植物细胞工程的基本技术课件

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1、 19961996年年7 7月月5 5日日, ,世界上第一只体细胞克隆世界上第一只体细胞克隆动物动物-克隆羊克隆羊多利多利诞生于英国。诞生于英国。这样的生物技术属于何种生物工程？这样的生物技术属于何种生物工程？细胞工程细胞工程 细胞工程是指应用细胞生物学和分子细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过生物学的原理和方法，通过细胞水平细胞水平或或细细胞器水平胞器水平上的操作，按照人们的意愿来上的操作，按照人们的意愿来改改变变细胞内的细胞内的遗传物质遗传物质或或获得细胞产品获得细胞产品的一的一门综合科学技术。门综合科学技术。什么叫细胞工程？包括哪两什么叫细胞工程？包括哪两大领域？大领

2、域？细细胞胞工工程程应用的原理和方法应用的原理和方法研究的水平研究的水平研究的目的研究的目的细胞生物学和细胞生物学和分子生物学分子生物学细胞整体水平或细胞整体水平或细胞器水平细胞器水平按照人们的意愿来改按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质变细胞内的遗传物质或获得细胞产品或获得细胞产品概念概念分类分类植物细胞工程植物细胞工程动物细胞工程动物细胞工程理论基础理论基础细胞的细胞的全能性全能性2.1植物细胞工程植物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植物组织培养植物组织培养所采用技术的理论基础 植物细胞工程通常采用的技 术 手 段 植物组织培养植物组织培养 植物体细胞杂交植物

3、体细胞杂交植物细胞的全能性植物细胞的全能性利用菊花花瓣微型繁殖培养的菊花利用菊花花瓣微型繁殖培养的菊花探究：探究：1、为什么运用植物组织培养技术能把植物离、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？体器官、组织或细胞培养成完整植物体？植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性。2、什么是细胞的全能性？、什么是细胞的全能性？1、定义：、定义： 生物体的细胞具有发育成完整个体的潜生物体的细胞具有发育成完整个体的潜能的特性。能的特性。 2、原理：、原理： 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特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有的全套遗传物

4、质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个体的每一个活细胞活细胞都应该具有全能性。都应该具有全能性。 3、差异：、差异： （1 1） 受精卵的全能性受精卵的全能性最高最高 （2 2）植物细胞全能性植物细胞全能性 动物细胞全能性动物细胞全能性 (3) 一、植物细胞的全能性一、植物细胞的全能性受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞 探究：探究：2、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分、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？化成不同的组织器官？1、表现全能性的条件有哪些？、表现全能性的条件有哪些？离体、

5、一定的营养物质、激素及温度、离体、一定的营养物质、激素及温度、光照、光照、pH等适宜外界条件。等适宜外界条件。在特定的时间和空间条件下，基因选择在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。性的表达的结果。生物体的每一个细胞都含本物种的全套遗生物体的每一个细胞都含本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。传物质，都有发育成完整个体的全套基因。3、为何已分化的细胞仍具有发育成、为何已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能？完整个体的潜能？【提提示示】(1)植植物物细细胞胞全全能能性性的的条条件件，除除了了离离体体外外，还还需需要要种种类类齐齐全全、比比例例合合适适的的营营养养物物质质

6、和和一一定定植植物物激激素素，另另外外操操作作中中还还要要注注意意无无菌菌、控控制制适适宜宜温温度和光等。度和光等。(2)这不是全能性的反映，植物体上长这不是全能性的反映，植物体上长出新芽，这是细胞分化的结果出新芽，这是细胞分化的结果(基因选基因选择性表达的结果择性表达的结果)。4.4.在生物体内，细胞没有表现出全能性，在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为而是分化为不同的组织、器官，是因为 （ ） A A、细胞的基因丧失了全能性、细胞的基因丧失了全能性 B B、基因在特定时间和空间条件下选择性、基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果表达的结果 C C、不同的

