植物細胞工程基本技術(shù) 課件

植物細胞工程基本技術(shù)課件第一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三

番茄與馬鈴薯同屬茄科植物，但不是同屬的植物。番茄的果實和馬鈴薯的塊莖是我們經(jīng)常食用的蔬菜。馬鈴薯的塊莖生長在土壤中。

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。這個幻想可能實現(xiàn)嗎？這個幻想利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實現(xiàn)嗎？為什么？一個夢想?第二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三細胞工程？

指應(yīng)用細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過某種工程學(xué)手段，在細胞整體水平或細胞器水平上，按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。

第三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三細胞工程應(yīng)用的原理和方法研究的水平研究的目的細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)細胞整體水平或細胞器水平按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品概念分類植物細胞工程動物細胞工程理論基礎(chǔ)細胞的全能性第四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三2.1.1植物細胞工程的基本技術(shù)思考與討論？1、什么是細胞的全能性？2、為什么細胞具有全能性（物質(zhì)基礎(chǔ)）？是不是所有活細胞都具有全能性？3、植物體內(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？4、胡蘿卜根細胞培養(yǎng)產(chǎn)生了完整胡蘿卜植株， 以及克隆羊“多利”誕生各說明了什么？5、為什么運用植物組織培養(yǎng)技術(shù)能把植物離體器官、組織或細胞培養(yǎng)成完整植物體？一、細胞的全能性第五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三1、什么是細胞的全能性？2、為什么細胞具有全能性（物質(zhì)基礎(chǔ)）？是不是所有活細胞都具有全能性？3、植物體內(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？4、胡蘿卜根細胞培養(yǎng)產(chǎn)生了完整胡蘿卜植株，以及克隆羊“多利”誕生各說明什么？5、為什么運用植物組織培養(yǎng)技術(shù)能把植物離體的器官、組織或細胞培養(yǎng)成完整植物體？已分化的單個細胞仍具有發(fā)育成完整個體的潛能原因：基因在特定的時間和空間的選擇性表達每個細胞都包含發(fā)育成完整個體所需的全部基因高度分化的植物細胞具有全能性；高度特化的動物細胞的細胞核仍然具有全能性第六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三植物組織培養(yǎng)的發(fā)展簡史①探索階段（19世紀初－30年代中）德國植物生理學(xué)家HaHerlandt提出了細胞全能性的理論②奠基階段（30－50年代）

1934年，White培養(yǎng)煙草莖段形成層成功

1939年，Gautheret連續(xù)培養(yǎng)胡蘿卜根形成層首次成功

White:煙草種間雜種的瘤組織進行組培

Nobecourt：胡蘿卜進行組培以上三人是植物組織培養(yǎng)的奠基人③迅速發(fā)展階段（60年代后）原生質(zhì)體，花藥，快繁技術(shù)迅速發(fā)展第七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三

科學(xué)研究表明，處于離體狀態(tài)的植物活細胞，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。人工條件下實現(xiàn)的這一過程，就是植物組織培養(yǎng)。

1958年Steward和Reinert用胡蘿卜根的愈傷組織誘導(dǎo)成了體細胞胚，并進而獲得了完整植株。

植物組織培養(yǎng)的發(fā)展簡史第八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三植物組織培養(yǎng)過程：第九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三二、植物組織培養(yǎng)1.關(guān)鍵名詞：脫分化、再分化、愈傷組織、外植體？2、植物組織培養(yǎng)的原理和條件是什么？3、離體的器官、組織或細胞如果不進行脫分化、再分化處理，能否培養(yǎng)成完整植株？4、決定植物細胞脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？5、在植物組培過程中，為什么要進行一系列的消毒、滅菌，并且要求無菌操作？6、植物組織培養(yǎng)的過程如何？離體、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件植物細胞全能性植物激素避免雜菌在上面迅速生長消耗營養(yǎng)，且有些雜菌會危害培養(yǎng)物的生長第十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三1、下列關(guān)于細胞全能性的敘述中，錯誤的是（）A、理論上，生物的每個細胞都含有該生物的全套基因，具有全能性B、植物細胞雖然具有全能性，但并不是所有的細胞都能表達全能性C、植物體只有分生組織細胞具有全能性D、植物細胞具有全能性已得到證實2（多選）在植物組織培養(yǎng)過程中，會發(fā)生的有（）ADNA復(fù)制B有絲分裂C減數(shù)分裂D細胞分化CABD第十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三

3、植物組織培養(yǎng)形成的愈傷組織進行培養(yǎng)，又可以分化形成根、芽等器官，這一過程稱為：

（）A、脫分化B、去分化C、再分化D、脫分化或去分化4、下列不能作為植物組織培養(yǎng)的材料是（）A、秋海棠的葉B、馬鈴薯的塊莖C、成熟的花粉D、木質(zhì)部中的導(dǎo)管細胞CD第十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三

