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1、植物体细胞杂交的概念植物体细胞杂交的概念 将不同种植物的体细胞，在一定将不同种植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂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。种细胞培育成新的植物体的技术。 （不同种生物之间存在着生殖隔（不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的）是不可能做到这一点的）植物体细胞杂交酶解法去细胞壁纤维素酶、果胶酶纤维素酶、果胶酶(1)(1)番茄番茄细胞细胞马铃马铃薯薯细胞细胞不同植物体细胞原生质融合物理方法有：物理方法有： 显显微微操操作作、离离心心、振振动动、电电刺刺激激等等促促使使原原生质
2、体融合。生质体融合。化学的方法化学的方法 用用聚聚乙乙二二醇醇（PEGPEG）等等试试剂剂作作为为诱诱导导剂剂来来诱导融合诱导融合(1)(1)(2)植物体细胞杂交过程示意图过程示意图(3)杂种细胞杂种细胞(4)(5)番茄番茄细胞细胞马铃马铃薯薯细胞细胞ABABAABB(6)物理物理方法方法化学化学方法：方法：离心离心振动振动电刺激电刺激人工诱导方法(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物体细胞杂交过程示意图过程示意图酶解法去壁酶解法去壁原生质原生质体融合体融合再生再生细胞壁细胞壁杂种细胞杂种细胞脱分化脱分化再分化再分化(6)移栽移栽 正在融合的正在融合的原生质体原生质体植物组植物组织培养织培养
3、植物细胞融合植物细胞融合再生出细胞壁植物体细胞杂交技术过程图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植物体细胞杂交1 1、植物体细胞杂交的结果是产生了？、植物体细胞杂交的结果是产生了？2 2、这个过程中涉及的原理是？、这个过程中涉及的原理是？杂种植株杂种植株植物体细胞杂交的意义使来自两个亲本细胞的基因有可使来自两个亲本细胞的基因有可能都被表达，能都被表达，打破了远缘生物不打破了远缘生物不能杂交的屏障能杂交的屏障，提供了，提供了创造新物创造新物种种的可能。的可能。根为马铃薯而根为马铃薯而果为西红柿，果为西红柿，尚末成功尚末成功思考思考为什么为什么“番茄番茄马铃薯马铃薯”超级
4、杂种植株没有如超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？铃薯？主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地
5、下结马铃薯就是很自然的了。下结马铃薯就是很自然的了。 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植物体细胞杂交应用生长期短，耐热性强和易于贮存生长期短，耐热性强和易于贮存 自然界中有一种含有叶绿体的原生动物自然界中有一种含有叶绿体的原生动物眼眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。具体实验方案。 思考思考异想天开异想天开所采用技术的理论基础 植物细胞工程通常采
6、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体细胞杂交植物细胞的全能性植物细胞的全能性小结小结 如图是如图是“白菜一甘蓝白菜一甘蓝”杂种植株的培育过程。杂种植株的培育过程。下列说法正确的是下列说法正确的是( )( )A.A.图示图示“白菜白菜甘蓝甘蓝”植株不能结籽植株不能结籽B.B.愈伤组织的代谢是自养需氧型愈伤组织的代谢是自养需氧型C C上述过程中包含着有丝分裂，细胞分化和减数上述过程中包含着有丝分裂，细胞分化和减数分裂等过程分裂等过程D D“白菜白菜甘蓝甘蓝”杂种植株具有的性状是基因选杂种植株具有的性状是基因选择性表达的结果择性表达的结果D下列属于组织培养的是（下列属于组织培
7、养的是（ ） A. A. 花粉培养成单倍体植株花粉培养成单倍体植株 B. B. 芽发育成枝条芽发育成枝条 C. C. 根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区 D. D. 未受精的卵发育成植株未受精的卵发育成植株A概念概念: : 快速高效实快速高效实现种苗繁植培现种苗繁植培育优良植物品育优良植物品种的植物组织种的植物组织培养技术。培养技术。1.1.微型繁殖技术微型繁殖技术植物组织植物组织培养车间培养车间1.1.微型繁殖技术微型繁殖技术优点：优点：高效快速地实现种苗的大量繁殖；高效快速地实现种苗的大量繁殖；保持优良品种的遗传特性；保持优良品种的遗传特性；不受自然生长季节的限制（因为在不受自然
