. 1.概括植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖概括植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖制備外制備外植體切

19、植體切取形成層取形成層無菌無菌接種接種脫分化脫分化培養(yǎng)誘培養(yǎng)誘導(dǎo)組織導(dǎo)組織的形成的形成再分再分化培養(yǎng)化培養(yǎng)試管苗試管苗正常植株正常植株轉(zhuǎn)接轉(zhuǎn)接移栽移栽2.2.在本實驗中，切取胡蘿卜塊時強調(diào)要切取含有在本實驗中，切取胡蘿卜塊時強調(diào)要切取含有形成層形成層部分，原部分，原因是什么？胡蘿卜的其他部分是否也能培育成小植株？因是什么？胡蘿卜的其他部分是否也能培育成小植株？在實際操作中是否還應(yīng)在其基礎(chǔ)上添加其他物質(zhì)？在實際操作中是否還應(yīng)在其基礎(chǔ)上添加其他物質(zhì)？答：形成層細胞具有旺盛的分裂能力，容易誘導(dǎo)形成答：形成層細胞具有旺盛的分裂能力，容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。其他部分的細胞當(dāng)然也能培養(yǎng)成小植株，愈傷組織。其

20、他部分的細胞當(dāng)然也能培養(yǎng)成小植株，不過培養(yǎng)起來要困難一點。不過培養(yǎng)起來要困難一點。細胞分裂素細胞分裂素/ /生長素生長素基本相等時基本相等時：維持愈傷組織的生長維持愈傷組織的生長細胞分裂素細胞分裂素/ /生長素生長素維持在高水平時維持在高水平時：誘導(dǎo)芽的形成誘導(dǎo)芽的形成細胞分裂素細胞分裂素/ /生長素的生長素的比例低時比例低時：誘導(dǎo)根的形成誘導(dǎo)根的形成使用順序使用順序?qū)嶒灲Y(jié)果實驗結(jié)果先使用生長素或使用細先使用生長素或使用細胞分裂素胞分裂素有利于細胞分裂但不分有利于細胞分裂但不分化化先使用細胞分裂素，后先使用細胞分裂素，后使用生長素使用生長素細胞分裂也分化細胞分裂也分化同時使用同時使用分化頻率加

21、快分化頻率加快資料資料1根據(jù)以上資料，你得出什么結(jié)論？根據(jù)以上資料，你得出什么結(jié)論？資料資料2植物激素對脫分化和再分化起到?jīng)Q定性的作用，培養(yǎng)基中植物植物激素對脫分化和再分化起到?jīng)Q定性的作用，培養(yǎng)基中植物激素的種類、濃度、比例和使用順序都會影響實驗結(jié)果。激素的種類、濃度、比例和使用順序都會影響實驗結(jié)果。4.4.次氯酸鈉、無菌水、高壓滅菌鍋、超凈工作臺、消毒用棉球都次氯酸鈉、無菌水、高壓滅菌鍋、超凈工作臺、消毒用棉球都意味組織培養(yǎng)過程全程滅菌，為什么要強調(diào)所用器械的意味組織培養(yǎng)過程全程滅菌，為什么要強調(diào)所用器械的滅菌滅菌和和實驗人員的實驗人員的無菌操作無菌操作？你還能提出哪些問題？你還能提出哪些問

22、題？答：因為用于培養(yǎng)植物細胞的培養(yǎng)基也適合微生物的生答：因為用于培養(yǎng)植物細胞的培養(yǎng)基也適合微生物的生長繁殖，若微生物大量繁殖就長繁殖，若微生物大量繁殖就和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)則會消則會消耗營養(yǎng)物質(zhì)，并產(chǎn)生對所培養(yǎng)的植物細胞有害的代謝廢耗營養(yǎng)物質(zhì)，并產(chǎn)生對所培養(yǎng)的植物細胞有害的代謝廢物，物，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。實驗失敗。實驗失敗。激素：激素：細胞分裂素細胞分裂素和和生長素生長素。兩者用量的比例影響。兩者用量的比例影響植物細胞的發(fā)育方向。植物細胞的發(fā)育方向。營養(yǎng)成分：營養(yǎng)成分：大量元素、微量元素、有機物大量元素、微量元素、有機物（氨基酸、維生素、蔗糖等）、水（氨基酸、

