《苏教版·植物细胞工程(精选).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《苏教版·植物细胞工程(精选).ppt（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、香蕉在自然界是以什么方式繁殖的？香蕉在自然界是以什么方式繁殖的？三倍体无籽西瓜是怎样产生的？三倍体无籽西瓜是怎样产生的？用什么方法能迅速且大批量的培育出香蕉用什么方法能迅速且大批量的培育出香蕉和三倍体无籽西瓜幼苗呢？和三倍体无籽西瓜幼苗呢？问题探讨植物组织技术定义：定义： 生物体的细胞具有发育成为一个新的生物个生物体的细胞具有发育成为一个新的生物个生物体的细胞具有发育成为一个新的生物个生物体的细胞具有发育成为一个新的生物个体的潜能的特性。体的潜能的特性。体的潜能的特性。体的潜能的特性。 原理：原理： 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有生物体的每一个细胞
2、都包含有该物种所特有生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。一个活细胞都应该具有全能性。一个活细胞都应该具有全能性。一个活细胞都应该具有全能性。 大小：大小： （1 1 1 1） 受精卵的全能性最高受精卵的全能性最高受精卵的全能性最高受精卵的全能性最高 （2 2 2 2
3、） 受精卵分化后的细胞中，体细胞的受精卵分化后的细胞中，体细胞的受精卵分化后的细胞中，体细胞的受精卵分化后的细胞中，体细胞的 全能性比生殖细胞的低。全能性比生殖细胞的低。全能性比生殖细胞的低。全能性比生殖细胞的低。 一、植物组织培养一、植物组织培养1.1.细胞的全能性细胞的全能性生物体内的细胞为什么没有表现出全生物体内的细胞为什么没有表现出全 能性，而是分化成不同的组织器官？能性，而是分化成不同的组织器官？使已分化的细胞表现出全能性需要哪使已分化的细胞表现出全能性需要哪 些条件？些条件？ 离体、提供营养物质、植物激素及其它适宜条离体、提供营养物质、植物激素及其它适宜条件。件。在特定的时间和空间
4、条件下，基因选择性的表达在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。的结果。 要把一块组织通过培养得到一株完整植株, 应该如何操作呢?请同学们阅读教材，请同学们阅读教材，回答问题回答问题。一、植物组织培养一、植物组织培养 是是指依据细胞全能性原理。在指依据细胞全能性原理。在无菌条件下，分离植物的器官、组无菌条件下，分离植物的器官、组织、细胞或原生质体，并在培养基织、细胞或原生质体，并在培养基上培养，在适宜的条件下使其长成上培养，在适宜的条件下使其长成部分或完整植株的技术部分或完整植株的技术。 2.植物组织培养的概念植物组织培养的概念无菌无菌接种接种诱导愈伤组织诱导愈伤组织的形成的形成根、
5、芽的形成根、芽的形成培养室培养室移栽大田移栽大田脱分化脱分化再分化再分化植物激素植物激素切取切取形成层形成层（外植（外植体消毒）体消毒）离体的植离体的植离体的植离体的植物器官、物器官、物器官、物器官、组织或细组织或细组织或细组织或细胞胞胞胞愈愈愈愈伤伤伤伤组组组组织织织织根根根根芽芽芽芽植植植植物物物物体体体体脱分化脱分化脱分化脱分化再分化再分化再分化再分化3.3.植物组织培养过程植物组织培养过程强调几个概念强调几个概念：愈伤组织：愈伤组织：离体的植物器官、离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形间以后，通过细胞分裂，形成一种高度液泡化、无定形成
6、一种高度液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排列疏状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织。松无规则的组织。脱分化脱分化：分化的细胞经诱导后，失去特分化的细胞经诱导后，失去特有的结构功能转变成未分化的细胞的过程，有的结构功能转变成未分化的细胞的过程，又称去分化。又称去分化。实质实质是恢复细胞的全能性过程。是恢复细胞的全能性过程。结果结果是形成愈伤组织。是形成愈伤组织。再分化再分化：脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化成根或芽等器官的过程新分化成根或芽等器官的过程。知识拓展知识拓展 当当细胞分裂素细胞分裂素和和生长素生长素共同使用时，能刺激共同使用时，能刺激愈伤组
7、织的形成，而通过调节二者的浓度愈伤组织的形成，而通过调节二者的浓度比，就可以调控植物细胞培养过程中芽和比，就可以调控植物细胞培养过程中芽和根的形成；根的形成；但两者的比例变化后，诱导的结果但两者的比例变化后，诱导的结果是不同的：当生长素含量高于细胞分裂素时，主是不同的：当生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成（即有利要诱导植物组织脱分化和根原基的形成（即有利于根的发生）；当细胞分裂素含量高于生长素时，于根的发生）；当细胞分裂素含量高于生长素时，则主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成（即则主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成（即有利于芽的发生）。有利于芽的发生）。(1)