8、生长季节的限制（因为在具有一定人工设施的室内生产）。具有一定人工设施的室内生产）。 1.1.微型繁殖技术微型繁殖技术产业化育苗产业化育苗1.1.微型繁殖技术微型繁殖技术人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化育人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化育苗生产，这是利用了该项技术的哪些特点？苗生产，这是利用了该项技术的哪些特点？植物植物“微型微型”繁殖技术具有繁殖技术具有高效性高效性和和可以可以保持种苗的优良遗传特性保持种苗的优良遗传特性的优势。的优势。工厂化大规模育苗生产正是利用了植工厂化大规模育苗生产正是利用了植物物“微型微型”繁殖技术的这两方面优势。繁殖技术的这两方面优势。利用植物利用植物“微
9、型微型”繁殖技术我们可以繁殖技术我们可以在在短时间中获得大量的优质种苗。短时间中获得大量的优质种苗。（1 1）作物脱毒的原因）作物脱毒的原因: :2.2.作物脱毒作物脱毒几乎所有的果树都患有病毒病，而且多是通过营养体繁殖代代相传的。植物病毒种类很多,对树体又能产生持久危害,迄今为止尚无有效的药物可以控制。 长期进行无性繁殖的作物，易积累病毒，导长期进行无性繁殖的作物，易积累病毒，导致产量降低，品质变差，而植物的致产量降低，品质变差，而植物的分生区一分生区一般不会感染病毒般不会感染病毒，用分生区的细胞进行组织，用分生区的细胞进行组织培养，就能得到大量的脱毒苗培养，就能得到大量的脱毒苗。用植物的组
10、织培养技术，培养植物用植物的组织培养技术，培养植物茎尖茎尖，可，可以有效地防止病毒病的侵害，恢复种性并加以有效地防止病毒病的侵害，恢复种性并加速繁殖速度。速繁殖速度。香蕉去病毒试管苗的组织培养技术已成为产香蕉去病毒试管苗的组织培养技术已成为产业化商品化的先例之一。因为香蕉是三倍体业化商品化的先例之一。因为香蕉是三倍体植物，必须通过无性繁殖延续后代，传统方植物，必须通过无性繁殖延续后代，传统方法一般采用法一般采用芽芽繁殖，感病严重，繁殖率低；繁殖，感病严重，繁殖率低；而采用去病毒的组织培养技术不仅改进了品而采用去病毒的组织培养技术不仅改进了品质，亩产量约提高质，亩产量约提高3030-50-50，
11、很容易被蕉农，很容易被蕉农接受。接受。 2.2.作物脱毒作物脱毒（2 2）材）材 料料: :分生区（如茎尖）的细胞分生区（如茎尖）的细胞（3 3）脱毒苗）脱毒苗: : 切取茎尖进行组织培养获得切取茎尖进行组织培养获得2.2.作物脱毒作物脱毒2.2.作物脱毒作物脱毒茎尖培养茎尖培养可以得到无病毒苗木可以得到无病毒苗木已成为解决病毒病危害和品种已成为解决病毒病危害和品种退化问题的一个重要途径。退化问题的一个重要途径。3.3.神奇的人工种子神奇的人工种子人工种子人工种子：用组：用组培技术获得具有培技术获得具有胚芽、胚轴、胚胚芽、胚轴、胚根等结构的胚状根等结构的胚状体，并用人工种体，并用人工种皮皮(
12、(藻酸钠藻酸钠) )包裹包裹起来，用以代替起来，用以代替天然种子进行繁天然种子进行繁殖的一种结构。殖的一种结构。胚芽胚芽胚根胚根胚乳或子叶胚乳或子叶种皮种皮(1)(1)特点特点: : 后代无性状分离，保留优良特性；后代无性状分离，保留优良特性； 不受气候不受气候, ,季节和地域限制。季节和地域限制。(2)(2)技术技术: :植物组织培养。植物组织培养。(3)(3)产生途径：产生途径： 由已脱分化的外植体直接产生；由已脱分化的外植体直接产生； 由愈伤组织产生由愈伤组织产生。(4)(4)结构结构: :人工薄膜胚状体人工薄膜胚状体或不定芽或顶芽或腋芽。或不定芽或顶芽或腋芽。3.3.神奇的人工种子神奇
13、的人工种子（5 5）优点：）优点：解决了有些种子繁殖力差、结籽困难或发解决了有些种子繁殖力差、结籽困难或发芽率低等问题。芽率低等问题。可以工业化生产，提高农业的自动化程度。可以工业化生产，提高农业的自动化程度。可在胚乳中添加各种附加成分。如：固氮可在胚乳中添加各种附加成分。如：固氮菌、防病虫农药、除草剂等。菌、防病虫农药、除草剂等。用人工种子播种可节约粮食。用人工种子播种可节约粮食。3.3.神奇的人工种子神奇的人工种子人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长成小植株的关键部分，请探讨人利生长成小植株的关键部分，请探讨人工种皮中应该具有的有效成分是什么？工种皮中