7、细胞内基因不完全相同、不同的细胞内基因不完全相同 D D、在个体发育的不同时期，细胞内的基、在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化因发生了变化 B 要把一块组织通过培养得到要把一块组织通过培养得到一株完整植株一株完整植株, , 应该如何操作应该如何操作呢呢? ?请同学们阅读请同学们阅读P34实实验完成验完成P35讨论题。讨论题。19581958年，美国科学家斯图尔年，美国科学家斯图尔德（德（F.C.StewardF.C.Steward）将胡）将胡萝卜韧皮部的一些细胞进萝卜韧皮部的一些细胞进行培养获得了完整的胡萝行培养获得了完整的胡萝卜新植株。卜新植株。植物组织培养技术植物组织培养技术切取

8、接种培养室愈伤组织的形成试管苗移栽切取切取形成层形成层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试管苗的形成试管苗的形成培养室培养室移栽移栽脱分化脱分化再分化再分化(4)(4)请根据上面的实验过程，概括出植物组请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。织培养技术的流程简图。(1)(1)在组织培养实验中，为什么要强调所在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？ 防止杂菌污染，因为杂菌生长快，防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会和培养物争夺营养。杂菌生长过程中会和培养物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害的物质，导致培养物

9、迅速死会产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。亡。(2)(2)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是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？证吗？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。 植物组

10、织培养就是在无菌和人工控制条植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。芽，最终形成完整的植株。二、植物组织培养二、植物组织培养1、概念、概念植物组织培养的培养基植物组织培养的培养基无机营养成分：无机盐离子无机营养成分：无机盐离子有机营养成分：有机营养成分： 含含N N物质：包括维生素和氨基酸物质：包括维生素和氨基酸 碳源：碳源：2%2%5%5%的蔗糖溶液，调节渗透压的蔗糖溶

11、液，调节渗透压 琼脂：起支持作用琼脂：起支持作用 激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素PHPH值：值：5.05.06.06.0一、 植物组织培养离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽植物体植物体外植体外植体脱分化脱分化植物激素：植物激素：细胞分裂素、生长素细胞分裂素、生长素再分化再分化2、过程、过程植物组织培养条件植物组织培养条件： 含有全部营养成分的培含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的无菌环境、适合的PHPH、适时、适时光照等。光照等。遮光遮光光照光照细胞分化细胞分化程度与

12、细程度与细胞分裂能胞分裂能力呈负相力呈负相关。关。强调几个概念强调几个概念： 离体的植物器官、组织或细胞，离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种高度液泡化、无分裂，形成一种高度液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排列疏定形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。一、愈伤组织：一、愈伤组织：愈伤组织愈伤组织由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。伤组织的过程，又称去分化。（2）脱分化的实质和结果分别是）脱分化的实质和结果分别是什么？什么？实质是恢复细胞的全能性过程

13、。实质是恢复细胞的全能性过程。结果是形成愈伤组织。结果是形成愈伤组织。脱分化产生的愈伤组织在培养过程中脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。重新分化根或芽等器官的过程。二、（二、（1）植物细胞的）植物细胞的脱分化脱分化：三、植物细胞的三、植物细胞的再分化再分化：愈伤组织愈伤组织胚状体根、芽同时发生先根后芽先芽后根人工种子完 整 植 株（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子人工种子组成人工种子组成胚状体（或不定芽、顶芽和腋芽）+人工种皮(透气透水易降解+胚乳（营养物质、固氮菌、抗生素等） 人工种子：人工种子：解决的问题：解决的问题：a一一些些植植物物繁繁殖殖周周期期长长，

14、数数年年后后才才能能结结出出种子。种子。b有有些些作作物物优优良良杂杂种种的的后后代代因因发发生生性性状状分分离而丧失其优良特性。离而丧失其优良特性。c常常规规种种子子的的生生产产受受季季节节、气气候候和和地地域域的的限制，并且占用大量的土地。限制，并且占用大量的土地。 1、为什么诱导愈伤组织的过程中应避、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？光培养？在有光时，往往容易形成维管组织，在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。而不易形成愈伤组织。2、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？植物激素植物激素 当当细胞分裂素细胞分裂素和和生长素生长