23、維生素、蔗糖等）、水 光照：光照：脫分化無光、再分化需光脫分化無光、再分化需光 影響植物組織培養(yǎng)的因素有哪些？影響植物組織培養(yǎng)的因素有哪些？生長素生長素/ /細胞分裂素細胞分裂素: :比值高時，有利于根的分化；比值高時，有利于根的分化；生長素生長素/ /細胞分裂素細胞分裂素: :比值低時，有利于芽的分化；比值低時，有利于芽的分化；生長素生長素/ /細胞分裂素細胞分裂素: :比值適中，促進愈傷組織的形成。比值適中，促進愈傷組織的形成。一、植物組織培養(yǎng)離體植離體植物細胞物細胞（外植體）（外植體）愈傷組織愈傷組織脫分化脫分化再分化再分化植物體植物體外源激素誘導(dǎo) 外植體本身、培養(yǎng)基和培養(yǎng)環(huán)境 條件條件

24、: :離體離體營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)激素激素其他適宜條件其他適宜條件一、植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) 1、植物組織培養(yǎng)的條件植物組織培養(yǎng)的條件 內(nèi)因：離體細胞、組織或器官內(nèi)因：離體細胞、組織或器官 外因：外因：1）適宜的外界環(huán)境條件，例如無菌）適宜的外界環(huán)境條件，例如無菌 適宜的溫度、濕度、光照等適宜的溫度、濕度、光照等 2）培養(yǎng)基）培養(yǎng)基（一定的營養(yǎng)物質(zhì)，激素一定的營養(yǎng)物質(zhì)，激素） 2.植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基無機營養(yǎng)成分：無機營養(yǎng)成分：植物所必需的大量元素、微量元素及植物所必需的大量元素、微量元素及無機鹽離子無機鹽離子有機營養(yǎng)成分：有機營養(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

25、酸 碳源：碳源：2%2%5%5%的蔗糖溶液，調(diào)節(jié)滲透壓的蔗糖溶液，調(diào)節(jié)滲透壓 瓊脂：起支持作用瓊脂：起支持作用 激素：生長素，細胞分裂素和赤霉素激素：生長素，細胞分裂素和赤霉素 PHPH值：值：5.85.8一、 植物組織培養(yǎng)再分化：再分化：由愈傷組織重新分化出根、芽等器官，形由愈傷組織重新分化出根、芽等器官，形成完整植株的過程。成完整植株的過程。脫分化：脫分化：已經(jīng)分化的細胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特已經(jīng)分化的細胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而變成未分化的細胞。脫分化的細有的結(jié)構(gòu)和功能而變成未分化的細胞。脫分化的細胞成為薄壁細胞，叫胞成為薄壁細胞，叫愈傷組織愈傷組織。外植體：用于離體培養(yǎng)的

26、植物器官或組織片段。外植體：用于離體培養(yǎng)的植物器官或組織片段。過程：離體的植物細胞、組織或器官（外植體）離體的植物細胞、組織或器官（外植體）脫分化脫分化愈傷組織愈傷組織再分化再分化芽或根等器官芽或根等器官植物體植物體：愈傷組織重新分化出根、芽等器官的：愈傷組織重新分化出根、芽等器官的過程。過程。：由外植體形成愈傷組織的過程由外植體形成愈傷組織的過程：由排列疏松無規(guī)則，高度液泡化、無定：由排列疏松無規(guī)則，高度液泡化、無定 形狀態(tài)的薄壁細胞組成的的組織。形狀態(tài)的薄壁細胞組成的的組織。細胞分化程度與細胞分裂能力呈負相關(guān)細胞分化程度與細胞分裂能力呈負相關(guān)植物細胞的植物細胞的脫分化脫分化：由高度分化的植

