2.1 植物细胞工程

想一想
1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些? 1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些? 植物细胞表现出全能性的条件有哪些 细胞离体,一定的营养物质,激素和其他外界条 细胞离体,一定的营养物质, 适宜的温度,湿度,光照,PH值 无菌条件) 件(适宜的温度,湿度,光照,PH值,无菌条件) 2.在植物组培过程中 在植物组培过程中, 2.在植物组培过程中,为什么要进行一系列的消 灭菌,并且要求无菌操作? 毒,灭菌,并且要求无菌操作? 避免杂菌在上面迅速生长消耗营养, 避免杂菌在上面迅速生长消耗营养,且有些杂 菌会危害培养物的生长. 菌会危害培养物的生长. 为什么切取胡萝卜根的形成层, 3,为什么切取胡萝卜根的形成层,其他部分也能 培养成小植株吗? 培养成小植株吗? 胡萝卜根形成层容易诱导成愈伤组织, 形成层容易诱导成愈伤组织 胡萝卜根形成层容易诱导成愈伤组织,其他部分 如叶,花也能培养成小植株,只是稍微困难些. 如叶,花也能培养成小植株,只是稍微困难些.
愈伤组织转接到继代培养基上 得到大量的愈 伤组织 直接诱导分化
愈伤组织接种到分化培养基上 愈伤组织接种到分化培养基上 分化培养基 分化出幼苗 分化出幼苗
整植株 移栽到大田
植物组织培养
在无菌和人工控制条件下,将离体的 植物器官,组织,细胞,培养在人工 配制的培养基上,给予适宜的培养条 件,诱导其产生愈伤组织,丛芽,最 终形成完整的植株.
植物细胞工程的基本技术
——植物组织细胞培养技术 植物组织细胞培养技术
植物组织培养的发展简史
① 探索阶段(19世纪初-30年代中) 探索阶段(19世纪初 30年代中 世纪初- 年代中) 德国植物生理学家Haberlandt Haberlandt首次进行了植物细胞培 德国植物生理学家Haberlandt首次进行了植物细胞培 养实验 奠基阶段(30-50年代 年代) ② 奠基阶段(30-50年代) 1934年 White培养番茄离体根尖成功 1934年,White培养番茄离体根尖成功 1939年 Gautheret连续培养胡萝卜根形成层首次成功 1939年,Gautheret连续培养胡萝卜根形成层首次成功 White:烟草种间杂种的瘤组织进行组培 White:烟草种间杂种的瘤组织进行组培 Nobecourt: Nobecourt:胡萝卜进行组培 以上三人是植物组织培养的奠基人 ③ 迅速发展阶段(60年代后) 迅速发展阶段(60年代后 年代后) 原生质体,花药,快繁技术迅速发展 原生质体,花药,
一,植物组织培养技术
1,植物组织培养技术的过程
1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些? 1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些? 植物细胞表现出全能性的条件有哪些 2.在植物组培过程中 在植物组培过程中, 2.在植物组培过程中,为什么要进行一系列的消 毒,灭菌,并且要求无菌操作? 灭菌,并且要求无菌操作? 为什么切取胡萝卜根的形成层, 3,为什么切取胡萝卜根的形成层,其他部分也能 培养成小植株吗? 培养成小植株吗? 为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养? 4,为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养? 5,请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技 术的流程图,并与同学交流. 术的流程图,并与同学交流.
二,植物体细胞杂交技术
1,过程
植物细胞A 植物细胞
去壁
植物细胞的融合
方法? 方法?