15、素共同使用时，共同使用时，能刺激愈伤组织的形成，而通过调能刺激愈伤组织的形成，而通过调节二者的浓度比，就可以调控植物节二者的浓度比，就可以调控植物细胞培养过程中芽和根的形成，称细胞培养过程中芽和根的形成，称为为“激素杠杆激素杠杆”。(见见P42)栏目栏目导引导引新知初探思新知初探思维启动维启动要点突破讲要点突破讲练互动练互动知能演练轻知能演练轻巧夺冠巧夺冠专题专题2 细胞工程细胞工程要点二植物的组织培养要点二植物的组织培养1.植物组织培养中脱分化与再分化过程的比较植物组织培养中脱分化与再分化过程的比较名称名称过程过程形成体特点形成体特点条件条件脱分脱分化化离体器官、离体器官、组织、细胞组织、细

16、胞成为愈伤组成为愈伤组织织排列疏松、排列疏松、高度液泡化高度液泡化的薄壁细胞的薄壁细胞团团离体；离体；提供提供营养物质营养物质(有机物、有机物、无机物无机物)；提供提供激素激素(生长素、细生长素、细胞分裂素等胞分裂素等)；提供其他适宜条提供其他适宜条件件(温度、无菌等温度、无菌等)再分再分化化愈伤组织成愈伤组织成为幼苗或胚为幼苗或胚状体结构状体结构有根、芽或有根、芽或有生根发芽有生根发芽的能力的能力栏目栏目导引导引新知初探思新知初探思维启动维启动要点突破讲要点突破讲练互动练互动知能演练轻知能演练轻巧夺冠巧夺冠专题专题2 细胞工程细胞工程2.植物激素在植物组织培养中的作用植物激素在植物组织培养中

17、的作用生长素生长素/细胞分裂细胞分裂素的比值素的比值作用效果作用效果比值高时比值高时促进根分化、抑制芽形成促进根分化、抑制芽形成比值低时比值低时促进芽分化、抑制根形成促进芽分化、抑制根形成比值适中比值适中促进愈伤组织形成促进愈伤组织形成栏目栏目导引导引新知初探思新知初探思维启动维启动要点突破讲要点突破讲练互动练互动知能演练轻知能演练轻巧夺冠巧夺冠专题专题2 细胞工程细胞工程特特别别提提醒醒(1)植植物物组组织织培培养养成成功功的的关关键键是是避避免免微微生生物物的的污污染染，所所有有实实验验用用具具都都必必须须严严格格灭菌，接种过程要进行严格的无菌操作。灭菌，接种过程要进行严格的无菌操作。(2

18、)脱分化培养愈伤组织时要避光脱分化培养愈伤组织时要避光(如果此时如果此时进行光照，容易分化产生维管等组织，不利进行光照，容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织于产生大量的愈伤组织)，但再分化过程要有，但再分化过程要有光照，这样有利于诱导形成叶绿素。光照，这样有利于诱导形成叶绿素。栏目栏目导引导引新知初探思新知初探思维启动维启动要点突破讲要点突破讲练互动练互动知能演练轻知能演练轻巧夺冠巧夺冠专题专题2 细胞工程细胞工程【易误警示易误警示】脱分化和再分化不能在同一培脱分化和再分化不能在同一培养基上完成，需配制三种生长素、细胞分裂素养基上完成，需配制三种生长素、细胞分裂素不同浓度的培养基，

19、中间经过两次转接不同浓度的培养基，中间经过两次转接,才可才可顺利完成脱分化和再分化过程。一般过程是：顺利完成脱分化和再分化过程。一般过程是：在脱分化培养基上形成的愈伤组织，转接到生在脱分化培养基上形成的愈伤组织，转接到生芽培养基上，待长出丛芽后，再转接到生根培芽培养基上，待长出丛芽后，再转接到生根培养基上，促其生根。养基上，促其生根。因为不同种生物之间存因为不同种生物之间存在着在着生殖隔离生殖隔离，所以用，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，这些科学家试图用这两种植物的体于是，这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

