優(yōu)質(zhì)公開(kāi)課 植物細(xì)胞工程課件

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1、 細(xì)胞工程細(xì)胞工程的概念細(xì)胞工程的概念 指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過(guò)某種工程學(xué)手段，在細(xì)胞整體水平或細(xì)法，通過(guò)某種工程學(xué)手段，在細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平上，按照人們的意愿來(lái)改變細(xì)胞內(nèi)的遺胞器水平上，按照人們的意愿來(lái)改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門(mén)綜合科學(xué)技術(shù)。傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門(mén)綜合科學(xué)技術(shù)。 前者是前者是細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上生物技術(shù)上生物技術(shù), ,后者是后者是分子水平上分子水平上的生物技術(shù)。的生物技術(shù)?？寺《嗬蜓蚣夹g(shù)是克隆多莉羊技術(shù)是 水平上的技術(shù)，水平上的技術(shù)，培育抗蟲(chóng)棉是培育抗蟲(chóng)棉是 水平上的技術(shù)

2、。水平上的技術(shù)。蛋白質(zhì)工程是蛋白質(zhì)工程是 水平上的技術(shù)。水平上的技術(shù)。細(xì)胞工程與基因工程相比：細(xì)胞工程與基因工程相比：細(xì)胞細(xì)胞分子分子思考思考: :分子分子細(xì)胞工程細(xì)胞工程所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ) 植物細(xì)胞工程通常采用的技 術(shù) 手 段 植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) 植物體細(xì)胞雜交植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全能性具有某種生物具有某種生物全部遺傳信息全部遺傳信息的任何一個(gè)細(xì)胞都具的任何一個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育成有發(fā)育成完整生物體完整生物體的潛能。的潛能。2、體內(nèi)細(xì)胞未表現(xiàn)全能性的原因：、體內(nèi)細(xì)胞未表現(xiàn)全能性的原因：一、植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)一、植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)-細(xì)胞全能性細(xì)胞全能性3、全能性

3、表達(dá)的條件（植物組織培養(yǎng)的條件）：、全能性表達(dá)的條件（植物組織培養(yǎng)的條件）：內(nèi)因：內(nèi)因：離體離體細(xì)胞、組織或器官（為什么要細(xì)胞、組織或器官（為什么要離體離體？）？）外因：外因：1）適宜的外界環(huán)境條件）適宜的外界環(huán)境條件，例如無(wú)菌、適宜的溫度、濕度、光照等例如無(wú)菌、適宜的溫度、濕度、光照等 2）培養(yǎng)基）培養(yǎng)基（一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，激素一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，激素） 二、植物組織培養(yǎng)二、植物組織培養(yǎng)2 2、理論基礎(chǔ)：、理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全能性1 1、植物組織培養(yǎng)的概念、植物組織培養(yǎng)的概念 下列屬于植物組織培養(yǎng)的是下列屬于植物組織培養(yǎng)的是（ ）A.A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株花粉培養(yǎng)成單倍體植株B

4、.B.芽發(fā)育成枝條芽發(fā)育成枝條C.C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)D.D.未受精的卵發(fā)育成植株未受精的卵發(fā)育成植株即時(shí)應(yīng)用A切取接種植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基 定義：含有一定營(yíng)養(yǎng)成分，供組織培養(yǎng)植物定義：含有一定營(yíng)養(yǎng)成分，供組織培養(yǎng)植物生長(zhǎng)的基質(zhì)生長(zhǎng)的基質(zhì) 無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分：無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分：C C，H H，O O大量元素及部分微量大量元素及部分微量元素元素 有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分 含含N N物質(zhì)：包括維生素和氨基酸物質(zhì)：包括維生素和氨基酸 碳源：碳源：2%2%5%5%的蔗糖的蔗糖 瓊脂：起支持作用瓊脂：起支持作用 生長(zhǎng)激素：生長(zhǎng)素，細(xì)胞分裂素和赤霉素生長(zhǎng)激素：生長(zhǎng)素，細(xì)胞分裂素和赤霉素

