植物细胞工程的基本技术28458
合集下载
公开课《植物细胞工程的基本技术》课件
成熟阶段
20世纪90年代以后，随着基因工 程和细胞工程技术的不断发展， 植物细胞工程在农业生产、生物 多样性保护等方面得到了广泛应 用。
植物细胞工程的应用领域
农业领域
生物多样性保护
通过植物细胞工程技术，可以快速繁殖优 良品种、生产转基因植物、培育抗逆性强 的新品种等，提高农业生产效益。
通过植物细胞工程技术，可以保存珍稀、 濒危植物物种，保护生物多样性。
细胞培养肉和植物肉的生产
利用植物细胞工程技术生产细胞培养肉和植物肉， 满足消费者对健康和环保的需求，降低动物性食品 的生产成本。
植物工厂的兴起
利用植物细胞工程技术和设施农业，实现植 物的工厂化生产，提高农作物的产量和品质 ，降低环境影响。
植物细胞工程的未来应用
抗虫、抗病和抗旱作物的培育
利用植物细胞工程技术培育具有抗虫、抗病和抗旱功能的作物，提 高农作物的抗逆性，减少农药使用。
培养基的配制
根据实验需求，选择合适的培养基配方，并确保其pH值、渗透压等参数适宜。
实验操作的时间与温度
在适宜的时间和温度条件下进行实验操作，以保证实验结果的可靠性。
实验废弃物的处理
妥善处理实验废弃物，防止对环境造成污染。
植物细胞工程实验的安全防护
实验室安全规定
遵守实验室安全规定，确保实验操作符合相 关法律法规。
细胞培养技术
通过将植物细胞置于适宜的培养基中 ，使其在人工控制的环境下生长和分 裂。
显微操作技术
利用显微镜对细胞或亚细胞结构进行 精细操作，如显微注射、染色体操作 等。
组织培养技术
通过将植物组织或器官置于适宜的培 养基中，诱导其再生出完整的植株。
植物细胞工程实验的注意事项
实验材料的选择
植物细胞工程的基本技术
植物细胞工程的基本技术植物细胞工程是现代农业中的核心技术之一，它可以利用生物技术手段，将基因信息引入植物细胞中，从而制备出具有新型特性的植物品种。
植物细胞工程的基本技术主要包括以下几个方面：一、植物细胞培养技术植物细胞培养技术是植物细胞工程的重要基础，它可以将植物细胞从植物体中剥离出来，形成原代培养体，在适宜的培养条件下进行细胞培养和增殖。
该技术主要涉及到组织培养、细胞培养、愈伤组织培养以及悬浮细胞培养等多个方面。
其中，愈伤组织培养是最基础的培养技术，它可以通过愈伤组织的再生和分化，为后续的遗传转化和基因编辑提供可行的细胞模板。
二、基因克隆与重组技术基因克隆与重组技术是植物细胞工程中非常关键的环节，这个技术主要涉及到将特定的基因序列放入植物细胞中的过程。
通过基因克隆和重组，可以将外源性基因导入到细胞质或者染色体的特定位置，并实现基因结构的调整，从而产生具有新型特性的植物品种。
三、基因转化技术基因转化技术是植物细胞工程最重要的技术之一，它可以将基因克隆和重组的结果导入植物细胞中，并实现基因的表达。
基因转化技术主要分为两个类别：生物学的和物理学的。
其中，生物学的方法包括农杆菌介导的转化和农杆菌外介导的转化，物理学的方法包括基因炮和电穿孔等。
四、基因编辑技术基因编辑技术是近年来兴起的一种先进技术，它可以利用生物技术手段修改基因序列，从而实现有针对性的基因改造。
目前，基因编辑技术主要包括ZFN、TALEN、CRISPR/Cas9等多个基因编辑工具。
通过这些工具，可以实现基因串联、点突变等操作，并为后续的育种和遗传转化提供更多的技术手段。
总之，植物细胞工程是现代农业中的重要技术，它可以帮助我们制备出更具有良好农业生产性能的植物品种。
通过不断的技术创新与发展，相信我们能够在农业生产中发挥出更大的作用，并实现更好的农业可持续发展。
植物细胞工程的基本技术
植物细胞工程的基本技术植物细胞工程是一种通过生物技术手段改良植物基因并创造新植物品种的方法，从而提高植物的生产能力，改善植物的经济价值和应用效益。
植物细胞工程技术已经被广泛应用于植物学、农业、林木学等领域。
本文将主要介绍植物细胞工程的基本技术。
细胞培养细胞培养是植物细胞工程中最基本的技术之一。
它是指在适当的培养基中培养一定数量的植物细胞，使其能够在无菌条件下长时间的生长和繁殖，同时不受外界环境的干扰。
细胞培养的成功与否，在很大程度上取决于培养条件如培养基的配方、pH值、温度和光照的控制，以及细胞类型、来源、克隆性和生长状态等因素。
