正式植物細胞工程的基本技術(shù)ppt-新人

1、,專題2 細胞工程,高二生物教研組 2007.03.23,1996年7月5日,世界上第一只體細胞克隆動物-克隆羊多利誕生于英國.,這樣的生物技術(shù)屬于何種生物工程？,細胞工程,細胞工程是指應(yīng)用細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過細胞水平或細胞器水平上的操作，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)。,什么叫細胞工程？包括哪兩大領(lǐng)域？,細胞工程,理論基礎(chǔ),細胞的全能性,2.1植物細胞工程,2.1.1植物細胞工程的基本技術(shù),植物組織培養(yǎng),課標(biāo)要求：,能力要求 1、理解和掌握植物組織培養(yǎng)的操作過程 內(nèi)容要求 1、理解植物細胞的全能性 2、了解植物細胞脫分化和再分化的結(jié)果

2、 3、掌握植物組織培養(yǎng)的特點,利用菊花花瓣微型繁殖培養(yǎng)的菊花,探究：,1、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？,植物細胞具有全能性。,2、什么是細胞的全能性？,1、定義：,生物體的細胞具有使后代細胞發(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胞都應(yīng)該具有全能性。,3、差異：,（1） 受精卵的全能性最高,（2） 受精卵分化后的細胞中，體細胞的全能性比生殖細胞低。,4、大?。?一、細胞的全能性,植物細胞動物細胞,探究：,3、克隆羊“多利”的誕生

3、說明了什么？ 4、生物體內(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？ 5、為何已分化的細胞仍具有發(fā)育成完整個體的潛能？,表現(xiàn)全能性的條件有哪些？,離體、提供營養(yǎng)物質(zhì)、激素及其它適宜條件。,細胞核中含有保持物種遺傳性所需的全套基因，并沒有因為細胞分化而丟失基因，高度分化的細胞的細胞核仍具有全能性。,在特定的時間和空間條件下，基因選擇性的表達的結(jié)果。,生物體的每一個細胞都含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。,1、有關(guān)全能性的表述中，不正確的是（ ） 受精卵在自然條件下能使后代細胞形成完 整個體，因此全能性最高 生物體內(nèi)細胞由于分化全能性不能表達 卵細胞和受精卵一樣，

4、細胞未分化，全能 性很高 植物細胞離體培養(yǎng)在一定條件下能表現(xiàn)出 全能性,C,趁熱打鐵：,2.下列植物細胞全能性最高的是（ ）A.形成層細胞 B.韌皮部細胞 C.木質(zhì)部細胞 D.葉肉細胞 3下列細胞全能性最高的是（ ）A植物的卵細胞B植物的精子細胞C被子植物的受精卵D被子植物的的葉肉細胞,A,C,要把一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株, 應(yīng)該如何操作呢?,請同學(xué)們閱讀P34實驗完成P35討論題。,(1)在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強調(diào)所用器械的滅菌和實驗人員的無菌操作？,植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營養(yǎng)成分，有利于培養(yǎng)物的生長，然而各種雜菌同樣也可以在上面迅速生長，所以植物組織培養(yǎng)過程中污染

5、現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長的各種雜菌不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長的過程中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。 造成培養(yǎng)基污染的因素有很多，一般包括：外植體帶菌、培養(yǎng)瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操作不規(guī)范等。所以在組織培養(yǎng)實驗中用到的植物材料和各種器械都要進行徹底地滅菌，實驗人員操作一定要規(guī)范，避免帶入雜菌。,(2)在本實驗中，切取胡蘿卜塊根時強調(diào)要切取含有形成層部分，原因是這部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。請思考一下，胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實驗的方法進行驗證嗎？,胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)再生形成小植株

6、，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難。,(3)請根據(jù)上面的實驗過程，概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖。,試管苗大規(guī)模培養(yǎng),外植體,愈傷組織,新植株,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,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、植物組織培養(yǎng),1、概念,離體的植物器官、組織或細胞,愈傷組織,根、芽,植物體,外植體,脫分化,植物激素： 細胞分裂素、生長素,再分化,2、過程,植物組織培養(yǎng)條件：,含有全部營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、一定的溫度、空

7、氣、無菌環(huán)境、適合的PH、適時光照等。,強調(diào)幾個概念：,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。,植物細胞的脫分化：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。,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。 結(jié)果是形成愈傷組織。,植物細胞的再分化：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。,1、為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過程中應(yīng)避光培養(yǎng)？,在有光時，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。,能力提高,2、決定植物脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？,植

8、物激素,知識拓展,當(dāng)細胞分裂素和生長素共同使用時，能刺激愈傷組織的形成，而通過調(diào)節(jié)二者的濃度比，就可以調(diào)控植物細胞培養(yǎng)過程中芽和根的形成，稱為“激素杠桿”。 具體內(nèi)容詳見P42拓展視野,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)育成植株,A,2.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,3.要將胡蘿卜韌皮部細胞培養(yǎng)成完整植株，不需要（ ） A.具有完整細胞核的細胞 B.離體狀態(tài) C.導(dǎo)入外

9、源基因 D.一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素,C,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的。,于是，這些科學(xué)家試圖用這兩種植物的體細胞進行雜交，來實現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。,二、植物體細胞雜交技術(shù),這幅番茄馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實現(xiàn)嗎？為什么？,1972年卡爾森等通過兩個煙草品種之間原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個體細胞雜種。,背景資料,1978年梅爾徹斯(Melchers)等首次獲得了番茄和馬鈴薯的屬間體細胞雜種“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、小麥與鵝冠草等細胞雜種及其后代，獲得了有價值的新品系或育

10、種上有用的新材料。,白菜,甘藍,白菜甘藍,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壁方法呢？ 3為什么兩個原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細胞膜的什么特性有關(guān)？ 4如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了融合，下一步該做何處理？ 5如何將雜種細胞培育成雜種植株？,請思考：,雜種植株,融合的原生質(zhì)體AB,再生出細胞壁,脫分化,愈傷組織,再分化,1、過程,植物細胞的融合,植物組織培養(yǎng),植物細胞A,原生質(zhì)體B,原生質(zhì)體A,雜種細胞AB,去 壁,去 壁,人 工 誘 導(dǎo),方法？,促進融合的方法？,融合完成的 標(biāo)志,植物細胞B,二、植物體細胞雜交技術(shù),去壁,去壁,纖維素酶果

11、膠酶,原生質(zhì)體,植物細胞,原生質(zhì)體融合,離心、振動、電刺激、 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,2、概念,將不同種的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細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限制，大大擴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。,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？,馬鈴薯番茄沒有像人們預(yù)想的那樣地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯，主要原因是：生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯番茄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，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