5、PHPH值：值：愈傷組織的形成植物組織培養(yǎng)（試管苗的形成）培養(yǎng)室試管苗大規(guī)模培養(yǎng)移栽經(jīng)過(guò)煉經(jīng)過(guò)煉苗的小苗的小苗，可苗，可以和一以和一般植物般植物一樣進(jìn)一樣進(jìn)行大規(guī)行大規(guī)模栽培模栽培離體的植物器官、組織或細(xì)胞（外植體）離體的植物器官、組織或細(xì)胞（外植體）愈傷組織愈傷組織根、芽根、芽植物體植物體脫分化脫分化再分化再分化無(wú)菌無(wú)菌營(yíng)養(yǎng)：營(yíng)養(yǎng)：有機(jī)物有機(jī)物 無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽 水分水分一定的外界條件一定的外界條件植物激素：植物激素： 細(xì)胞分裂素細(xì)胞分裂素 生長(zhǎng)素生長(zhǎng)素遮光遮光一定的光照一定的光照芽發(fā)育成葉，葉芽發(fā)育成葉，葉肉細(xì)胞中葉綠素肉細(xì)胞中葉綠素的合成需要光照的合成需要光照排列疏松而無(wú)規(guī)排列疏松而無(wú)規(guī)則，

6、高度液泡化的則，高度液泡化的呈無(wú)定形狀態(tài)的薄呈無(wú)定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞壁細(xì)胞如：胡蘿卜的形成層、菊花如：胡蘿卜的形成層、菊花幼莖段、月季的花藥幼莖段、月季的花藥植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物組織培養(yǎng)技術(shù)二、植物二、植物體細(xì)胞雜交體細(xì)胞雜交1 概念概念：不同種植物不同種植物的的體細(xì)胞融合體細(xì)胞融合成一個(gè)成一個(gè)雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞，雜種細(xì)胞，雜種細(xì)胞發(fā)育成新的植物體發(fā)育成新的植物體的方法。的方法。2 理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)：細(xì)胞膜的流動(dòng)性細(xì)胞膜的流動(dòng)性和植物細(xì)胞的和植物細(xì)胞的全能性全能性小組合作討論（3min）：（1 1）要想讓兩個(gè)來(lái)自不同植物的體細(xì)胞融合在一）要想讓兩個(gè)來(lái)自不同植物的體細(xì)胞融合在一起，遇到的第一個(gè)障礙是

7、什么？起，遇到的第一個(gè)障礙是什么？（2 2）怎樣通過(guò)比較溫和的方法去掉細(xì)胞壁？）怎樣通過(guò)比較溫和的方法去掉細(xì)胞壁？（3 3）怎樣誘導(dǎo)兩個(gè)原生質(zhì)體的融合？）怎樣誘導(dǎo)兩個(gè)原生質(zhì)體的融合？（3 3）如果兩個(gè)來(lái)源不同的原生質(zhì)體發(fā)生融合形成）如果兩個(gè)來(lái)源不同的原生質(zhì)體發(fā)生融合形成了雜種細(xì)胞，下一步該對(duì)此細(xì)胞做何種處理？了雜種細(xì)胞，下一步該對(duì)此細(xì)胞做何種處理？（4 4）如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？）如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？融合的原生質(zhì)體融合的原生質(zhì)體原生質(zhì)體原生質(zhì)體B B原生質(zhì)體原生質(zhì)體A A去壁去壁去壁去壁植物植物A A細(xì)胞細(xì)胞植物植物B B細(xì)胞細(xì)胞誘導(dǎo)誘導(dǎo)融合融合再生出細(xì)胞壁再生出細(xì)胞壁雜種細(xì)