细胞透入细胞透入是指将外源DNA导入到植物细胞内。
常用的透入方法有基因枪法、化学法、电穿孔法和超声波法等。
其中，基因枪法是最常用的方法，它通过高压气枪将外源DNA引入到植物细胞内，成功率较高。
但是，基因枪法可能会导致细胞膜和细胞壁的损伤，从而影响细胞的生长和发育。
遗传转化遗传转化是指将外源DNA引入到植物细胞内，并使其被细胞所接受和表达。
目前，常用的遗传转化技术有农杆菌介导的遗传转化和微项目介导的遗传转化。
其中，农杆菌介导的遗传转化是最常用的方法，主要利用农杆菌的T-DNA转移系统将外源DNA引入到植物细胞中。
与此相似，微项目介导的遗传转化则是利用微项目加速粒子将外源DNA引入到植物细胞中。
遗传转化成功后，可以通过PCR、南方杂交和蛋白质印迹等方法来验证遗传转化的有效性。
基因克隆基因克隆是指利用现代遗传学技术，从植物体细胞中筛选出具有特定功能和特殊地位的基因，并将其分离并制成克隆DNA。
通过基因克隆技术，可以检测和分析植物中特定基因的结构、功能和调控机制等方面。
目前，最常用的基因克隆技术包括重组DNA技术和PCR技术等。
基因编辑基因编辑是指通过诱发、改变或删除特定基因，实现改良或调整植物的生长和生命活动的方法。
常用的基因编辑技术有CRISPR-Cas9技术、TALEN技术和ZFN技术等。
植物细胞工程的基本技术
聚乙二醇 （PEG ）
思考与探究
• 1.为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学 家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
马铃薯—番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地 下结马铃薯，主要原因是：生物基因的表达不是孤立 的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃 薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传 物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再 像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂 交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的 了。
制备原生质体：酶解法去掉细胞壁
诱导融合
新的原生质体
生出细胞壁
杂种细胞 筛选
组织培养
杂种植株 （同时具有两个物种的遗传性）
意义：克服远缘杂交不亲和的障碍、培育新品种
• 2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物 ──眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某 些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植 物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可 行，请设计出具体实验方案。
植物细胞工程的基本技术
It is applicable to work report, lecture and teaching
应用的原理和方法
细胞生物学和 分子生物学
概念 研究的水平 研究的目的
细胞整体水平或细
胞器水平 按照人们的意愿来改
细
变细胞内的遗传物质 或获得细胞产品
胞
工
植物细胞工程
程
分类
演讲结束，谢谢大家支持
附PPT常用图标，方便大家提高工作效 率
生活
图标元素
医疗
图标元素
是（ B ）
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
思考与探究
• 1.为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学 家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
