植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)公開課課件

植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)公開課課件第1頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五細(xì)胞工程指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過某種工程學(xué)手段，在細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平上，按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。第2頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五前者是細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上生物技術(shù),后者是分子水平上的生物技術(shù)克隆多莉羊技術(shù)是

水平上的技術(shù)，培育抗蟲棉是

水平上的技術(shù)。細(xì)胞工程與基因工程相比：細(xì)胞分子思考:第3頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五2.1植物細(xì)胞工程§2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物組織培養(yǎng)第4頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五12345再分化(愈傷組織)植物組織培養(yǎng)6脫分化第5頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五1、定義：

生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞發(fā)育成完整個體的潛能的特性。

2、原理：

生物體的每一個細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性。

3、差異：

（1）受精卵的全能性最高

（3）受精卵分化后的細(xì)胞中，體細(xì)胞的全能性比生殖細(xì)胞低

受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞＞＞4、大小：一、細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞＞動物細(xì)胞

（2）生殖細(xì)胞的全能性較高

第6頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五切取形成層無菌接種誘導(dǎo)愈傷組織的形成試管苗的形成培養(yǎng)室移栽脫分化再分化三、植物組織培養(yǎng)的過程（重點(diǎn)）第7頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化愈傷組織（排列疏松而無規(guī)則，高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞）再分化胚狀體（或叢芽）植物體

a.無菌操作

b.營養(yǎng)及激素（細(xì)胞分裂素、生長素）

c.光照遮光光照植物組織培養(yǎng)的外界條件：第8頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五

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(xì)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，最終形成完整的植株。二、植物的組織培養(yǎng)第9頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五強(qiáng)調(diào)幾個概念：（1）愈傷組織：

離體的植物器官、組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時間以后，通過細(xì)胞分裂，形成一種高度液泡化、無定形狀態(tài)薄壁細(xì)胞組成的排列疏松無規(guī)則的組織。第10頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五（2）植物細(xì)胞的脫分化：

讓已經(jīng)分化的細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞的過程。（3）脫分化的實(shí)質(zhì)和結(jié)果分別是什么？實(shí)質(zhì):恢復(fù)細(xì)胞的全能性過程結(jié)果:形成愈傷組織（4）植物細(xì)胞的再分化：

脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化根或芽等器官的過程。第11頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五反饋練習(xí)1.下列屬于組織培養(yǎng)的是：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.未受精的卵發(fā)育成雄蜂A第12頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五2.在離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下列哪一項條件是不需要的（）A.消毒滅菌B.適宜的溫度C.充足的光照D.適宜的養(yǎng)料和激素C第13頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五3.要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株，不需要（）A.具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞B.離體狀態(tài)C.導(dǎo)入外源基因D.一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素C第14頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五番茄與馬鈴薯屬于茄科植物，但不是同屬植物。番茄的果實(shí)和馬鈴薯的塊莖是我們經(jīng)常食用的蔬菜。馬鈴薯塊莖生長在土壤中。

人們曾經(jīng)有這樣一個幻想：讓一株植株地上部分結(jié)番茄，地下部分長土豆。這個幻想可能實(shí)現(xiàn)嗎？一個夢想?第15頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五因為不同種生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到這一點(diǎn)的。于是，科學(xué)家試圖用這兩種植物的體細(xì)胞進(jìn)行雜交，來實(shí)現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)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？為什么？理想圖第16頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物體細(xì)胞雜交過程示意圖第17頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五雜種植株融合的原生質(zhì)體AB再生出細(xì)胞壁脫分化愈傷組織再分化1、過程植物細(xì)胞的融合植物組織培養(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)方法？促進(jìn)融合的方法？融合完成的標(biāo)志植物細(xì)胞B細(xì)胞融合的基礎(chǔ)：細(xì)胞膜的流動性第18頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五去壁的常用方法：酶解法（纖維素酶、果膠酶等）

原生質(zhì)體融合方法：物理法：離心、振動、電刺激等化學(xué)法：聚乙二醇（PEG）第19頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五2、概念

將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。3、優(yōu)勢和未解決的問題

優(yōu)勢（與有性雜交方法比較）

：打破了不同種生物間的生殖隔離障礙，大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍。未解決的問題：未能讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良。第20頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五

1972年卡爾森等通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(xì)胞雜種。可喜成就1978年梅爾徹斯(Melchers)等首次獲得了番茄和馬鈴薯的屬間體細(xì)胞雜種——“Potamato”。

