優(yōu)質(zhì)公開課 植物細胞工程課件

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

2、。水平上的技術。蛋白質(zhì)工程是蛋白質(zhì)工程是 水平上的技術。水平上的技術。細胞工程與基因工程相比：細胞工程與基因工程相比：細胞細胞分子分子思考思考: :分子分子細胞工程細胞工程所采用技術的理論基礎 植物細胞工程通常采用的技 術 手 段 植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) 植物體細胞雜交植物體細胞雜交植物細胞的全能性植物細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細胞都具的任何一個細胞都具有發(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)細胞未表現(xiàn)全能性的原因：、體內(nèi)細胞未表現(xiàn)全能性的原因：一、植物細胞工程的理論基礎一、植物細胞工程的理論基礎-細胞全能性細胞全能性3、全能性

3、表達的條件（植物組織培養(yǎng)的條件）：、全能性表達的條件（植物組織培養(yǎng)的條件）：內(nèi)因：內(nèi)因：離體離體細胞、組織或器官（為什么要細胞、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，例如無菌、適宜的溫度、濕度、光照等例如無菌、適宜的溫度、濕度、光照等 2）培養(yǎng)基）培養(yǎng)基（一定的營養(yǎng)物質(zhì)，激素一定的營養(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：、理論基礎：植物細胞的全能性植物細胞的全能性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)育成植株即時應用A切取接種植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基 定義：含有一定營養(yǎng)成分，供組織培養(yǎng)植物定義：含有一定營養(yǎng)成分，供組織培養(yǎng)植物生長的基質(zhì)生長的基質(zhì) 無機營養(yǎng)成分：無機營養(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 有機營養(yǎng)成分有機營養(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 生長激素：生長素，細胞分裂素和赤霉素生長激素：生長素，細胞分裂素和赤霉素

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)過煉經(jīng)過煉苗的小苗的小苗，可苗，可以和一以和一般植物般植物一樣進一樣進行大規(guī)行大規(guī)模栽培模栽培離體的植物器官、組織或細胞（外植體）離體的植物器官、組織或細胞（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菌無菌營養(yǎng)：營養(yǎng)：有機物有機物 無機鹽無機鹽 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： 細胞分裂素細胞分裂素 生長素生長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，葉肉細胞中葉綠素肉細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規(guī)排列疏松而無規(guī)則，

6、高度液泡化的則，高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄呈無定形狀態(tài)的薄壁細胞壁細胞如：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)技術植物組織培養(yǎng)技術二、植物二、植物體細胞雜交體細胞雜交1 概念概念：不同種植物不同種植物的的體細胞融合體細胞融合成一個成一個雜種細胞雜種細胞，雜種細胞，雜種細胞發(fā)育成新的植物體發(fā)育成新的植物體的方法。的方法。2 理論基礎理論基礎：細胞膜的流動性細胞膜的流動性和植物細胞的和植物細胞的全能性全能性小組合作討論（3min）：（1 1）要想讓兩個來自不同植物的體細胞融合在一）要想讓兩個來自不同植物的體細胞融合在一起，遇到的第一個障礙是

7、什么？起，遇到的第一個障礙是什么？（2 2）怎樣通過比較溫和的方法去掉細胞壁？）怎樣通過比較溫和的方法去掉細胞壁？（3 3）怎樣誘導兩個原生質(zhì)體的融合？）怎樣誘導兩個原生質(zhì)體的融合？（3 3）如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生融合形成）如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生融合形成了雜種細胞，下一步該對此細胞做何種處理？了雜種細胞，下一步該對此細胞做何種處理？（4 4）如何將雜種細胞培育成雜種植株？）如何將雜種細胞培育成雜種植株？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細胞細胞植物植物B B細胞細胞誘導誘導融合融合再生出細胞壁再生出細胞壁雜種細

8、胞雜種細胞脫分化脫分化 （細胞分裂）（細胞分裂）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)植物植物細胞細胞融合融合二、二、植植物物體體細細胞胞雜雜交交3 過程過程：4 意義意義：克服了克服了遠源雜交不親和性遠源雜交不親和性的障礙的障礙擴展了擴展了用于雜交用于雜交 的親本范圍的親本范圍5 未解決的問題未解決的問題：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。即時應用1、在下列選項中，不需要采用植物組織培養(yǎng)技、在下列選項中，不需要采用植物組織培養(yǎng)技術的是術的是()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)抗棉鈴蟲的棉花植株利用基因工程培養(yǎng)抗棉鈴蟲的棉花植株D利用細胞工程培養(yǎng)利用細胞工程培養(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 植物細胞工程的實際應用植物細胞工程的實際應用 資料資料1 1 蘭花因高雅美麗而深受人們喜愛。蘭花因高雅美麗而深受人們喜愛。蘭花常用分根法和種子進行繁殖。在蘭花的蘭花常用分根法和種子進行繁殖。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，因為，因為蘭花的種子十分微小，蘭花的種子十分微小，胚很纖弱，種子幾乎胚很纖弱，種子幾乎沒有儲藏營養(yǎng)物質(zhì)，沒有儲藏營養(yǎng)物質(zhì)，在發(fā)芽過程中很容易夭折。在發(fā)芽過程中很容易夭折。 資料資料2 2 科學家應用多倍體育種的方法，科學家應用多倍體育種的方法，培育出的三倍體無子西瓜，具有無子、培育出的三倍體無子西瓜，具有無子、含糖高、口感好等特點含糖高、口感好等特點。 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，也給無籽西產(chǎn)成本，也給無籽西瓜的普及帶來困難。瓜的