27、物器官、組：由高度分化的植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程，又稱織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程，又稱去分化去分化。脫分化的實質(zhì)和結(jié)果分別是什么？脫分化的實質(zhì)和結(jié)果分別是什么？實質(zhì)是恢復(fù)細胞的全能性過程。實質(zhì)是恢復(fù)細胞的全能性過程。結(jié)果是形成愈傷組織。結(jié)果是形成愈傷組織。植物細胞的植物細胞的再分化再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化成根或芽等器官的過程培養(yǎng)過程中重新分化成根或芽等器官的過程再強調(diào)幾個概念再強調(diào)幾個概念： 愈傷組織的形成 愈傷組織：離體的植愈傷組織：離體的植物器官、組織或細胞物器官、組織或細胞，在培養(yǎng)一段時間以，在培養(yǎng)一段時間以后，通過細胞分裂，

28、后，通過細胞分裂，形成一種形成一種排列疏松無排列疏松無規(guī)則、高度液泡化、規(guī)則、高度液泡化、無定形態(tài)的薄壁細胞無定形態(tài)的薄壁細胞組成的組織。組成的組織。愈傷組織愈傷組織愈傷組織愈傷組織胚狀體根、芽同時發(fā)生先根后芽先芽后根人工種子完 整 植 株根據(jù)上述過程，請同學(xué)們討論歸納出組織培養(yǎng)的概念。 2、植物組織培養(yǎng)的概念：、植物組織培養(yǎng)的概念： 植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制條件植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細胞，培下，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，給予適宜的培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最養(yǎng)條件，誘

29、導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。終形成完整的植株。 在在 條條件下，將件下，將 ，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生其產(chǎn)生 、叢芽，、叢芽，最終形成最終形成 。概念概念植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)無菌和人工控制無菌和人工控制離體的植物器官、組織、細胞離體的植物器官、組織、細胞愈傷組愈傷組織織完整的植株完整的植株細胞離體、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激細胞離體、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件素和其他外界條件必要條件：必要條件：注意：全程無菌操作注意：全程無菌操作2.1植物細胞工程植物細胞工程胡蘿卜的愈傷組織胡蘿卜的愈傷組織

30、菠蘿的愈傷組織菠蘿的愈傷組織香蕉的試管苗香蕉的試管苗撐綠竹試管苗（組培生根苗）撐綠竹試管苗（組培生根苗）魔芋試管苗魔芋試管苗莖尖脫毒培養(yǎng)莖尖脫毒培養(yǎng)圖示操作過程圖示操作過程舉例舉例菊花菊花花花瓣瓣培培養(yǎng)養(yǎng)操操作作過過程程圖圖示示莖莖節(jié)節(jié)的的培培養(yǎng)養(yǎng)操操作作過過程程圖圖示示葉片的培養(yǎng)操作過程圖示葉片的培養(yǎng)操作過程圖示在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組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，給予適宜織、細胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。成完整

31、的植株。植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)反饋練習(xí)反饋練習(xí)1.1.下列屬于組織培養(yǎng)的是（下列屬于組織培養(yǎng)的是（ ）A.A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株花粉培養(yǎng)成單倍體植株B.B.芽發(fā)育成枝條芽發(fā)育成枝條C.C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)D.D.未受精的卵發(fā)育成植株未受精的卵發(fā)育成植株A植物組織培養(yǎng)是指植物細胞脫離了原來所在植物體的器官或組織植物組織培養(yǎng)是指植物細胞脫離了原來所在植物體的器官或組織處于離體狀態(tài)時，在一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件的作處于離體狀態(tài)時，在一定的營養(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)育成完整的植株，如花藥離體培用下，就可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完

32、整的植株，如花藥離體培養(yǎng)。養(yǎng)。 其余選項屬自然生長過程。其余選項屬自然生長過程。2.2.在離體的植物器官、組織或細胞脫在離體的植物器官、組織或細胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下列分化形成愈傷組織的過程中，下列哪一項條件是不需要的（哪一項條件是不需要的（ ）A.A.消毒滅菌消毒滅菌B.B.適宜的溫度適宜的溫度C.C.充足的光照充足的光照D.D.適宜的養(yǎng)料和激素適宜的養(yǎng)料和激素C3.3.要將胡蘿卜韌皮部細胞培養(yǎng)成完要將胡蘿卜韌皮部細胞培養(yǎng)成完整植株，不需要（整植株，不需要（ ）A.A.具有完整細胞核的細胞具有完整細胞核的細胞B.B.離體狀態(tài)離體狀態(tài)C.C.導(dǎo)入外源基因?qū)胪庠椿駾.D.一定的營養(yǎng)