马铃薯—番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地 下结马铃薯，主要原因是：生物基因的表达不是孤立 的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃 薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传 物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再 像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂 交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的 了。
制备原生质体：酶解法去掉细胞壁
诱导融合
新的原生质体
生出细胞壁
杂种细胞 筛选
组织培养
杂种植株 （同时具有两个物种的遗传性）
意义：克服远缘杂交不亲和的障碍、培育新品种
• 2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物 ──眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某 些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植 物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可 行，请设计出具体实验方案。
植物细胞工程的基本技术
It is applicable to work report, lecture and teaching
应用的原理和方法
细胞生物学和 分子生物学
概念 研究的水平 研究的目的
细胞整体水平或细
胞器水平 按照人们的意愿来改
细
变细胞内的遗传物质 或获得细胞产品
胞
工
植物细胞工程
程
分类
演讲结束，谢谢大家支持
附PPT常用图标，方便大家提高工作效 率
生活
图标元素
医疗
图标元素
是（ B ）
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
植物细胞工程的基本技术_公开课_课件
植物细胞分化：细胞群落 中的细胞分化成不同的细 胞类型
植物细胞再生：分化的细 胞再生成完整的植物个体
植物细胞培养的应用
植物细胞培养技术在植物 育种中的应用
植物细胞培养技术在植物 生物反应器中的应用
植物细胞培养技术在植物 生物制药中的应用
植物细胞培养技术在植物 生物能源中的应用
植物组织培养技 术
植物组织培养基本原理
生物能源：通过基因工程改良 作物品种生产生物能源如乙醇、
生物柴油等
植物细胞工程在医药上的应用
植物细胞工程可 以生产药物如疫 苗、抗体等
植物细胞工程可以 生产生物活性物质 如酶、激素等
植物细胞工程可以 生产生物材料如生 物膜、生物支架等
植物细胞工程可以 生产生物能源如生 物柴油、生物乙醇 等
植物细胞工程在其他领域的应用
植物细胞培养需要 提供适宜的生长环 境包括温度、光照、 湿度等
植物细胞培养需要 提供充足的营养物 质包括无机盐、有 机物等
植物细胞培养需要 提供适当的激素以 促进细胞的生长和 分化
植物细胞培养技术流程
植物细胞分离：从植物组 织中分离出单个细胞
植物细胞培养：将分离出 的细胞培养在培养基中
植物细胞增殖：细胞在培 养基中增殖形成细胞群落
植物基因工程技术流程
目的：改变植物基因提高植物抗病、抗虫、抗逆等特性
步骤：选择合适的基因、构建载体、转化植物细胞、筛选转化细胞、培养转基因植物
技术：包括基因克隆、载体构建、转化技术、筛选技术、培养技术等 应用：在农业、林业、医药等领域有广泛应用
植物基因工程的应用
改良作物品种：提 高作物的抗病性、 抗虫性、抗逆性等
添加标题
培养基制备：配制适 合植物生长的培养基 如MS培养基、B5培 养基等
植物细胞工程的基本技术
15:04:28
注意问题：
• 杂种细胞的类型： • 有三种：AA、BB、AB,符合 要求 的只有AB,需要进行筛选。
• 杂种细胞AB形成的标志： • 新的细胞壁的生成。 • 杂种植株遗传物质的变化： • 细胞融合属于染色体变异,杂种植株的染色体数通 常是两亲本细胞染色体数目之和,形成异源多倍体。