14、应该具有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，我们还可为了促进胚状体的生长发育，我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？以向人工种皮中加入哪些物质？针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中还可以加入包裹剂中还可以加入适量的养分适量的养分、无机盐无机盐、有机碳源有机碳源以及以及农药农药、抗生素抗生素、有益菌有益菌等。为等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些皮中加入一些植物生长调节剂植物生长调节剂。3.3.神奇的人工种子神奇的人工种子 现在已有胡萝卜、芹菜、柑橘、现在已有胡萝卜、芹菜、柑橘、咖啡、
15、棉花、玉米、水稻、橡胶等几咖啡、棉花、玉米、水稻、橡胶等几十种植物的人工种子试种成功，但由十种植物的人工种子试种成功，但由于成本较高，中国尚未应用于生产。于成本较高，中国尚未应用于生产。1.1.单倍体育种单倍体育种（1 1）方法）方法: :花药的离体培养花药的离体培养（2 2）优点）优点: : 后代稳定遗传后代稳定遗传, ,都是纯合体都是纯合体; ; 明显缩短育种年限。明显缩短育种年限。2.2.利用培养变异，筛选优良突变体利用培养变异，筛选优良突变体 植物离体培养，能够明显提高突变植物离体培养，能够明显提高突变率，并且会有各种各样的生理和形态突率，并且会有各种各样的生理和形态突变，如株高、花色
16、、植株形态、生育期、变，如株高、花色、植株形态、生育期、耐性等。可以从中选择优良突变体，培耐性等。可以从中选择优良突变体，培育新品种。育新品种。 3.3.利用细胞融合技术，克服远缘杂交利用细胞融合技术，克服远缘杂交不亲和性不亲和性野生种往往有许多优良性状，但大野生种往往有许多优良性状，但大部分野生种与栽培种杂交不亲和，部分野生种与栽培种杂交不亲和，严重影响了野生种优良遗传基因的严重影响了野生种优良遗传基因的应用。利用细胞融合，可以克服这应用。利用细胞融合，可以克服这种杂交不亲和性，获得体细胞杂种，种杂交不亲和性，获得体细胞杂种，使野生种的利用成为可能。使野生种的利用成为可能。4.4.基因工程基
17、因工程 基因工程主要研究基因工程主要研究DNADNA的转导，而基因转导后必须通的转导，而基因转导后必须通过组织培养途径才能实现植株再生。过组织培养途径才能实现植株再生。 1.1.种类：种类：蛋白质，脂肪，糖类，药蛋白质，脂肪，糖类，药物，香料，生物碱等。物，香料，生物碱等。2.2.技术：技术： 植物的组织培养植物的组织培养 紫草紫草紫草素紫草素 愈伤组织愈伤组织紫草素有活血化淤的作用，可用于治疗烫紫草素有活血化淤的作用，可用于治疗烫伤割伤的药物、化妆品及食品的着色剂伤割伤的药物、化妆品及食品的着色剂 因为从它细胞内提炼的紫杉醇，是国际上公因为从它细胞内提炼的紫杉醇，是国际上公认的一种高效、低毒
18、、广谱、作用机制独特认的一种高效、低毒、广谱、作用机制独特的抗癌天然产物。所以红豆杉这类植物近年的抗癌天然产物。所以红豆杉这类植物近年来是植物界一位走红的名星。来是植物界一位走红的名星。红豆杉是常绿针叶，结樱桃大的奇特红豆果，是第四世纪冰川后遗留下来的世界珍稀濒危植物，全世界自然分布极少，列为国家一级重点保护植物。 目前国内外都是从红豆杉树皮和嫩叶中提取目前国内外都是从红豆杉树皮和嫩叶中提取紫杉醇，原料来源困难，成本高。紫杉醇，原料来源困难，成本高。每生产每生产1 1公斤紫杉醇，需用紫杉树皮公斤紫杉醇，需用紫杉树皮3030吨。吨。每株每株100100年生的树约可萃取年生的树约可萃取300mg3
19、00mg的紫杉醇。的紫杉醇。治疗一位病患者需要用治疗一位病患者需要用1200mg1200mg，需用相当于，需用相当于4 4株株100100年的紫杉树。年的紫杉树。因含量极微，紫杉醇价格昂贵，每公斤的售因含量极微，紫杉醇价格昂贵，每公斤的售价价2020万美元。每克纯品价值万美元。每克纯品价值10001000美元以上。美元以上。p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后谢谢你的到来学习并没有结束，希望大家继续努力Learning Is Not Over. I Hope You Will Continue To Work Hard演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