8、胞雜種細(xì)胞脫分化脫分化 （細(xì)胞分裂）（細(xì)胞分裂）愈傷組織愈傷組織再分化再分化雜種植株雜種植株植物植物組織組織培養(yǎng)培養(yǎng)植物植物細(xì)胞細(xì)胞融合融合二、二、植植物物體體細(xì)細(xì)胞胞雜雜交交3 過(guò)程過(guò)程：4 意義意義：克服了克服了遠(yuǎn)源雜交不親和性遠(yuǎn)源雜交不親和性的障礙的障礙擴(kuò)展了擴(kuò)展了用于雜交用于雜交 的親本范圍的親本范圍5 未解決的問(wèn)題未解決的問(wèn)題：還不能讓雜種植物按照人們的要：還不能讓雜種植物按照人們的要求表現(xiàn)出親代性狀。求表現(xiàn)出親代性狀。即時(shí)應(yīng)用1、在下列選項(xiàng)中，不需要采用植物組織培養(yǎng)技、在下列選項(xiàng)中，不需要采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)的是術(shù)的是()A利用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，獲得利用秋水仙素處理萌發(fā)

9、的種子或幼苗，獲得多倍體植株多倍體植株B利用花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株利用花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株C利用基因工程培養(yǎng)抗棉鈴蟲(chóng)的棉花植株利用基因工程培養(yǎng)抗棉鈴蟲(chóng)的棉花植株D利用細(xì)胞工程培養(yǎng)利用細(xì)胞工程培養(yǎng)“番茄番茄馬鈴薯馬鈴薯”雜種植雜種植株株A A2.1.2 2.1.2 植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用 資料資料1 1 蘭花因高雅美麗而深受人們喜愛(ài)。蘭花因高雅美麗而深受人們喜愛(ài)。蘭花常用分根法和種子進(jìn)行繁殖。在蘭花的蘭花常用分根法和種子進(jìn)行繁殖。在蘭花的常規(guī)繁殖中，遇到的常規(guī)繁殖中，遇到的難題是：難題是：用分根法繁用分根法繁殖速度緩慢殖速度緩慢，不利于，不利于新品種的推廣新品種的

10、推廣; ;用種子用種子繁殖又很困難繁殖又很困難，因?yàn)?，因?yàn)樘m花的種子十分微小，蘭花的種子十分微小，胚很纖弱，種子幾乎胚很纖弱，種子幾乎沒(méi)有儲(chǔ)藏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，沒(méi)有儲(chǔ)藏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在發(fā)芽過(guò)程中很容易夭折。在發(fā)芽過(guò)程中很容易夭折。 資料資料2 2 科學(xué)家應(yīng)用多倍體育種的方法，科學(xué)家應(yīng)用多倍體育種的方法，培育出的三倍體無(wú)子西瓜，具有無(wú)子、培育出的三倍體無(wú)子西瓜，具有無(wú)子、含糖高、口感好等特點(diǎn)含糖高、口感好等特點(diǎn)。 但因其但因其不結(jié)種子不結(jié)種子，每年必須用四倍體和每年必須用四倍體和二倍體西瓜雜交培育二倍體西瓜雜交培育種子，不僅增加了生種子，不僅增加了生產(chǎn)成本，也給無(wú)籽西產(chǎn)成本，也給無(wú)籽西瓜的普及帶來(lái)困難。瓜的

11、普及帶來(lái)困難。 資料資料3 3 病毒引起的植物病害有病毒引起的植物病害有500500多種。多種。受害的植物包括糧食作物、蔬菜、果樹(shù)和花卉，受害的植物包括糧食作物、蔬菜、果樹(shù)和花卉，如水稻、小麥、棉花、馬鈴薯、油菜、大蒜、如水稻、小麥、棉花、馬鈴薯、油菜、大蒜、蘋(píng)果、棗、唐菖蒲、蘭花等。而且沒(méi)有有效的蘋(píng)果、棗、唐菖蒲、蘭花等。而且沒(méi)有有效的防治辦法，只能拔除病株，造成很大的經(jīng)濟(jì)損防治辦法，只能拔除病株，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。失。 病毒多集中在種子、老葉等器官中，在幼病毒多集中在種子、老葉等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的組織中較少，在嫩的器官和未成熟的組織中較少，在分生區(qū)幾分生區(qū)幾乎不含病毒乎不含病