融合 完成 的 标志
4,动物细胞有全能性吗?生物体所有细胞全能性都一 动物细胞有全能性吗? 致吗? 受精卵>生殖细胞>体细胞;植物细胞> 致吗? 受精卵>生殖细胞>体细胞;植物细胞>动物细胞 5,为什么植物的花瓣在植物体内没有能发育成完整 为什么植物的花瓣在植物体内没有能发育成完整 的植株,而是分化成不同的组织器官? 的植株,而是分化成不同的组织器官? A.细胞失去了全能性 A.细胞失去了全能性 B.细胞中的基因部分丢失 B.细胞中的基因部分丢失 C.细胞中的基因进行选择性表达 C.细胞中的基因进行选择性表达 D.细胞中的基因变异不同 D.细胞中的基因变异不同 在生物体内,在特定的时间和空间条件下, 在生物体内,在特定的时间和空间条件下, 细胞基因的选择性表达,细胞不能表现出全能 而是分化成为不同的组织器官. 性,而是分化成为不同的组织器官.
④"
离体的植物组织器官, , (1) ①表示 离体的植物组织器官,组织或细胞 ) 能被培养成为④ 能被培养成为④的根本原因是 植物细胞具有全能性 (2) ②表示 愈伤组织,其细胞特点 ) 是 具有分生能力的 薄壁细胞. 薄壁细胞.
4,有关全能性的表述中,不正确的是( C ) ,有关全能性的表述中,不正确的是( A.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完 A.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完 整个体, 整个体,因此全能性最高 B.生物体内细胞由于分化全能性不能表达 B.生物体内细胞由于分化全能性不能表达 C.卵细胞和受精卵一样 细胞未分化, 卵细胞和受精卵一样, C.卵细胞和受精卵一样,细胞未分化,全能 性很高 D.植物细胞离体培养在一定条件下能表现出 D.植物细胞离体培养在一定条件下能表现出 全能性
二,植物体细胞杂交技术
这幅番茄—马铃薯图利 这幅番茄 马铃薯图利 用传统有性杂交方法能 实现吗?为什么? 实现吗?为什么? 因为不同种生物之间存 在着生殖隔离, 在着生殖隔离,所以用 传统的有性杂交方法是 不可能做到这一点的. 不可能做到这一点的. 于是, 于是,这些科学家试图用这两种植物的体 细胞进行杂交,来实现这一美妙的设想. 细胞进行杂交,来实现这一美妙的设想.
2,下列属于组织培养的是( ) 下列属于组织培养的是( ★ 花药离体培养成单倍体植株 A. B. 芽发育成枝条 C. 根尖分生区发育成成熟区 D. 利用桑枝条扦插大田并发育成 完整植株
3,若用"①脱分 ,若用"① ② 再分化 ③ 化 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:
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 定义:含有一定营养成分, 生长的基质 无机营养成分:C,H,O大量元素及部分微量 无机营养成分: 元素 有机营养成分 物质: ① 含N物质:包括维生素和氨基酸 碳源:2%—5% 5%的蔗糖 ② 碳源:2% 5%的蔗糖 琼脂: ③ 琼脂:起支持作用 生长激素:生长素, ④ 生长激素:生长素,细胞分裂素和赤霉素 PH值:5.0-6.0 PH值 5.0-
1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间 1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间 原生质体的融合,获得了第一个体细胞杂种. 原生质体的融合,获得了第一个体细胞杂种. 1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得 1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得 年梅尔彻斯(Melchers) 了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种—— 了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种—— "Potamato". Potamato"
( 二 ) , 植 物 组 织 培 养
分化 分化 体 植
外植体
脱分化
分化
分 植 分
分化
化
分化
分化
植
体
小结
切取 形成层 移栽
无菌 接种
脱分化
诱导愈伤组织 的形成 再分化
培养室
试管苗的形成
1,关于愈伤组织形成过程的正确叙述是( D ) ,关于愈伤组织形成过程的正确叙述是( A,愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果 , B,愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果 , C ,愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果 D ,愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果
植物组织培养的发展简史
1958年Steward和Reinert用胡萝卜根的 1958年Steward和Reinert用胡萝卜根的 愈伤组织诱导成了体细胞胚, 愈伤组织诱导成了体细胞胚,并进而获得了 完整植株. 完整植株. 科学研究表明, 科学研究表明,处于离体状态的植物活 细胞,在一定的营养物质, 细胞,在一定的营养物质,激素和其他外界条 件的作用下,就可能表现出全能性, 件的作用下,就可能表现出全能性,发育成完 整的植株.人工条件下实现的这一过程, 整的植株.人工条件下实现的这一过程,就是 植物组织培养. 植物组织培养.