8、(1)在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？菌和实验人员的无菌操作？ 植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程这些杂菌生长的过程中会生成
9、大量对培养物有害的物质中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速，导致培养物迅速死亡。死亡。 造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不规范等。所以在组织培养实验中用到的植物材料作不规范等。所以在组织培养实验中用到的植物材料和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定要规范，避免带入杂菌。要规范，避免带入杂菌。讨论：讨论：的的培培养养基基被被污污染染后后的的培培养养基基没没有有污污染染试试管管苗苗(2)(2
10、)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？吗？胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。(3)(3)请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养请根据上面的实
11、验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。技术的流程简图。4. 植物组织培养的应用：植物组织培养的应用： （1 1）试管苗的快速繁殖）试管苗的快速繁殖脱分化脱分化再分化再分化离体植离体植离体植离体植物细胞物细胞物细胞物细胞愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织胚状体胚状体胚状体胚状体根芽根芽根芽根芽植物体植物体植物体植物体（3 3）转基因植物的培育）转基因植物的培育 （2 2）无病毒植物的培育）无病毒植物的培育（4 4）制备人工种子）制备人工种子人工种子人工种子人工种子人工种子胚胚 状状 体体人工种皮人工种皮人工胚乳人工胚乳反馈练习反馈练习1.下列属于组织培养的是：（下列属于组织培养的是：（ ）A.
12、花粉培养成单倍体植株花粉培养成单倍体植株B.芽发育成枝条芽发育成枝条C.根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区D.未受精的卵发育成植株未受精的卵发育成植株A2.在离体的植物器官、组织或细胞脱在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（哪一项条件是不需要的（ ）A.消毒灭菌消毒灭菌B.适宜的温度适宜的温度C.充足的光照充足的光照D.适宜的养料和激素适宜的养料和激素C3.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要株，不需要 （ ）A.具有完整细胞核的细胞具有完整细胞核的细胞B.离体状态离体状态
13、C.导入外源基因导入外源基因D.一定的营养物质和激素一定的营养物质和激素C二、植物细胞培养二、植物细胞培养1.植物细胞培养的概念植物细胞培养的概念 是指组织培养过程中形成的愈伤组织是指组织培养过程中形成的愈伤组织或其它易分散的组织置于液体培养基中，或其它易分散的组织置于液体培养基中，进行悬浮培养，得到分散的悬浮细胞，通进行悬浮培养，得到分散的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖，从而获得大量的过继代培养使细胞增殖，从而获得大量的细胞群体的一种技术。细胞群体的一种技术。固体培养基固体培养基液体培养基液体培养基知识拓展知识拓展知识拓展知识拓展原代培养原代培养是指直接从机体取下细胞、组织和器官后是指直接
14、从机体取下细胞、组织和器官后立即进行培养。因此，较为严格地说是指成功传代之前立即进行培养。因此，较为严格地说是指成功传代之前的培养，此时的细胞保持原有细胞的基本性质。的培养，此时的细胞保持原有细胞的基本性质。 继代培养继代培养是指愈伤组织在培养基上生长一段时间后，是指愈伤组织在培养基上生长一段时间后，营养物枯竭，水分散失，并已经积累了一些代谢产物，营养物枯竭，水分散失，并已经积累了一些代谢产物，此时需要将这些组织转移到新的培养基上，这种转移此时需要将这些组织转移到新的培养基上，这种转移称为继代培养或传代培养。称为继代培养或传代培养。 2.植物细胞培养与植物组织培养的关系植物细胞培养与植物组织培