11、普及帶來困難。 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、果樹和花卉，受害的植物包括糧食作物、蔬菜、果樹和花卉，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、蘋果、棗、唐菖蒲、蘭花等。而且沒有有效的蘋果、棗、唐菖蒲、蘭花等。而且沒有有效的防治辦法，只能拔除病株，造成很大的經(jīng)濟損防治辦法，只能拔除病株，造成很大的經(jīng)濟損失。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）（也叫快速繁殖技術）2.作物脫毒作物脫毒（培養(yǎng)無病毒植株）（培養(yǎng)無病毒植株）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）（也叫快速繁殖技術） 概念：概念：應用組織培養(yǎng)技術，快速繁殖優(yōu)良品種植物應用組織培養(yǎng)技術，快速繁殖優(yōu)良品種植物(2)特點特點: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、自然災害等因素的周期短，不受季節(jié)、氣候、自然災害等因素的影響影響高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖 例：用一個蘭花莖尖就可以在一年內(nèi)生產(chǎn)出例：用一個蘭花莖尖就可以在一年內(nèi)生產(chǎn)出400萬株蘭花

13、苗。萬株蘭花苗。 蘭花楊樹生菜無籽西瓜(3)微型繁殖微型繁殖的應用：的應用： (1)材料材料: 植物的分生區(qū)植物的分生區(qū)(莖尖莖尖)-無病毒或極少無病毒或極少 (2)脫毒苗脫毒苗: 切取切取莖尖莖尖進行進行組織培養(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)無病毒植株）（培養(yǎng)無病毒植株）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木需生長數(shù)年樹木需生長數(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)良雜交種后代會因發(fā)生性狀分會因發(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。制種時需要占用制種時需要占用大量土地。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：技術：結(jié)構：結(jié)構：特性：特性：優(yōu)點：優(yōu)點：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：加入適量無機鹽、有機碳源等養(yǎng)分，農(nóng)加入適量無機鹽、有機碳源等養(yǎng)分，農(nóng)藥、抗生素、有益菌及生長調(diào)節(jié)劑等藥、抗生素、有益菌及生長調(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)芽率低問題解決某些作物繁殖力低、結(jié)子困難、發(fā)芽率低問題 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，時間短，占地少不受氣候、季節(jié)、地域的限制，時間短，占地少與試管苗比：與試管苗比：有人工薄膜保護，方便地貯藏和運輸有人工薄膜保護，方便地貯藏和運輸在適宜條件下可以萌發(fā)長成幼苗。在適宜條件下可以萌發(fā)長成幼苗。人工胚乳相當天然種子的胚相當天然種子的胚(由外植體或愈傷組織產(chǎn)生由外植體或愈傷組織產(chǎn)生)提供營養(yǎng)提供營養(yǎng)保護作用保護作用人工種子應用人工種子應用花椰菜花椰菜桉樹桉樹水稻水稻芹菜芹菜明顯縮短育種年限明顯縮短育種年限( (相對常規(guī)選育相對常規(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)點優(yōu)點: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 對植物組織培養(yǎng)過程中得對植物組織培養(yǎng)過程中得愈傷組織愈傷組織進行進行誘變誘變處理，處理，促其發(fā)生突變，誘導分化成植株，促其發(fā)生突變，誘導分化成植株，篩選篩選對人們對人們有利突變有利突變體，體，進而培育新品種進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分化誘導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.技術技術: 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)-愈傷組織細胞愈傷組織細胞培養(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，從愈傷組織的細胞中獲得細胞產(chǎn)物愈傷組織的細胞中獲得細胞產(chǎn)物!轉(zhuǎn)基因細胞轉(zhuǎn)基因細胞雜種細胞雜種細胞莖尖、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胞突變細胞總結(jié)總結(jié): : 植物細胞工程的實際應用植物細胞工程的實際應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)