20、想。细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。三、植物体细胞杂交技术三、植物体细胞杂交技术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交方法能实现吗？为什么？实现吗？为什么？ 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“Potamato”“Potamato”。 目前，已得到栽培烟草与野生烟草、目前，已得到栽培烟

21、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。 1 1、概念：、概念： 将两个来自不同植物的体细胞融将两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，且把杂种细合成一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的过程。胞培育成新的植物体的过程。 2 2、优势、优势：（与有性杂交与有性杂交方法比较方法比较） 克服了远缘杂交不亲和的障碍克服了远缘杂交不亲和的障碍，拓展了可用于杂交的亲本组合拓展了可用于

22、杂交的亲本组合范围范围。植物体细胞杂交植物体细胞杂交二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术3、成果和未解决的问题 成果：克服不同生物远缘杂交的障碍，出成果：克服不同生物远缘杂交的障碍，出 现自然界没有的新品种现自然界没有的新品种。未解决的问题：未能让杂种植物按照人未解决的问题：未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良。们的需要表现出亲代的优良。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植物细胞植物细胞A A原生质体原生质体B B原生质体原生质

23、体A 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B B二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术细胞融合的基础：细胞融合的基础： 细胞膜的流动性细胞膜的流动性去壁去壁去壁去壁纤维素酶纤维素酶果胶酶果胶酶原原生生质质体体植植物物细细胞胞原原生生质质体体融融合合离心、离心、振动、振动、电刺激、电刺激、聚乙二聚乙二醇醇再再生生细细胞胞壁壁杂杂种种细细胞胞去去分分化化愈愈伤伤组组织织杂杂种种植植株株激素激素筛筛选选等量等量激素激素再再分分化化植物体细胞杂交植物体细胞杂交过程示意图过程示意图马铃薯马

24、铃薯细胞细胞 番茄细胞番茄细胞杂种细胞杂种细胞1.阻碍植物细胞亲和的结构是什么？阻碍植物细胞亲和的结构是什么？怎么去除？怎么去除？融融 合合长壁长壁原生原生质体质体纤维素酶纤维素酶和果胶酶和果胶酶2.去壁以后的结构叫什么？去壁以后的结构叫什么？3.用什么方法才能让细胞紧密接触并发用什么方法才能让细胞紧密接触并发生融合？生融合？4.融合的过程是怎样的？其过程中用融合的过程是怎样的？其过程中用到了膜的什么特性？到了膜的什么特性？5.融合完成的标志是什么？融合完成的标志是什么？6.杂种细胞遗传物质有什么特点？杂种细胞遗传物质有什么特点？7.融合后除杂种细胞外还有哪些融合细胞？融合后除杂种细胞外还有哪

25、些融合细胞？ 物理方法：离心、振动、电击物理方法：离心、振动、电击. . 化学方法：聚乙二醇（化学方法：聚乙二醇（PEGPEG）诱导）诱导细胞膜融合细胞膜融合细胞质融合细胞质融合细胞核融合细胞核融合流动性流动性单核、长出新的细胞壁单核、长出新的细胞壁具有两个物种的遗传物质具有两个物种的遗传物质具有两个物种的遗传物质具有两个物种的遗传物质马马马马马、番马、番马、番马、番-番番番番所以还要经过所以还要经过所以还要经过所以还要经过筛选筛选筛选筛选才能得到杂种植株才能得到杂种植株才能得到杂种植株才能得到杂种植株1.1.为什么为什么“番茄番茄马铃薯马铃薯”超级杂种植株没有超级杂种植株没有如科学家所想像的

26、那样，地上长番茄、地下结如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？马铃薯？ 马铃薯马铃薯番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地下结马铃薯，主要原因是：地下结马铃薯，主要原因是：生物基因的表达不生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，的，所以马铃薯所以马铃薯番茄杂交植株的细胞中虽番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交番茄植株中的