15、养的关系. 植物组织培养是植物细胞培养的基础植物组织培养是植物细胞培养的基础培养的目的不同培养的目的不同植物组织培养的目的是得到更多的植物体植物组织培养的目的是得到更多的植物体植物细胞培养的目的是获得人类所需要的细胞次植物细胞培养的目的是获得人类所需要的细胞次生代谢产物生代谢产物次生代谢产物次生代谢产物是由次生代谢产生的一类细胞生命活动或植物是由次生代谢产生的一类细胞生命活动或植物生长发育正常运行的非必需的小分子有机化合物，其产生和分生长发育正常运行的非必需的小分子有机化合物，其产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。 3.实
16、例实例 成功的培养了红豆杉的细胞，从中提取出重要的抗肿瘤成功的培养了红豆杉的细胞，从中提取出重要的抗肿瘤药物药物紫杉酮紫杉酮4.培养过程培养过程筛选细胞筛选细胞获得次生代谢产量高、生长迅速的单细胞无性繁殖系获得次生代谢产量高、生长迅速的单细胞无性繁殖系扩大培养扩大培养发酵生产发酵生产次生代谢产物分离纯化次生代谢产物分离纯化无性繁殖系无性繁殖系是指从一个祖先通过无性繁殖方式产生的后代是指从一个祖先通过无性繁殖方式产生的后代,是具有相同遗传性状的群体。如从一块植物组织的外植体、是具有相同遗传性状的群体。如从一块植物组织的外植体、一团愈伤组织或一个细胞产生的所有愈伤组织或细胞群。一团愈伤组织或一个细
17、胞产生的所有愈伤组织或细胞群。 5.优点优点可大量生产具有生理活性的次生代谢产物可大量生产具有生理活性的次生代谢产物生产过程快速、高效，而且不受季节、外部生产过程快速、高效，而且不受季节、外部环境等条件的限制。环境等条件的限制。因为不同种生物之间存因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。不可能做到这一点的。于是，一些科学家试图用这两种植物的体于是，一些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。这幅番茄这幅番茄马铃薯图利马铃薯图利用传统有性杂交方法能用传统有性杂
18、交方法能实现吗？为什么？实现吗？为什么？三、植物体细胞杂交技术三、植物体细胞杂交技术 19721972年卡尔森等通过两个烟草品种之间年卡尔森等通过两个烟草品种之间原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。19781978年梅尔彻斯年梅尔彻斯(Melchers)(Melchers)等首次获得等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种“PotamatoPotamato”。 目前，已得到栽培烟草与野生烟草、目前，已得到栽培烟草与野生烟草、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂
19、种籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代，获得了有价值的新品系或育及其后代，获得了有价值的新品系或育种上有用的新材料。种上有用的新材料。 白菜白菜白菜白菜甘蓝甘蓝甘蓝甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝杂杂种种植植株株融合的融合的原生质原生质体体ABAB再再生生出出细细胞胞壁壁脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织再再分分化化1.1.过程过程植物细胞的融合植物细胞的融合植物组织培养植物组织培养原生质体原生质体B原生质体原生质体A杂种杂种细胞细胞AB去去 壁壁去去 壁壁人人工工诱诱导导方法？方法？促进融合促进融合的方法？的方法？融合融合完成完成的的标志标志植物细胞植物细胞A植物细胞植物细胞B2.2.概
20、念概念 将不同种的植物体细胞，在一定将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。培育成新的植物体的技术。3.3.原理原理细胞膜的流动性细胞膜的流动性植物细胞的全能性植物细胞的全能性4.4.优势和未解决的问题优势和未解决的问题 、优势、优势（与有性杂交方法比较）与有性杂交方法比较） ：、未解决的问题：、未解决的问题：未能让杂种植物按照人们的需要将亲代的优未能让杂种植物按照人们的需要将亲代的优良品性全都表现出。良品性全都表现出。打破了不同种生物间的生殖隔离限制，大大扩打破了不同种生物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。展了可用于杂交的亲本组合范围。四、单倍体诱导与育种四、单倍体诱导与育种1.过程过程花粉花粉去分化去分化愈伤组织愈伤组织再分化再分化 花粉植株花粉植株（单倍体植株）（单倍体植株）纯合的二倍纯合的二倍 体植株体植株秋水仙素处理秋水仙素处理2.优点优点缩短育种周期缩短育种周期获得纯系植株获得纯系植株单倍体胚单倍体胚