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、小麥與鵝冠草等細(xì)胞雜種及其后代，獲得了有價值的新品系或育種上有用的新材料。第21頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五白菜甘藍(lán)白菜－甘藍(lán)“白菜－甘藍(lán)”同普通白菜相比，具有生長期短、耐熱性強(qiáng)和易于貯藏等優(yōu)點(diǎn)。第22頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五1.為什么“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？主要原因是：生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，馬鈴薯—番茄雜交植株的細(xì)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(dá)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(dá)，所以雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯。探究第23頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五比較植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)所屬范疇原理步驟意義聯(lián)系無性繁殖細(xì)胞全能性①脫分化②再分化保持優(yōu)良性狀繁殖速度快、大規(guī)模生產(chǎn)提高經(jīng)濟(jì)效益植物體細(xì)胞雜交技術(shù)應(yīng)用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)克服不同種生物遠(yuǎn)源雜交的障礙①去除細(xì)胞壁②融合形成雜種細(xì)胞③組織培養(yǎng)細(xì)胞的膜流動性細(xì)胞全能性染色體變異、基因重組第24頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五1、不能人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法是（）A、振動B、電刺激C、PEG試劑D、重壓2、植物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志的是（）A、產(chǎn)生新的細(xì)胞壁B、細(xì)胞膜發(fā)生融合C、細(xì)胞質(zhì)發(fā)生融合D、細(xì)胞核發(fā)生融合AD自我評價第25頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五3.植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是

A.給予適宜的營養(yǎng)和外界條件B.導(dǎo)入其他植物細(xì)胞的基因C.脫離母體后，給予適宜的營養(yǎng)和外界條件D.將成熟篩管的細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞內(nèi)第26頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五四、植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用繁殖植物的新途徑微型繁殖作物脫毒人工種子作物新品種的培育單倍體育種突變體的利用細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)藥物，香料，蛋白質(zhì)等第27頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五概念：應(yīng)用

，快速繁殖植物（也叫快速繁殖技術(shù)）原理：植物細(xì)胞的()

優(yōu)點(diǎn)：繁殖率高，可大批量生產(chǎn)取材少培養(yǎng)周期短保持()1、微型繁殖組織培養(yǎng)技術(shù)全能性優(yōu)良性狀第28頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五

2、作物脫毒病毒在作物體內(nèi)逐年積累，會導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差()附近（莖尖、根尖）的病毒極少，甚至沒有采用()技術(shù)來脫除病毒分生區(qū)莖尖組織培養(yǎng)第29頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五3、人工種子種子的結(jié)構(gòu)第30頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五3、人工種子結(jié)構(gòu)：

+胚狀體（不定芽、頂芽、腋芽）優(yōu)點(diǎn)：不受氣候、季節(jié)、地域的限制保留優(yōu)良性狀時間短，占地少技術(shù)：

原理：

人工薄膜植物組織培養(yǎng)細(xì)胞全能性第31頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五課本P40針對植物種類和土壤等條件，在人工種子的包裹劑中還可以加入適量的養(yǎng)分、無機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。還可以加入生長調(diào)節(jié)劑第32頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五作物新品種的培育1、單倍體育種選擇親本有性雜交F1代花粉離體培養(yǎng)單倍體植株誘變?nèi)旧w加倍可育純合子選擇所需類型

過程優(yōu)點(diǎn)后代都是純合子，能穩(wěn)定遺傳明顯縮短育種年限，加速育種進(jìn)程第33頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五2、突變體的利用利用組織培養(yǎng)時，

狀態(tài)的細(xì)胞易受培養(yǎng)條件和外界壓力（如射線，化學(xué)物質(zhì)等）的影響而產(chǎn)生突變的原理，誘導(dǎo)并篩選出對人類有用的突變體。分生第34頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五3、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)種類:蛋白質(zhì),脂肪,糖類,藥物,香料,生物堿等.技術(shù):植物的組織培養(yǎng).培育到什么階段提取？第35頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五植物細(xì)胞工程基本技術(shù)

第36頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五植物細(xì)胞工程第37頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第38頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五探究（原理）：1、為什么已分化的植物組織或細(xì)胞能培養(yǎng)成完整植物體？

植物細(xì)胞具有全能性。2、什么是細(xì)胞的全能性？具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細(xì)胞，都具有發(fā)育成完整生物體的潛能，也就是說，每個生物細(xì)胞都具有全能性的特點(diǎn)。第39頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五在特定的時間和空間條件下，基因選擇性的表達(dá)的結(jié)果。生物的每一個細(xì)胞都有本物種的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成完整個體的全套基因。4、生物體內(nèi)的細(xì)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？3、已分化的細(xì)胞為什么具有發(fā)育成完整個體的潛能？第40頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五6.細(xì)胞表現(xiàn)全能性的條件有哪些？

離體、無菌、營養(yǎng)物質(zhì)、激素及其它適宜條件。5、大?。?/p>

受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞＞＞2）

植物細(xì)胞＞動物細(xì)胞

3）

1）受精卵的全能性最高

4）分化程度低的細(xì)胞＞分化程度高的細(xì)胞第41頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基無機(jī)營養(yǎng)成分：水和無機(jī)鹽有機(jī)營養(yǎng)成分①含N物質(zhì)：包括維生素和氨基酸②碳源：2%—5%的蔗糖③瓊脂：起支持作用（固體培養(yǎng)基）④相關(guān)激素：生長素，細(xì)胞分裂素和赤霉素PH值：5.0－6.0第42頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第43頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五(1)在組織培養(yǎng)實(shí)驗中，為什么要強(qiáng)調(diào)所用器械的滅菌和實(shí)驗人員的無菌操作？