27、遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。自然的了。特特别别提提醒醒(1)杂杂种种细细胞胞产产生生的的标标志志是是新新细细胞胞壁壁的的形形成成，植植物物体体细细胞胞杂杂交交技技术术完完成成的的标标志志是是得得到到杂杂种植株。种植株。(2)植植物物体体细细胞胞杂杂交交技技术术包包括括植植物物细细胞胞融融合合和和植植物物组织培养两个过程。组织培养两个过程。(3)从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术没有有从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术没有有性生殖细胞的形成和结合，应属于无性生殖，变性生殖细胞的形成和结合，应属于无性生殖，变异类型

28、应是染色体数目的变异异类型应是染色体数目的变异。比较比较比较比较植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术所属所属范畴范畴原理原理步骤步骤意义意义联系联系无性繁殖无性繁殖细胞全能性细胞全能性脱分化脱分化再分化再分化保持优良性状保持优良性状繁殖速度快、大规模生产繁殖速度快、大规模生产提高经济效益提高经济效益杂交技术应用了组织培养杂交技术应用了组织培养克服不同种生物远源杂交克服不同种生物远源杂交的障碍的障碍去除细胞壁、获得有活力的去除细胞壁、获得有活力的原生质原生质融合形成杂种细胞融合形成杂种细胞组织培养组织培养膜流动性膜流动性细胞全能性细胞全能性染色体变异、基因重组染色体变异、

29、基因重组(1)(1)不同细胞体现全能性能力的大小不同，具体不同细胞体现全能性能力的大小不同，具体表现为：受精卵表现为：受精卵 生殖细胞生殖细胞 体细胞，离体细胞体细胞，离体细胞的全能性表达与分化程度呈负相关，但生殖细的全能性表达与分化程度呈负相关，但生殖细胞特殊。胞特殊。(2)(2)脱分化形成愈伤组织的过程不需要光，再分脱分化形成愈伤组织的过程不需要光，再分化过程需要光，因为愈伤组织利用有机营养成化过程需要光，因为愈伤组织利用有机营养成分，而试管苗需要进行光合作用以自养。分，而试管苗需要进行光合作用以自养。(3)(3)植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的

30、激素比例不同，因为培养的目的不同激素比例不同，因为培养的目的不同( (生根或生生根或生芽芽) )。(4)植物组织培养中用到的有机碳源一般为植物组织培养中用到的有机碳源一般为蔗糖，用葡萄糖也可以，但后者的成本高。蔗糖，用葡萄糖也可以，但后者的成本高。 (5)利用植物组织培养技术生产细胞产物时，利用植物组织培养技术生产细胞产物时，有时只需将外植体培养到愈伤组织，从愈伤有时只需将外植体培养到愈伤组织，从愈伤组织中获取产物。组织中获取产物。(6)人工种子发育初期需要的营养物质由人人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。工胚乳提供。(7)人工种皮中可以加入适量的养分、无机人工种皮中可以加入适量的养

31、分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等，盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等，以利于胚状体生长发育成幼苗。以利于胚状体生长发育成幼苗。1 1、回忆植物组织培养技术的基本原理和过程？、回忆植物组织培养技术的基本原理和过程？2 2、思考利用这项技术能做哪些工作？、思考利用这项技术能做哪些工作？ 再分化再分化脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织外植体外植体试管苗试管苗植株植株 资料资料1 1 科学家应用多倍体育种的方法，科学家应用多倍体育种的方法，培育出的三倍体无子西瓜，具有无子、培育出的三倍体无子西瓜，具有无子、含糖高、口感好等特点。含糖高、口感好等特点。 但因其不结种子，但因其不结种子，每年必