12、毒。1.微型繁殖微型繁殖（也叫快速繁殖技術(shù)）（也叫快速繁殖技術(shù)）2.作物脫毒作物脫毒（培養(yǎng)無(wú)病毒植株）（培養(yǎng)無(wú)病毒植株）3. 神奇的人工種子神奇的人工種子1.微型繁殖微型繁殖（也叫快速繁殖技術(shù)）（也叫快速繁殖技術(shù)） 概念：概念：應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)，快速繁殖優(yōu)良品種植物應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)，快速繁殖優(yōu)良品種植物(2)特點(diǎn)特點(diǎn):保持優(yōu)良品種的遺傳特性保持優(yōu)良品種的遺傳特性周期短，不受季節(jié)、氣候、自然災(zāi)害等因素的周期短，不受季節(jié)、氣候、自然災(zāi)害等因素的影響影響高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖 例：用一個(gè)蘭花莖尖就可以在一年內(nèi)生產(chǎn)出例：用一個(gè)蘭花莖尖就可以在一年內(nèi)生產(chǎn)出400萬(wàn)株蘭花

13、苗。萬(wàn)株蘭花苗。 蘭花楊樹(shù)生菜無(wú)籽西瓜(3)微型繁殖微型繁殖的應(yīng)用：的應(yīng)用： (1)材料材料: 植物的分生區(qū)植物的分生區(qū)(莖尖莖尖)-無(wú)病毒或極少無(wú)病毒或極少 (2)脫毒苗脫毒苗: 切取切取莖尖莖尖進(jìn)行進(jìn)行組織培養(yǎng)，再生的組織培養(yǎng)，再生的植株就有可能不帶病毒，從而植株就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗獲得脫毒苗 2.作物脫毒作物脫毒（培養(yǎng)無(wú)病毒植株）（培養(yǎng)無(wú)病毒植株）脫毒產(chǎn)品脫毒產(chǎn)品甘蔗甘蔗香蕉香蕉馬鈴薯馬鈴薯菠菠蘿蘿3. 神奇的人工種子神奇的人工種子樹(shù)木需生長(zhǎng)數(shù)年樹(shù)木需生長(zhǎng)數(shù)年才能結(jié)出種子。才能結(jié)出種子。優(yōu)良雜交種后代優(yōu)良雜交種后代會(huì)因發(fā)生性狀分會(huì)因發(fā)生性狀分離而喪失優(yōu)良特離而喪失優(yōu)良特性性。

14、受季節(jié)、氣候受季節(jié)、氣候和地域的限制和地域的限制。制種時(shí)需要占用制種時(shí)需要占用大量土地。大量土地。如何克服缺陷？如何克服缺陷？常規(guī)種子植物生產(chǎn)的不足常規(guī)種子植物生產(chǎn)的不足技術(shù)：技術(shù)：結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：特性：特性：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：胚狀體（不定芽、頂芽、腋芽胚狀體（不定芽、頂芽、腋芽）人工薄膜：人工薄膜：加入適量無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)碳源等養(yǎng)分，農(nóng)加入適量無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)碳源等養(yǎng)分，農(nóng)藥、抗生素、有益菌及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等藥、抗生素、有益菌及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等組織培養(yǎng)組織培養(yǎng)與天然種子比：與天然種子比： 解決某些作物繁殖力低、結(jié)子困難、發(fā)芽率低問(wèn)題解決某些作物繁殖力低、結(jié)子困難、發(fā)芽率低問(wèn)題 保持優(yōu)良品種遺傳特性保持優(yōu)良品種遺傳特性