1996年 1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆动物世界上第一只体细胞克隆动物----克隆羊多利诞生于英国 克隆羊多利诞生于英国, ----克隆羊多利诞生于英国, 标志着一种新的生 物技术面世. 物技术面世.
克隆牛
专题2
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,通过某种工程学手段, 方法,通过某种工程学手段,在细胞整体水平 或细胞器水平上, 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细胞产品的一门综合科学 技术. 技术. 细胞生物学和 应用的原理和方法 分子生物学 研究的水平 研究的目的
植物的花瓣是怎样长成一株完整完整的植株呢?
植物组织培养的过程
离体的植物 器官, 器官,组织 或细胞
脱分化
外植体
再分化
愈伤 组织
根,芽
植物体
植物激素:特别是细胞分裂素, 植物激素:特别是细胞分裂素,生长素 分化的细胞 经过诱导 脱分化: 让已经分化的细胞,经过诱导后 失去其特有 脱分化 让已经分化的细胞 经过诱导后,失去其特有 的结构和功能而转变成未分化细胞的过程. 未分化细胞的过程 的结构和功能而转变成未分化细胞的过程 愈伤组织: 由一团排列疏松而无规则,高度液泡化的 愈伤组织 由一团排列疏松而无规则 高度液泡化的 呈无定形状态的薄壁细胞组成. 薄壁细胞组成 呈无定形状态的薄壁细胞组成. 再分化: 脱分化产生的愈伤组织继续进行培养,又 再分化 脱分化产生的愈伤组织继续进行培养 又 可以重新分化成根或芽等器官,这个过程 可以重新分化成根或芽等器官 这个过程 叫做再分化. 叫做再分化
4,为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养? 为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养?
在有光时, 在有光时,往往容易形成维管 组织,而不易形成愈伤组织. 组织,而不易形成愈伤组织.
5,请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技 术的流程图,并与同学交流. 术的流程图,并与同学交流.
植物材料消毒 接种到诱导培养基 诱导出愈伤组织
目前,已得到栽培烟草与 目前, 野生烟草, 野生烟草,栽培大豆与野生大 豆,小麦与鹅冠草等细胞杂种 及其后代, 及其后代,获得了有价值的新 品系或育种上有用的新材料. 品系或育种上有用的新材料.
请思考: 请思考:
1.你认为两个来自不同植物的体细胞完 成融合,遇到的第一个障碍是什么? 成融合,遇到的第一个障碍是什么? 2.有没有一种温和的去壁方法呢? 有没有一种温和的去壁方法呢? 3.为什么两个原生质体能发生融合,这 为什么两个原生质体能发生融合, 与细胞膜的什么特性有关? 与细胞膜的什么特性有关? 4.如果两个来源不同的原生质体发生了 融合,下一步该做何处理? 融合,下一步该做何处理? 5.如何将杂种细胞培育成杂种植株? 如何将杂种细胞培育成杂种植株?
细胞整体水平 或细胞器水平 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
2.1植物细胞工程 植物细胞工程
为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢?
回忆, 回忆,思考
1,一个花瓣培养成完整植株的理论基础是什么? 一个花瓣培养成完整植株的理论基础是什么? 植物细胞具有全能性 什么叫做细胞全能性? 2,什么叫做细胞全能性? 具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞, 具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发 育成完整生物体的潜能,即每个细胞都具有全能性. 育成完整生物体的潜能,即每个细胞都具有全能性. 3,植物细胞能表现出全能性的原因是什么? 植物细胞能表现出全能性的原因是什么? 生物体的任何一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗 传物质,都有发育成为完整个体所必需的全部基因, 传物质,都有发育成为完整个体所必需的全部基因,从 活细胞都应该具有全能性 理论上讲,生物体的每一个活细胞都应该具有全能性. 理论上讲,生物体的每一个活细胞都应该具有全能性.