33、物質(zhì)和激素一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素C用占世界耕地面積用占世界耕地面積7%的土地的土地,養(yǎng)活了占世界養(yǎng)活了占世界22%的人口的人口請同學(xué)們討論如何實現(xiàn)？因為不同種生物之間存在因為不同種生物之間存在著著生殖隔離生殖隔離，所以用傳統(tǒng)，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能的有性雜交方法是不可能做到這一點的。做到這一點的。于是，這些科學(xué)家試圖用這兩種植物的于是，這些科學(xué)家試圖用這兩種植物的體體細胞細胞進行雜交，來實現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。進行雜交，來實現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。脫去全部細胞壁的細胞叫原生質(zhì)體，是一生物工程學(xué)概念。脫去全部細胞壁的細胞叫原生質(zhì)體，是一生物工程學(xué)概念。1 1、要想讓兩個來自不同植物的體細胞融合在一

34、起，、要想讓兩個來自不同植物的體細胞融合在一起，遇到的第一個障礙是什么？遇到的第一個障礙是什么？1 1、要想讓兩個來自不同植物的體細胞融合在一起，、要想讓兩個來自不同植物的體細胞融合在一起，遇到的第一個障礙是什么？遇到的第一個障礙是什么？ 如何溫和的消除這一如何溫和的消除這一障礙？障礙？細胞壁細胞壁*植物體細胞雜交技術(shù)植物體細胞雜交技術(shù)去除細胞壁去除細胞壁：酶解法酶解法 用纖維素酶和果膠酶獲用纖維素酶和果膠酶獲得有活力的原生質(zhì)體。得有活力的原生質(zhì)體。人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合融合：物理法：物理法：離心、振離心、振動、電激等。動、電激等?；瘜W(xué)法：化學(xué)法：聚乙二醇聚乙二醇細胞融合儀細胞融

35、合儀 細胞融合細胞融合利用電激發(fā)將野生馬鈴薯與栽培馬鈴薯進行細胞融合利用電激發(fā)將野生馬鈴薯與栽培馬鈴薯進行細胞融合(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物體細胞雜交植物體細胞雜交標(biāo)志標(biāo)志去壁去壁3 3、植物細胞融合成功標(biāo)志是什么？、植物細胞融合成功標(biāo)志是什么？雜種細胞產(chǎn)生了新的細胞壁雜種細胞產(chǎn)生了新的細胞壁植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)4 4、形成了雜種細胞后，如何才能得到雜種植株？、形成了雜種細胞后，如何才能得到雜種植株？2脫分化脫分化再分化再分化植物細胞植物細胞A A植物細胞植物細胞B B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)體融合正在融合的正在融合的原生質(zhì)體原生質(zhì)體再生出細胞壁雜種

36、細胞雜種細胞愈傷組織愈傷組織雜種植株雜種植株去細胞壁纖維素酶纖維素酶果膠酶果膠酶物理方法物理方法化學(xué)方法：化學(xué)方法：離心離心振動振動電激電激聚乙二醇聚乙二醇細胞分裂植物組織培養(yǎng)植物細胞融合植物細胞融合酶解法人工誘導(dǎo)方法2 2、過過程程原理：原理：植物植物細胞的全能細胞的全能性性和和細胞膜細胞膜的流動性的流動性二、植物體細胞雜交二、植物體細胞雜交1 1、概念、概念 將將 ，在一定條件下，在一定條件下融合融合成成 ，并將其培養(yǎng)成，并將其培養(yǎng)成 。不同種的植物體細胞不同種的植物體細胞雜種細胞雜種細胞新的植物體新的植物體2 2、原理、原理（1）細胞膜的流動性）細胞膜的流動性（2）細胞的全能性）細胞的全

