2.2 植物细胞工程的应用.ppt

1、2.2植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用 澳洲朱焦澳洲朱焦 租摆效果租摆效果 澳洲朱焦穴盘苗澳洲朱焦穴盘苗 细胞工程细胞工程 指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法， 通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平 上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得 细胞产品的一门综合科学技术。细胞产品的一门综合科学技术。 应用的原理和方法应用的原理和方法 研究的水平研究的水平 研究的目的研究的目的 细胞生物学和分细胞生物学和分 子生物学子生物学 细胞整体水平细

2、胞整体水平 或细胞器水平或细胞器水平 按照人们的意愿来改变按照人们的意愿来改变 细胞内的遗传物质或获细胞内的遗传物质或获 得细胞产品得细胞产品(定向改造）定向改造） 细胞工程 植物细胞工程植物细胞工程 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 动物细胞工程动物细胞工程 植物组织培养植物组织培养 1、原理原理： 细胞的全能性细胞的全能性 细胞的全能性细胞的全能性 1 1) ) 概念概念: : 已高度分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。已高度分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。 2 2) ) 原因：原因： 生物体细胞含有本物种所特有的全套遗传信息。生物体细胞含有本物种所特有的全套

3、遗传信息。 3 3) ) 全能性高低：全能性高低： 受精卵受精卵胚胎干细胞胚胎干细胞生殖细胞体细胞生殖细胞体细胞 植物细胞动物细胞植物细胞动物细胞 2、植物组织培养的条件植物组织培养的条件 内因：离体细胞、组织或器官内因：离体细胞、组织或器官 外因：外因： 1）适宜的外界环境条件，例如无菌、适宜）适宜的外界环境条件，例如无菌、适宜 的温度、湿度、光照等的温度、湿度、光照等 2）培养基）培养基（一定的营养物质，激素一定的营养物质，激素） 植物组织培养的培养基植物组织培养的培养基 无机营养成分：无机盐离子无机营养成分：无机盐离子 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

4、：包括维生素和氨基酸 碳源：碳源：2%2%5%5%的蔗糖溶液，调节渗透压的蔗糖溶液，调节渗透压 琼脂：起支持作用琼脂：起支持作用 激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素 PHPH值：值：5.05.06.06.0 3、 植物组织培养的基本过程植物组织培养的基本过程 外植体外植体 愈伤组织愈伤组织 胚状体已分化出根、芽胚状体已分化出根、芽 分化程度降低，分化程度降低， 分裂能力增强分裂能力增强 重新分化出组织器官的过程重新分化出组织器官的过程 （细胞分裂素、生长素细胞分裂素、生长素） 细胞分化程度与细胞分裂能力呈负相关细胞分化程度与细胞分裂能力呈负相关 脱分化脱分化 遮光

5、遮光 再分化再分化 光照光照 愈伤组织的形成愈伤组织的形成 愈伤组织：离体的植愈伤组织：离体的植 物器官、组织或细胞，物器官、组织或细胞， 在培养一段时间以后，在培养一段时间以后， 通过细胞分裂，形成通过细胞分裂，形成 一种一种排列疏松无规则、排列疏松无规则、 高度液泡化、无定形高度液泡化、无定形 态的薄壁细胞态的薄壁细胞组成的组成的 组织。组织。 植物组织培养（试管苗的形成）植物组织培养（试管苗的形成） 试 管 苗 大 规 模 培 养试 管 苗 大 规 模 培 养 移栽移栽 经过炼苗的小经过炼苗的小 苗，可以和一苗，可以和一 般植物一样进般植物一样进 行大规模栽培行大规模栽培 植物组织培养的

6、概念：植物组织培养的概念： 在无菌和人工控制的条件下将离体的植物器官、在无菌和人工控制的条件下将离体的植物器官、 组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给 予一定的培养条件，诱导产生愈伤组织和胚状予一定的培养条件，诱导产生愈伤组织和胚状 体，最终形成完整的植株。体，最终形成完整的植株。 能力训练：能力训练： 1、下列不能作为植物组织培养的材料是、下列不能作为植物组织培养的材料是( ) A、秋海棠的叶、秋海棠的叶 B、马铃薯的块茎、马铃薯的块茎 C、成熟的花粉、成熟的花粉 D、木质部中的导管细胞、木质部中的导管细胞 D 植物体细胞杂交应用研究植物体细胞杂交

