2.1.1植物细胞工程-课件.ppt

1、2 番茄与马铃薯同是茄科植物，但不是同属番茄与马铃薯同是茄科植物，但不是同属的植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们的植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。马铃薯的块茎生长在土壤经常食用的蔬菜。马铃薯的块茎生长在土壤中。中。人们曾经有这样一个幻想：让一株植株人们曾经有这样一个幻想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆。这个幻地上部分结番茄，地下部分长土豆。这个幻想可能实现吗？想可能实现吗？一、细胞工程的概念一、细胞工程的概念 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生物学的原理和方法原理和方法，通过，通过细胞水平或细细胞水平或细胞器水平胞器水平上

2、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细胞内的遗传物质或获得细胞产品变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一的一门综门综合科学技术。合科学技术。细细胞胞工工程程应用的原理和方法应用的原理和方法细胞生物学和细胞生物学和分子生物学分子生物学细胞水平或细胞器水平细胞水平或细胞器水平 按照人们的意愿来按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品质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研究的目的研究的目的研究的水平研究的水平动物细胞工程动物细胞工程前者前者是是细细胞水平胞水平或或细细胞器水平胞器水平上生物技术上生物技术,后者后者是是分子水平分子水平上

3、的生物技术。上的生物技术。克隆多莉羊技术是克隆多莉羊技术是 水平上的技术水平上的技术 培育抗虫棉是培育抗虫棉是 水平上的技术。水平上的技术。细胞工程与基因工程相比：细胞工程与基因工程相比：细胞细胞分子分子思考思考:为什么植物的一个花瓣能培养为什么植物的一个花瓣能培养出完整的植株呢？出完整的植株呢？细胞具有全能性细胞具有全能性二、细胞的全能性二、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植物细胞植物细胞动物细胞动物细胞 当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于而处于离体状态离体状态时，在时，在一定的营养物质、激素和其他一定的营养物质、激

4、素和其他外界条件的作用下外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。整的植株。在生物的个体发育中，由于基因在特定时在生物的个体发育中，由于基因在特定时间和空间下选择性地表达而形成不同器官，因间和空间下选择性地表达而形成不同器官，因此，要实现细胞的全能性，此，要实现细胞的全能性，首先首先必须使生物体必须使生物体的细胞处于的细胞处于离体状态离体状态。为什么生物体内的细胞没表现全能性，而为什么生物体内的细胞没表现全能性，而是分化成不同的组织或器官呢？是分化成不同的组织或器官呢？基因选择性表达的结果基因选择性表达的结果植物细胞表现全能性的必要条件：植物细胞表现

5、全能性的必要条件：离体培养离体培养提供营养物质、激素及其他适宜条件提供营养物质、激素及其他适宜条件那么要如何把植物的一个花瓣培育成那么要如何把植物的一个花瓣培育成完整的植株呢？完整的植株呢？植物的组织培养植物的组织培养三、植物组织培养三、植物组织培养1 1、概念、概念：植物组织培养就是在：植物组织培养就是在无菌和人工控制无菌和人工控制条件下，将条件下，将离体离体的植物器官、组织、细胞，培养在的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件适宜的培养条件，诱导，诱导其产生其产生愈伤组织、丛芽愈伤组织、丛芽，最终形成，最终形成完整的植株完整的植株。2 2

6、、实验原理、实验原理：植物细胞的全能性：植物细胞的全能性外植体外植体一定的营养物质、激一定的营养物质、激素素脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织再分化再分化含有含有不同激素不同激素的分化培养基的分化培养基胚状体或丛芽胚状体或丛芽试管苗试管苗3、操作流程、操作流程 愈伤组织：愈伤组织：离体的植物离体的植物器官、组织或细胞，在培器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细养一段时间以后，通过细胞分裂，形成由胞分裂，形成由一种高度一种高度液泡化、无定形状态的薄液泡化、无定形状态的薄壁细胞所组成的排列疏松壁细胞所组成的排列疏松无规则且具有分生能力的无规则且具有分生能力的组织。组织。（1 1）愈伤组织）愈伤组织

7、植物细胞的再分化植物细胞的再分化：脱分化脱分化产生的产生的愈伤组织愈伤组织在培养过在培养过程中程中重新分化根或芽等器重新分化根或芽等器官官的过程。的过程。（2 2）脱分化和再分化）脱分化和再分化植物细胞的脱分化：植物细胞的脱分化：由由高度分化高度分化的植物器官组的植物器官组织或细胞产生织或细胞产生愈伤组织愈伤组织的过程，又称去分化。的过程，又称去分化。脱分化的实质和结果分别是什么？脱分化的实质和结果分别是什么？实质是恢复细胞的全能性过程。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。(3)(3)生长素和细胞分裂素作用生长素和细胞分裂素作用生长素生长素细胞分裂素：细胞分裂素