32、须用四倍体和每年必须用四倍体和二倍体西瓜杂交培育二倍体西瓜杂交培育种子，不仅增加了生种子，不仅增加了生产成本，也给无籽西产成本，也给无籽西瓜的普及带来困难。瓜的普及带来困难。 资料资料2 2 病毒引起的植物病害有病毒引起的植物病害有500500多种。多种。受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉，受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉，如水稻、小麦、棉花、马铃薯、油菜、大蒜、如水稻、小麦、棉花、马铃薯、油菜、大蒜、苹果、枣、唐菖蒲、兰花等。而且没有有效的苹果、枣、唐菖蒲、兰花等。而且没有有效的防治办法，只能拔除病株，造成很大的经济损防治办法，只能拔除病株，造成很大的经济损失。失。 病毒多集中

33、在种子、老叶等器官中，在幼病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。乎不含病毒。 资料资料3 3 兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的常规繁殖中，遇到的常规繁殖中，遇到的难题是：用分根法繁难题是：用分根法繁殖速度缓慢，不利于殖速度缓慢，不利于新品种的推广新品种的推广; ;用种子用种子繁殖又很困难，因为繁殖又很困难，因为兰花的种子十分微小，兰花的种子十分微小，胚很纤弱，种子几乎胚很纤弱，种子几乎没有储藏营养物质，

34、没有储藏营养物质，在发芽过程中很容易夭折。在发芽过程中很容易夭折。植植物物细细胞胞工工程程的的实实际际应应用用（一）（一）、植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径（二）（二）、作物新品种的培育作物新品种的培育（三）（三）、细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产1.单倍体育种2.突变体的利用药物，香料，蛋白质等药物，香料，蛋白质等药物，香料，蛋白质等药物，香料，蛋白质等一 植物繁殖的新途径 1.概念概念:快速繁殖优良品种的植物组织培养技术快速繁殖优良品种的植物组织培养技术2.优点优点:3.成就成就:1 1）保持优良品种的遗传特性）保持优良品种的遗传特性2 2）高效快速地实现种苗的大量繁殖）高效快速地

35、实现种苗的大量繁殖 例：用一个兰花茎尖就可以在一年内生产例：用一个兰花茎尖就可以在一年内生产出出400万株兰花苗。万株兰花苗。 微型繁殖技术（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）一 植物繁殖的新途径 讨论讨论 P38利用了植物利用了植物“微型微型”繁殖技术的：繁殖技术的：1）保持优良品种的遗传特性2）高效快速地实现种苗的大量繁殖 在短时间中获得大量的优质种苗 生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、价格高等特点，近年在各地发展很快。但是量高、价格高等特点，近年在各地发展很快。但是生姜在生产上长期采用无性繁殖

36、，容易感染多种病生姜在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产般减产30%30%50%50%。 病毒容易沿植物体的维管组织传播，病毒容易沿植物体的维管组织传播，而分生组织区中缺乏维管系统，因此不含而分生组织区中缺乏维管系统，因此不含病毒。用做组织培养的植物材料可以是植病毒。用做组织培养的植物材料可以是植物体任何类型的组织细胞。怎样利用植物物体任何类型的组织细胞。怎样利用植物组织培养技术解决？组织培养技术解决？ 一 植物繁殖的新途径 （二）（二）作物脱毒作物脱毒1.作物脱毒的原因作物脱毒的原因:2.作物脱

37、毒的材料作物脱毒的材料:3.作物脱毒的方法作物脱毒的方法:4.作物脱毒的结果作物脱毒的结果:长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差分生区（如茎尖）的细胞进行组织培养获得脱毒苗5.成就成就:2.作物脱毒 (1)材料:植物分生区（茎尖）的病毒极少，甚至无病毒。 (2)脱毒苗:切取茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗 （3）优点：使农作物不会或极少感染病毒（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 1.天然种子的局限天然种子的局限 1 1）培育周期长）培育周期长 2 2）优良杂种的后代会发生性状分离而丧）优良杂种的后代会发生性状分离