37、能性可以克服遠緣雜交不親和的障礙，可以克服遠緣雜交不親和的障礙，拓展了可用于雜交拓展了可用于雜交的親本組合范圍的親本組合范圍。定向改變生物性狀定向改變生物性狀3 3、不足、不足技術(shù)復(fù)雜、操作繁瑣、工作量大技術(shù)復(fù)雜、操作繁瑣、工作量大不一定按人們需要表達優(yōu)良性狀不一定按人們需要表達優(yōu)良性狀4 4、優(yōu)勢、意義優(yōu)勢、意義 主要：原生質(zhì)體融合結(jié)果局限性：局限性：為什么為什么“番茄番茄馬鈴薯馬鈴薯”超級雜種植超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄地株沒有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄地下結(jié)馬鈴薯？下結(jié)馬鈴薯？主要原因：主要原因：生物基因的表達不是孤立的，它們之生物基因的表達不是孤立的，它們之

38、間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯番茄番茄雜交植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，雜交植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達受到相互干擾，不能再像但這些遺傳物質(zhì)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(zhì)一樣有序表達，馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達，所以雜交植株不能地上長番茄地下結(jié)馬鈴薯。所以雜交植株不能地上長番茄地下結(jié)馬鈴薯。盡管如此，還是在克服不同生物遠緣雜交的障礙上，盡管如此，還是在克服不同生物遠緣雜交的障礙上，取得了巨大的突破取得了巨大的突破 19721972年卡爾森等通過兩個煙草品種之間年卡爾森等通

39、過兩個煙草品種之間原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個體細胞雜種。原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個體細胞雜種。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胞雜種了番茄和馬鈴薯的屬間體細胞雜種“PotamatoPotamato”。 目前，已得到栽培煙草與野生煙草、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、栽培大豆與野生大豆、秈稻與野生稻、秈稻與粳稻、小麥與鵝冠草等細胞雜種秈稻與粳稻、小麥與鵝冠草等細胞雜種及其后代，獲得了有價值的新品系或育及其后代，獲得了有價值的新品系或育種上有用的新材料。種上有用的新材料。

40、利用植物體細胞雜交技術(shù)培育利用植物體細胞雜交技術(shù)培育形似白菜形似白菜味近甘藍味近甘藍生長期短生長期短耐熱性強耐熱性強易于儲存易于儲存煙草煙草-海島煙草海島煙草 胡蘿卜胡蘿卜-羊角芹羊角芹自然界中有一種含有葉綠自然界中有一種含有葉綠體的原生動物體的原生動物-眼蟲，這眼蟲，這說明植物的細胞器同樣可說明植物的細胞器同樣可以在某些動物細胞中存活。以在某些動物細胞中存活。請?zhí)接懀赫執(zhí)接懀簞游锛毎c植物細胞之動物細胞與植物細胞之間可以實現(xiàn)雜交嗎？如間可以實現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請嘗試果理論上可行，請嘗試設(shè)計出具體實驗方案設(shè)計出具體實驗方案理論基礎(chǔ) 植物細胞工程技術(shù)手段 植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) 植物體

41、細胞雜交植物體細胞雜交植物細胞的全能性植物細胞的全能性實際應(yīng)用1 1、不能人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法、不能人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法是（是（ ）A A、振動、振動 B B、電刺激、電刺激C C、PEGPEG試劑試劑 D D、重壓、重壓2 2、植物細胞融合完成的標(biāo)志的是（、植物細胞融合完成的標(biāo)志的是（ ）A A、產(chǎn)生新的細胞壁、產(chǎn)生新的細胞壁 B B、細胞膜發(fā)生融合、細胞膜發(fā)生融合C C、細胞質(zhì)發(fā)生融合、細胞質(zhì)發(fā)生融合 D D、細胞核發(fā)生融合、細胞核發(fā)生融合A AD D1、植物體細胞雜交尚未解決的問題有、植物體細胞雜交尚未解決的問題有：A A、去掉細胞壁、去掉細胞壁, ,分離出有活力的原生質(zhì)分離出有活力的原生質(zhì)體體B