8、：有利于根的分化有利于根的分化生长素生长素细胞分裂素细胞分裂素：有利于芽的分化，抑有利于芽的分化，抑制根的分化制根的分化生长素生长素细胞分裂素：细胞分裂素：促进愈伤组织生长促进愈伤组织生长 生长素和细胞分裂素生长素和细胞分裂素同时使用同时使用，用量，用量的的比例比例对植物细胞发育方向的影响对植物细胞发育方向的影响（4 4）植物组织培养过程）植物组织培养过程 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？因为植物组织培养脱分化主要是培养出因为植物组织培养脱分化主要是培养出愈伤组织，一旦被光照以后会促进组织愈伤组织，一旦被光照以后会促进组织分化，无法达到实验目的。分化

9、，无法达到实验目的。植物组织培养的条件：植物组织培养的条件：适宜的适宜的养料养料(无机盐、水、无机盐、水、蔗糖等）和激素，适宜的蔗糖等）和激素，适宜的温度温度和和无菌无菌条件条件植物组织培养的培养基植物组织培养的培养基定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生长的基质定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生长的基质无机营养成分无机营养成分：C C、H H、O O大量元素及部分微量元素大量元素及部分微量元素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%5%2%5%的蔗糖的蔗糖 琼脂：用于凝固形成固体培养基琼脂：用于凝固形成固体培养基 激素：

10、生长素和细胞分裂素激素：生长素和细胞分裂素 PH PH值：值：5.05.06.06.02 2、实验流程、实验流程 P34 P34实验实验制备外植体制备外植体接种接种脱分化培养脱分化培养再分化培养再分化培养试管苗试管苗正常植株正常植株实验关键：实验关键：（1 1）全程）全程无菌操作无菌操作（包括接种用具、接（包括接种用具、接种环境、接种材料、接种过程、培养过种环境、接种材料、接种过程、培养过程）。程）。（2 2）取材：应选择含）取材：应选择含形成层形成层的部分，易的部分，易诱导形成愈伤组织。诱导形成愈伤组织。（3 3）植物激素的）植物激素的比例适当比例适当。1 1、在组织培养实验中，为什么要强调

11、所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，会防止杂菌污染，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，导致培养物迅速死亡。产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。问题：问题：2 2、在本实验中，为什么切取胡萝卜块根时强、在本实验中，为什么切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株？植株？切取胡萝卜含有

12、形成层部分，是因为这部切取胡萝卜含有形成层部分，是因为这部分容易诱导形成愈伤组织。分容易诱导形成愈伤组织。胡萝卜的其他部胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植分（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。株，只是诱导愈伤组织比较困难。试管苗大规模培养试管苗大规模培养1 1、关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（、关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（）A.A.愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果B.B.愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果C.C.愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果愈伤

13、组织的形成是离体动物细胞分化的结果D.D.愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果D2 2、下列属于组织培养的是（、下列属于组织培养的是（）A.A.花药离体培养成单倍体植株花药离体培养成单倍体植株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.利用桑枝条扦插大田并发育成完整植株利用桑枝条扦插大田并发育成完整植株A3 3、有关全能性的表述中，不正确的是（、有关全能性的表述中，不正确的是（）.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完 整个体，因此全能性最高整个体，因此全能性最高.生物

14、体内细胞由于分化全能性不能表达生物体内细胞由于分化全能性不能表达.卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能 性很高性很高.植物细胞离体培养在一定条件下能表现出植物细胞离体培养在一定条件下能表现出 全能性全能性C4.4.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（件是不需要的（）A.A.消毒灭菌消毒灭菌 B.B.适宜的温度适宜的温度 C.C.充足的光照充足的光照 D.D.适宜的养料和激素适宜的养料和激素C5.5.下列不能作为植物组织培养的材料是：下列不能作为植

15、物组织培养的材料是：A A、秋海棠的叶、秋海棠的叶 B B、马铃薯的块茎、马铃薯的块茎C C、成熟的花粉、成熟的花粉 D D、木质部中的导管细胞、木质部中的导管细胞D D6 6、若用、若用“”表示植物组织培养的过程。请回答：表示植物组织培养的过程。请回答：（1 1）表示）表示 能能被培养成为被培养成为的根本原因是的根本原因是 。（2 2）表示）表示 ，其细胞特，其细胞特点是点是 薄壁细胞。薄壁细胞。脱分化脱分化再分化再分化离体的植物组织器官、组织或细胞离体的植物组织器官、组织或细胞植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性具有分生能力的具有分生能力的愈伤组织愈伤组织7 7、基因型为、基因型为AaBb

16、AaBb的水稻（含的水稻（含2424条染色体）条染色体）的花的花药药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：形成试管苗，问：（1 1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得从培养基中获得_ _ _ _ 等营养物质。等营养物质。水、无机盐、维水、无机盐、维生素和小分子有生素和小分子有机物机物 （2 2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有有_和和_两类激素。两类激素。（3 3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是照，其原因是_ _ _能利用光能制造能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。有机物，供试管苗生长发育。（4 4）试管苗的细胞核中含）试管苗的细胞核中含_条脱氧核糖核条脱氧核糖核苷酸链。苷酸链。（5 5）培育成的试管苗可能出现的基因型有）培育成的试管苗可能出现的基因型有_。细胞分裂素细胞分裂素生长素生长素叶绿体叶绿体ABAB、aBaB、AbAb、abab2424