2.1.1植物细胞工程ppt课件-（新教材）2019新人教版高中生物选择性必修三.pptx

1、19071907年年哈里森用一滴哈里森用一滴淋巴液成功培养了蝌淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，首创了蚪的神经元，首创了动物组织体外培养法动物组织体外培养法19581958年年斯图尔德等发斯图尔德等发现胡萝卜的体细胞可现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强全能性理论提供了强有力的支持。有力的支持。19981998年年汤姆森和汤姆森和吉尔哈特获得可吉尔哈特获得可体外培养的人胚体外培养的人胚胎干细胞胎干细胞20062006年年山山中伸弥获中伸弥获得诱导多得诱导多能干细胞能干细胞19751975年年米尔斯坦和米尔斯坦和科勒获得能稳定遗科勒获得能稳定遗传的单克隆抗体的传的

2、单克隆抗体的杂交瘤细胞株。杂交瘤细胞株。19711971年年卡森诱卡森诱导烟草原生质导烟草原生质体融合，培育体融合，培育出第一株体细出第一株体细胞杂交植物胞杂交植物19601960年年科金用真菌科金用真菌的纤维素酶分解番的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成茄根的细胞壁，成功获得了原生质体。功获得了原生质体。19961996年年世界上第世界上第一只体细胞克隆一只体细胞克隆羊多莉诞生，随羊多莉诞生，随后多种克隆动物后多种克隆动物相继问世。相继问世。20172017年年我国我国科学家首次科学家首次培育了体细培育了体细胞克隆猴。胞克隆猴。从社会中来 “ “其芽茸茸，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可其芽

3、茸茸，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨夫花开，凝晴露，万态千妍，薰风自来，四坐芬郁，慕。迨夫花开，凝晴露，万态千妍，薰风自来，四坐芬郁，岂非入兰室乎！岂非入兰室乎！” 这是我国历史上第一部兰谱中对兰花的一段描述。从古这是我国历史上第一部兰谱中对兰花的一段描述。从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢养兰花。欢养兰花。 但是兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极但是兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方式，又存在繁殖周期长、繁殖率低低；传统分株繁殖的方式，又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题，

4、如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了。等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了。 如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？常百姓家呢？1、全能性定义：细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能2、具有全能性的原因：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。3、体现全能性的标志：细胞 完整个体或其他各种细胞实例：胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株 受精卵发育成个体（动植物） 蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰 用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株4、不体现全能性的实例：芽原基只能发

5、育为芽，叶原基只能发育为叶5、不体现全能性的原因：基因在特定时间、空间条件下选择性表达细胞全能性实例：细胞全能性实例：-多肉进行叶插繁殖1.1.选取多肉上健选取多肉上健康、饱满的叶片。康、饱满的叶片。2.2.用剪刀切下整片叶片，切口用剪刀切下整片叶片，切口要平滑、整齐。也可以直接用要平滑、整齐。也可以直接用手轻轻掰下叶片。手轻轻掰下叶片。3.3.平躺放在沙床上，叶片平躺放在沙床上，叶片间隔相聚间隔相聚2323厘米。厘米。4.4.叶片切口不要有碰脏，叶片切口不要有碰脏，摆放通风处摆放通风处2323天，晾干。天，晾干。5.5.待叶片晾干后移待叶片晾干后移至半阴处养护。至半阴处养护。6.6.约约2

6、23 3周后生根，周后生根，或从叶基处长出不定或从叶基处长出不定芽。芽。7.7.叶插成功叶插成功（一）植物组织培养技术外植体脱分化愈伤组织再分化根、芽等试管苗驯化移栽完整植株1.植物组织培养：3. 一般过程：指离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工控制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其分化为完整植株的技术。移栽成活2.理论基础：细胞的全能性根、芽植物体脱分化再分化培养条件：无菌营养物质适宜环境条件（温度、PH、光等）植物激素： 细胞分裂素 生长素如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药植物组织培养技术-过程遮光一定的光照芽发育成叶，叶肉芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合细胞中叶绿素的合成

7、需要光照成需要光照排列不规则，高度液泡化，呈不定型状态的薄壁细胞愈伤组织离体的植物器官、组织或细胞（外植体）愈伤组织重新分化愈伤组织重新分化为芽、根等器官为芽、根等器官失去特有结构和功能失去特有结构和功能转变成未分化的细胞转变成未分化的细胞（1 1）离体离体状态状态（2 2）无菌无菌操作操作（3 3）种类齐全、比例适合的）种类齐全、比例适合的营养物质营养物质（4 4）植物）植物激素激素（主要是（主要是生长素生长素和和细胞分裂素细胞分裂素）诱导和调节诱导和调节（5 5）适宜的外界条件适宜的外界条件（温度、温度、pHpH、光照等、光照等）-细胞表现全能性的条件归纳探究-实践菊花的组织培养外植体脱分