38、而丧失其优良特性失其优良特性 3 3）生产会受到季节、气候和地域的限制，）生产会受到季节、气候和地域的限制，并且需要占用大量的土地实现制种并且需要占用大量的土地实现制种种种 子子 的的 结结 构构自然种子胚胚种皮种皮胚乳胚乳（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 通过植物组织培养得到的通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、胚状体、不定芽、顶芽和腋芽顶芽和腋芽等为材料，经过等为材料，经过人工薄膜人工薄膜包装包装得到的种子。得到的种子。（1 1）人工种子概念）人工种子概念（2 2）人工种子组成）人工种子组成胚状体（或不定芽、顶芽和腋芽）胚状体（或不定芽、顶芽和腋芽）+ +人工

39、种皮人工种皮 （三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 2.2.人工种子人工种子 胚状体（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 诱导植物愈伤组织诱导植物愈伤组织 体细胞胚的诱导体细胞胚的诱导 体细胞胚的成熟体细胞胚的成熟 体细胞胚的机械化包裹体细胞胚的机械化包裹 贮藏或种植贮藏或种植思考思考 设计人工种子制备技术的主要流程图设计人工种子制备技术的主要流程图 通过植物组织培养的方法获得的通过植物组织培养的方法获得的胚状体、不胚状体、不定芽、顶芽和腋芽定芽、顶芽和腋芽等材料外面包被着人工薄膜，等材料外面包被着人工薄膜，在适宜的条件下可以发芽成幼苗的种子在适

40、宜的条件下可以发芽成幼苗的种子。 u技术：组织培养。u特性：在适宜条件下可以萌发长成幼苗。u优点后代无性状分离，保持优良特性不受季节、气候和地域的限制易于储藏和运输3、人工种子、人工种子人工种子的结构人工种子的结构 人工种皮中可以人工种皮中可以加入适量的养分、无加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益农药、抗生素、有益菌等菌等, ,以利于胚状体以利于胚状体生长发育成幼苗。生长发育成幼苗。（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 讨论讨论 P40培植周期短 后代无性状分离不受气候,季节和地域限制可以很方便地贮藏和运输 加入适量的养分、无机盐、有

41、机碳源以及农药、抗生素、有益菌、植物生长调节剂等1 1）优点）优点：2 2）人工种皮的有效成分）人工种皮的有效成分二二.作物的新品种培育作物的新品种培育复习复习: :1 1传统方法传统方法( (杂杂 交交) ) 杂交育种依据的原理是杂交育种依据的原理是: : 基因的自由组合定律，优良的基因自基因的自由组合定律，优良的基因自由组合。由组合。结果:通过基因重组，把两亲本的优良性状组合在同一后代中 缺点:要不断进行(多年)纯化和选择，才得到一种符合理想要求的新品种 （一）单倍体育种（一）单倍体育种二 作物新品种的培育 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体1.单倍体定义：单倍体定义：2.单倍体形成：

42、单倍体形成：3.单倍体植株的特点：单倍体植株的特点：由配子不经过受精作用而直接发育成的个体。例：蜜蜂中的雄蜂长得弱小，而且高度不育花药花药 花粉细胞培养花粉细胞培养 接种脱分化脱分化愈伤愈伤组织组织 分化出分化出分化出分化出小植物小植物小植物小植物再分化再分化单倍体单倍体单倍体单倍体植株植株植株植株移栽移栽正常正常植株植株染色体加倍染色体加倍（一）单倍体育种（一）单倍体育种二 作物新品种的培育 后代都是纯合子，明显缩短育种年限5.优点：优点：6.成就成就（二）（二）突变体的利用突变体的利用二 作物新品种的培育 植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，易受到培养条件和外界压力的影

43、响而产生突变1.产生产生：筛选对人们有利突变体,进而培育新品种2.利用：利用：3.3.成就：成就：2020世纪世纪7070年代以来，各国的科学家用年代以来，各国的科学家用这种方法已经筛选到抗病、抗盐、含高蛋白，这种方法已经筛选到抗病、抗盐、含高蛋白，以及高产的突变体，有的已用于生产。以及高产的突变体，有的已用于生产。原理：诱变育种 突变体育种作用对象 萌发的种子或幼苗植物组织培养中的细胞基因突变比较：比较：单倍体育种：单倍体育种：突变体的利用：突变体的利用：植物体细胞杂交育种植物体细胞杂交育种优点：优点：育种原理：育种原理：优点：优点：育种原理：育种原理：优点：优点：育种原理：育种原理：明显缩