15、 不受氣候、季節(jié)、地域的限制，時(shí)間短，占地少不受氣候、季節(jié)、地域的限制，時(shí)間短，占地少與試管苗比：與試管苗比：有人工薄膜保護(hù)，方便地貯藏和運(yùn)輸有人工薄膜保護(hù)，方便地貯藏和運(yùn)輸在適宜條件下可以萌發(fā)長(zhǎng)成幼苗。在適宜條件下可以萌發(fā)長(zhǎng)成幼苗。人工胚乳相當(dāng)天然種子的胚相當(dāng)天然種子的胚(由外植體或愈傷組織產(chǎn)生由外植體或愈傷組織產(chǎn)生)提供營(yíng)養(yǎng)提供營(yíng)養(yǎng)保護(hù)作用保護(hù)作用人工種子應(yīng)用人工種子應(yīng)用花椰菜花椰菜桉樹(shù)桉樹(shù)水稻水稻芹菜芹菜明顯縮短育種年限明顯縮短育種年限( (相對(duì)常規(guī)選育相對(duì)常規(guī)選育) )后代穩(wěn)后代穩(wěn)定遺傳定遺傳, ,都是純合體都是純合體正常正常植物植物花藥花藥愈傷愈傷組織組織 單倍體單倍體幼苗幼苗脫分化

16、脫分化再分化再分化染色體加倍染色體加倍秋水仙素處理秋水仙素處理1.單倍體育種單倍體育種 (1)(1)方法方法: : (2)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):花藥的離體培養(yǎng)獲得單倍體植株，花藥的離體培養(yǎng)獲得單倍體植株，染色體加倍染色體加倍, ,選擇穩(wěn)定遺傳優(yōu)良品種選擇穩(wěn)定遺傳優(yōu)良品種種子種子純合體純合體選優(yōu)選優(yōu) 自交自交2.突變體的利用突變體的利用 對(duì)植物組織培養(yǎng)過(guò)程中得對(duì)植物組織培養(yǎng)過(guò)程中得愈傷組織愈傷組織進(jìn)行進(jìn)行誘變誘變處理，處理，促其發(fā)生突變，誘導(dǎo)分化成植株，促其發(fā)生突變，誘導(dǎo)分化成植株，篩選篩選對(duì)人們對(duì)人們有利突變有利突變體，體，進(jìn)而培育新品種進(jìn)而培育新品種新新品種品種外植體外植體愈傷組織愈傷組織 多種多種突變

17、體突變體篩選篩選培育培育脫分化脫分化誘導(dǎo)分化誘導(dǎo)分化誘變處理誘變處理白三葉草白三葉草抗病、抗鹽、抗病、抗鹽、含高蛋白、高產(chǎn)。含高蛋白、高產(chǎn)。1.種類種類:2.技術(shù)技術(shù): 蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等.植物的組織培養(yǎng)植物的組織培養(yǎng)-愈傷組織細(xì)胞愈傷組織細(xì)胞培養(yǎng)培養(yǎng)注意注意: 一般培養(yǎng)到愈傷組織階段，從一般培養(yǎng)到愈傷組織階段，從愈傷組織的細(xì)胞中獲得細(xì)胞產(chǎn)物愈傷組織的細(xì)胞中獲得細(xì)胞產(chǎn)物!轉(zhuǎn)基因細(xì)胞轉(zhuǎn)基因細(xì)胞雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞莖尖、根尖等分生區(qū)莖尖、根尖等分生區(qū)花藥（花粉）花藥（花粉）外植體外植體脫分化脫分化愈傷愈傷組織組織再分化再分化叢芽或叢芽或胚狀體胚狀體 工廠化工廠化生產(chǎn)藥物生產(chǎn)藥物人工種子人工種子轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因植物雜種植物雜種植物作物脫毒作物脫毒單倍體育種單倍體育種微型繁殖微型繁殖植物體植物體誘變處理誘變處理突變細(xì)胞突變細(xì)胞總結(jié)總結(jié): : 植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用突變體的利用突變體的利用+人工薄膜人工薄膜培養(yǎng)培養(yǎng)