8、化愈伤组织再分化根、芽等试管苗完整植株移栽1、原理：2、目的：1 1）了解植物组织培养的基本原理）了解植物组织培养的基本原理2 2）了解生长素和细胞分裂素的）了解生长素和细胞分裂素的浓度浓度、用量比例用量比例对菊花愈伤组织形成对菊花愈伤组织形成 和分化的影响和分化的影响3 3）尝试进行植物组织培养）尝试进行植物组织培养3、步骤：1 1）制备外植体）制备外植体2 2）接种到诱导）接种到诱导愈伤组织愈伤组织培养基培养基3 3）接种到诱导）接种到诱导生芽生芽培养基培养基4 4）接种到诱导）接种到诱导生根生根培养基培养基菊花的组织培养（1 1）制备外植体）制备外植体消毒：消毒：切割：（无菌操作）切割：

9、（无菌操作）酒精酒精30S30S无菌水无菌水2-32-3次次次氯酸钠次氯酸钠溶液溶液30min30min材料：材料：幼嫩的菊花茎段幼嫩的菊花茎段2-32-3次次无菌水洗无菌水洗超净工作台或接种箱超净工作台或接种箱消毒与无菌水冲洗消毒与无菌水冲洗切割与接种切割与接种（2 2）接种到诱导）接种到诱导愈伤组织愈伤组织培养基培养基脱分化脱分化 避光避光形成愈伤组织形成愈伤组织有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。愈伤组织培养愈伤组织培养培养温度：18-220C(3(3）接种到诱导）接种到诱导生芽生芽培养基培养基（4 4）接种到诱导）接种到诱导生根生根培养基培养基接种室接种室试管苗试管苗若先

10、生根后面就不易生芽移栽移栽培养室幼幼 苗苗愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化CTK/IAA比例适合再分化再分化CTK/IAA比例先增大在减小植物组织培养过程示意图完整植株完整植株外植体外植体（二）植物体细胞杂交技术 欲培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物”。你有什么好妙招？细胞细胞A细胞细胞B原生质体原生质体B原生质体原生质体A人人工工诱诱导导融融合，合，并并筛筛选选融合原融合原生质体生质体再生再生出细出细胞壁胞壁杂合细杂合细胞胞AB脱脱分分化化愈伤组织愈伤组织再再分分化化杂合植株杂合植株去壁去壁去壁去壁植物细胞融合植物组织培养植物体细胞杂交植物体细胞杂交过程示意图酶解法2、融合实例:（二）植物

11、体细胞杂交技术1、概念：将将不同来源不同来源的植物细胞，在一定条件下融合成的植物细胞，在一定条件下融合成杂种细胞杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。并把杂种细胞培育成新植物体的技术。 3、步骤说明:1 1）酶解法酶解法去壁：去壁：细胞壁纤维素酶、果胶酶原生质体2 2）理化法理化法促融：促融：物理法：电融合法、离心法化学法：聚乙二醇融合法、高Ca2+ 高PH融合法等3 3）融合的原生质体再生出细胞壁为杂种细胞，可诱导形成愈伤组织融合的原生质体再生出细胞壁为杂种细胞，可诱导形成愈伤组织4、意义:打破生殖隔离，实现远源杂交育种，培育植物新品种。（一）植物繁殖的新途径1、快速繁殖：运用组织培养

12、的途径，一个单株一年可以繁殖几万到几百万个植运用组织培养的途径，一个单株一年可以繁殖几万到几百万个植株，而且均来自单一的个体，株，而且均来自单一的个体，可以保持优良品种的遗传特性可以保持优良品种的遗传特性。例。例如一株葡萄一年繁殖到如一株葡萄一年繁殖到3 3万多株，一株兰花一年繁殖到万多株，一株兰花一年繁殖到400400万株。万株。1960年，荷兰科学家通过对兰花茎尖进行培养，获得了快速繁殖的脱毒兰花，随后在国内外进行了“兰花试管苗产业化”。 培养无籽西瓜接种优点：繁殖率高，可大批量生产繁殖率高，可大批量生产保持亲本的优良性状（保持亲本的优良性状（无性繁殖无性繁殖 ）不受自然生长季节的限制不受