44、短育种年限明显缩短育种年限染色体变异染色体变异能够产生新性状能够产生新性状基因突变基因突变克服远缘杂交不亲和障碍克服远缘杂交不亲和障碍染色体变异染色体变异蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等1.细胞产物种类：细胞产物种类：三 细胞产物的工厂化生产植物的组织培养2.技术：技术：3.成就：成就：工厂化生产人参皂甙的基本过程是什么？工厂化生产人参皂甙的基本过程是什么？ v第一步，选择人参根作为外植体进行培养，第一步，选择人参根作为外植体进行培养，产生愈伤组织，经过培养选择找到增殖速度产生愈伤组织，经过培养选择找到增殖速度快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为

45、种质，其中一部分作为保存用，以备下一次种质，其中一部分作为保存用，以备下一次生产用，一部分进行发酵生产。生产用，一部分进行发酵生产。v第二步，将第一步选择到的细胞株在发酵罐第二步，将第一步选择到的细胞株在发酵罐中的适合培养液中进行液体培养，增加细胞中的适合培养液中进行液体培养，增加细胞数量。数量。v第三步，将发酵罐中培养的细胞进行破碎，第三步，将发酵罐中培养的细胞进行破碎，从中提取人参皂甙。从中提取人参皂甙。怎样拯救红豆杉并且生产大量紫杉醇？怎样拯救红豆杉并且生产大量紫杉醇？讨论讨论 作业作业思考：思考：1、高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福人类，但、高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福人类，但却为

46、濒危的红豆杉带来一场灭顶之灾。以却为濒危的红豆杉带来一场灭顶之灾。以“我们能否利用我们能否利用植物组织培养技术大量生产紫杉醇，从而拯救红豆杉植物组织培养技术大量生产紫杉醇，从而拯救红豆杉”为为题，与同学展开讨论，说出植物组织培养技术在节约资源、题，与同学展开讨论，说出植物组织培养技术在节约资源、保护环境方面的重要意义。保护环境方面的重要意义。可以利用可以利用植物组织培养技术植物组织培养技术来大量生产紫杉醇。现在国内外的来大量生产紫杉醇。现在国内外的科学家们正在研究利用植物细胞培养技术来大量培育红豆杉细科学家们正在研究利用植物细胞培养技术来大量培育红豆杉细胞，希望利用这种方法来大量生产紫杉醇。国

47、内外许多实验室胞，希望利用这种方法来大量生产紫杉醇。国内外许多实验室开展了用组织培养法生产紫杉醇的研究，红豆杉属的开展了用组织培养法生产紫杉醇的研究，红豆杉属的11种植物种植物现都在进行组织培养。现都在进行组织培养。ESC Agenetics公司宣布他们用细胞培公司宣布他们用细胞培养法所得紫杉醇的含量是树皮的养法所得紫杉醇的含量是树皮的25倍。国内外在分化细胞株倍。国内外在分化细胞株系和培养条件方面做了不少工作，摸索了外植体、光照、培养系和培养条件方面做了不少工作，摸索了外植体、光照、培养基组成等因素对细胞培养及紫杉醇生成的影响。现在工艺条件基组成等因素对细胞培养及紫杉醇生成的影响。现在工艺条件已基本摸清，正研究反应的放大技术等，有望实现通过细胞培已基本摸清，正研究反应的放大技术等，有望实现通过细胞培养进行工业化生产紫杉醇的目标。养进行工业化生产紫杉醇的目标。v植物组织培养技术在我们生活中的另植物组织培养技术在我们生活中的另外一些应用外一些应用 ：v a. a. 拯救濒危植物；拯救濒危植物； v b. b. 提供食品制作的原料；提供食品制作的原料；v c. c. 转基因植物的培育转基因植物的培育, ,也要用到植物也要用到植物组织培养的方法组织培养的方法. .