番茄與馬鈴薯同屬茄科植物，但不是同屬的植物。番茄的果實和馬鈴薯的塊莖是我們經(jīng)常食用的蔬菜。馬鈴薯的塊莖生長在土壤中。

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。這個幻想可能實現(xiàn)嗎？這個幻想利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實現(xiàn)嗎？為什么？一個夢想?第十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三三、植物體細胞雜交技術(shù)定義：

將不同植物的體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，且把雜種細胞培育成新的植物體的技術(shù)。第十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三思考與討論？1.你認為兩個來自不同植物的體細胞完成融合， 遇到的第一個障礙是什么？2.有沒有一種溫和的去除細胞壁的方法？3.原生質(zhì)體融合說明細胞膜具有什么結(jié)構(gòu)特點？4.誘導(dǎo)融合的方法有哪些？5.融合成功的標志是什么？6.除形成雜種細胞外，還能形成其他哪些類型的融合細胞？7.植物體細胞雜交有什么實際意義？第十五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三1.阻礙植物體細胞的雜交2.酶解法：纖維素酶、果膠酶4.誘導(dǎo)融合方法：①物理法：離心、振動、電激等②化學(xué)法：聚乙二醇（PEG）5.誘導(dǎo)產(chǎn)生新的細胞壁7.意義：克服遠源雜交不親和的障礙，第十六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三去壁去壁纖維素酶果膠酶原生質(zhì)體植物細胞原生質(zhì)體融合離心、振動、電激、聚乙二醇再生細胞壁雜種細胞去分化愈傷組織雜種植株激素篩選等量激素再分化植物體細胞雜交過程示意圖第十七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三制備原生質(zhì)體：酶解法去掉細胞壁

誘導(dǎo)融會

新的原生質(zhì)體

生出細胞壁

雜種細胞

組織培養(yǎng)

雜種植株意義：克服遠緣雜交不親和的障礙、培育新品種植物體細胞雜交方法及意義第十八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三5、植物體細胞雜交尚未解決的問題有（）A、去掉細胞壁,分離出有活力的原生質(zhì)體B、將雜種細胞培育成雜種植株C、讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀D、尚未培育出屬間雜種植物6、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、重壓第十九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三7、（多選）下面關(guān)于植物細胞工程的敘述， 正確的是（）A.葉肉細胞脫分化后可形成無定形狀態(tài)的 薄壁細胞B.葉肉細胞經(jīng)再分化過程可形成愈傷組織C.融合植物葉肉細胞時，應(yīng)先去掉細胞膜D.葉肉細胞離體培養(yǎng)時，可以表現(xiàn)出全能性AD第二十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三小結(jié)全課：一、細胞的全能性 1、概念： 2、物質(zhì)基礎(chǔ)：二、植物組織培養(yǎng)1、原理：細胞全能性2、條件： 3、過程二、植物體細胞雜交1、過程：去壁、誘導(dǎo)融合、培養(yǎng)2、意義：克服遠源雜交不親和的障礙第二十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三脫分化：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，又稱去分化。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。外植體：從活植物體上切下進行培養(yǎng)的那部分組織或器官幾個概念：第二十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三愈傷組織：離體的植物器官、組織或細胞，在培養(yǎng)一段時間以后，通過細胞分裂，形成一種高度液泡化、無定形狀態(tài)薄壁細胞組成的排列疏松無規(guī)則的組織。第二十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三離體的植物器官、組織或細胞愈傷組織根、芽（胚狀體）脫分化再分化植物體無菌條件第二十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三植物組織培養(yǎng)的條件：離體、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件①完全的營養(yǎng)條件：離體的植物細胞失去了植物的自養(yǎng)能力，所以需要為其提供包括水、礦質(zhì)營養(yǎng)、維生素、有機營養(yǎng)等營養(yǎng)物質(zhì)②激素誘導(dǎo)分化：當(dāng)細胞分裂素與生長素共同使用時能強烈地刺激愈傷組織的形成。當(dāng)細胞分裂素比生長素濃度高時，有利于芽的發(fā)生；當(dāng)細胞分裂素比生長素的濃度低時，則有利于根的發(fā)生。③嚴格的無菌條件：離體的植物細胞沒有像植物體整體的保護組織，容易被細菌侵蝕，導(dǎo)致細胞的死亡。所以植物的組織培養(yǎng)需要嚴格的無菌環(huán)境，這是植物組織培養(yǎng)的前提。第二十五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三傳統(tǒng)雜交體細胞雜交依據(jù)雜種優(yōu)勢細胞全能