7、应用研究 1 1、定义：、定义： 将两个来自不同植物的体细胞融合成将两个来自不同植物的体细胞融合成 一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成 新的植物体的过程。新的植物体的过程。 2 2、优势、优势（与有性杂交方法比较）与有性杂交方法比较） 克服了远缘杂交不亲和的障碍克服了远缘杂交不亲和的障碍，拓展了可用于，拓展了可用于 杂交的亲本组合范围杂交的亲本组合范围。 植物体细胞杂交植物体细胞杂交 (1) (1) (2) (3) (4) (5) 植物体细胞杂交植物体细胞杂交 过程示意图过程示意图 标志标志 去壁去壁 思考题 细胞壁如何去除？细胞壁如何去除？ 原生质层如何融合？融

8、合的基础是什么？原生质层如何融合？融合的基础是什么？ 杂交完成的标志是什么？杂交完成的标志是什么？ 最后通过什么手段得到新个体最后通过什么手段得到新个体 ？ 植物植物A A细胞细胞 植物植物B B细胞细胞 去壁去壁 原生质体原生质体A A 原生质体原生质体B B 原生质体融合原生质体融合 融合体融合体 再生壁再生壁 杂种细胞杂种细胞 细胞分裂细胞分裂 愈伤组织愈伤组织 杂种植株杂种植株 去壁的常用方法：去壁的常用方法： 酶解法（纤维素酶、果胶酶等） 酶解法（纤维素酶、果胶酶等） 原生质体融合方法原生质体融合方法： 物理法：离心、振动、电刺激等物理法：离心、振动、电刺激等 化学法：聚乙二醇（化学

9、法：聚乙二醇（PEGPEG） 植物体细胞杂交植物体细胞杂交 过程示意图过程示意图 细胞融合的基础：细胞融合的基础： 细胞膜的流动性细胞膜的流动性 不 能 人 工 诱 导 原 生 质 体 融 合 的 方 法 是 ：不 能 人 工 诱 导 原 生 质 体 融 合 的 方 法 是 ： A、振动、振动 B、电刺激、电刺激、 C、PEG试剂、试剂、 D、重压、重压 对应训练对应训练 植植 物物 细细 胞胞 工工 程程 的的 实实 际际 应应 用用 （一）（一）、植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径 （二）（二）、作物新品种的培育作物新品种的培育 （三）（三）、细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产 1.单

10、倍体育种 2.突变体的利用 药物，香料，蛋白质等药物，香料，蛋白质等 一一、植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径 1.1.微型繁殖微型繁殖( (属无性繁殖属无性繁殖) ) (1)(1)微型繁殖技术（快速繁殖技术）微型繁殖技术（快速繁殖技术）: : 快速繁殖快速繁殖优良品种优良品种的植物组织培养技术的植物组织培养技术. . (2)(2)特点特点: :保持优良品种的遗传特性保持优良品种的遗传特性; ; 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. . 2.2.培育脱毒作物培育脱毒作物 (1)(1)材料材料: :无病毒的茎尖无病毒的茎尖 (2)(2)脱毒苗脱毒苗: :切取茎尖进行组织培养获

11、得切取茎尖进行组织培养获得 人工种子 用人工种皮包被体细胞用人工种皮包被体细胞 胚，可以制造人工种子胚，可以制造人工种子 人工种皮：藻酸钠人工种皮：藻酸钠 解决有些植物结子困难、解决有些植物结子困难、 发芽率低、繁殖困难等发芽率低、繁殖困难等 问题问题 植物组织培养大量生产紫草素 现在已有胡萝卜现在已有胡萝卜、芹菜芹菜、柑橘柑橘、咖啡咖啡、棉花棉花、 玉米玉米、水稻水稻、橡胶等几十种植物的人工种子试种成橡胶等几十种植物的人工种子试种成 功功，但由于成本较高但由于成本较高，中国尚未应用于生产中国尚未应用于生产。 紫草紫草 紫草素紫草素 愈伤组织愈伤组织 下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是 ( ) A培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压 B培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和 分化分化 C离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤 组织组织 D同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤 组织基因相同组织基因相同 D