13、自然生长季节的限制培养周期短培养周期短实际应用：快速繁殖快速繁殖经济苗木经济苗木、名贵花卉名贵花卉、珍稀濒危植物珍稀濒危植物等自然繁殖速度缓慢，等自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持的植物。繁殖效率低下或优良性状不易保持的植物。石斛百年牡丹树连翘 生姜生姜是药食两用的经济作物是药食两用的经济作物，在，在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多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，一般减产种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%-50%30%-50%。 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。受害植物包括

14、粮食作物、蔬菜、果树受害植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉等。而且没有有效的防治办法，只能拔除，造成经济损失。病毒多和花卉等。而且没有有效的防治办法，只能拔除，造成经济损失。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，在分生区几乎不含病毒。生区几乎不含病毒。背景资料 2、作物脱毒无性繁殖无性繁殖的作物，容易将病毒传染给后代。病毒积累，的作物，容易将病毒传染给后代。病毒积累，导致作物产量降低、品质变差。导致作物产量降低、品质变差。植物植物分生区分生区病毒极少，切取茎尖病毒极少，切取茎尖进行组织培养，可获得进行组

15、织培养，可获得脱毒苗脱毒苗。脱毒苗脱毒苗不等于不等于抗毒苗，与抗毒苗，与微型繁殖微型繁殖相比较，相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。二者无本质区别，只是取材部位不同。脱毒草莓普通草莓1、原因：2、方法：脱毒产品甘蔗甘蔗香蕉香蕉马铃薯马铃薯菠萝菠萝选择亲本有性有性杂交杂交F1代花粉离花粉离体培养体培养单倍体植 株 诱诱 变变染色体加倍染色体加倍可 育纯合子选择所需类型（二）作物新品种的培育1、单倍体育种、单倍体育种后代都是纯合子，能稳定遗传后代都是纯合子，能稳定遗传明显缩短育种年限，加速育种进程明显缩短育种年限，加速育种进程 (1)方法:花药的离体培养获得单倍体植株花药的离体培养获得单倍体

16、植株，染色体加倍，染色体加倍, ,选择选择稳定遗传优良品种稳定遗传优良品种 (3)优点: (2)过程:配子：配子：DTDtdTdt单倍体幼苗单倍体幼苗：DTDtdTdt花药离体培养秋水 仙素第2年DDttddTTddtt纯合体纯合体:DDTT矮抗 P高杆抗病高杆抗病 DDTT矮杆感病矮杆感病 ddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTt单倍体育种第1年选择矮秆抗病即为新品种选择矮秆抗病即为新品种4、应 用水稻小麦烟草柏树2.突变体的利用 对对植物组织培养过程中得植物组织培养过程中得愈伤组织愈伤组织进行进行诱变诱变处理，促其发生突变，诱导处理，促其发生突变，诱导分化成植株，分化成植株，筛选筛选对人们对

17、人们有利突变体有利突变体, ,进而培育新品种进而培育新品种外植体新品种筛选筛选培育培育愈伤组织 脱分化脱分化 多种突变体诱导分化诱导分化诱变处理诱变处理白三叶草白三叶草抗病、抗盐、抗病、抗盐、含高蛋白、高产。含高蛋白、高产。（2）突变体的利用原理：基因突变和植物细胞的全能性。基因突变和植物细胞的全能性。优点：提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。难以控制突变方向，有利性状比较少，需要大量处理实验材料难以控制突变方向，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。缺点：产生:植物组织培养中，培养细胞不断分裂易突变植物组织培养中，培养细胞不

18、断分裂易突变利用:筛选对人们有利的突变体筛选对人们有利的突变体, ,进而培育成新品种进而培育成新品种3、细胞产物的工厂化生产2）一般组织培养到愈伤组织即可， 因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。1）细胞产物种类： 蛋白质，脂肪，糖类，药物，香料，生物碱等植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用1.单倍体育种2.突变体的利用2.作物脱毒1.微型繁殖外植体愈伤组织根、芽植物体脱分化再分化（离体的,已分化组织或细胞）（未分化）（分化）条件？优点？特点？繁殖速度快不受季节限制工厂化生产幼苗无毒保持优良性状适宜温度、光照、 pH和无菌环境。无机物、有机物和植物激素（生长素，细胞分裂素等）无定形状态薄壁细胞高度液泡化排列疏松、无规则无叶绿体,不进行光合作用