15:04:28
胞融合成一个细胞,不管染色体数、基因组还是染
色体组都采用直接相加的方法。
(2)植物有性杂交
有性杂交的结果：子代细胞中染色体数, 基因型分别为“X+Y”、“AbcD”或“abcD”
或“Abcd”或“abcd”,即先减半再相加。
(3)有性生殖过程中符合孟德尔遗传定律, 而植物体细胞杂交则不符合孟德尔遗传定
的潜能。 信息。
2. 原因： 生物体细胞含有本物种所特有的全套遗传 3. 全能性高低：
①受精卵＞胚胎干细胞＞生殖 细胞＞体细胞
15:04:28
②植物细胞＞动物细胞
一、植物组织培养
• 2、植物组织培养的条件 • 内因：离体细胞、组织或器官 • 外因：1）适宜的外界环境条件，例如无 菌、适宜的温度、湿度、光照等 • 2）培养基（一定的营养物质，激素）
15:04:28
植物体细胞杂交过程示意图
植物A细胞 去壁 植物B细胞 杂种植株 原生质体B 愈伤组织 细胞分裂 杂种细胞 原生质体A
原生质体融合
融合体 再生壁
去壁的常用方法： 酶解法（纤维素酶、果胶酶等）
物理法：离心、振动、电刺激等 原生质体融合方法： 化学法：聚乙二醇（PEG）
细胞融合的基础： 细胞膜的流动性
15:04:28
对植物体细胞杂交和有性杂交辨析
(1)植物体细胞杂交 若两个不同品种的植物细胞A、B进行融合,A含 有2X条染色体,2个染色体组,基因型为Aabb,B含有 2Y条染色体,2个染色体组,其基因型为ccDd,则新植 株应为四倍体,其体细胞中染色体数为2X+2Y,基因
注意问题：
• 杂种细胞的类型： • 有三种：AA、BB、AB,符合 要求 的只有AB,需要进行筛选。
• 杂种细胞AB形成的标志： • 新的细胞壁的生成。 • 杂种植株遗传物质的变化： • 细胞融合属于染色体变异,杂种植株的染色体数通 常是两亲本细胞染色体数目之和,形成异源多倍体。
15:04:28
胞融合成一个细胞,不管染色体数、基因组还是染
色体组都采用直接相加的方法。
(2)植物有性杂交
有性杂交的结果：子代细胞中染色体数, 基因型分别为“X+Y”、“AbcD”或“abcD”
或“Abcd”或“abcd”,即先减半再相加。
(3)有性生殖过程中符合孟德尔遗传定律, 而植物体细胞杂交则不符合孟德尔遗传定
的潜能。 信息。
2. 原因： 生物体细胞含有本物种所特有的全套遗传 3. 全能性高低：
①受精卵＞胚胎干细胞＞生殖 细胞＞体细胞
15:04:28
②植物细胞＞动物细胞
一、植物组织培养
• 2、植物组织培养的条件 • 内因：离体细胞、组织或器官 • 外因：1）适宜的外界环境条件，例如无 菌、适宜的温度、湿度、光照等 • 2）培养基（一定的营养物质，激素）
15:04:28
植物体细胞杂交过程示意图
植物A细胞 去壁 植物B细胞 杂种植株 原生质体B 愈伤组织 细胞分裂 杂种细胞 原生质体A
原生质体融合
融合体 再生壁
去壁的常用方法： 酶解法（纤维素酶、果胶酶等）
物理法：离心、振动、电刺激等 原生质体融合方法： 化学法：聚乙二醇（PEG）
细胞融合的基础： 细胞膜的流动性
15:04:28
对植物体细胞杂交和有性杂交辨析
(1)植物体细胞杂交 若两个不同品种的植物细胞A、B进行融合,A含 有2X条染色体,2个染色体组,基因型为Aabb,B含有 2Y条染色体,2个染色体组,其基因型为ccDd,则新植 株应为四倍体,其体细胞中染色体数为2X+2Y,基因
植物细胞工程的基本技术 课件
生物体的每一个细胞都含本物种的全套遗传物质， 都3.有为发何育已成分完化整的个细体胞的仍全具套有基发因育。成完整个体的潜能？
要把一块组织通过培养得到 一株完整植株, 应该如何操作 呢?
请同学们阅读P34实验完成 P35讨论题。
切取 形成层
移栽
无菌 脱分化 接种
培养室
诱导愈伤组织 的形成 再分化
试管苗的形成
强调：
愈伤组织： 细胞排列疏松
而无规则，是一种高度液 泡化的、无定形状态的具 有分生能力薄壁细胞；
植物细胞的脱分化：已经分化的细胞，经过
诱导后，失去其特有的结构和功能而变成未分化 的细胞。
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。
结果是形成愈伤组织。
植物细胞的再分化：脱分化产生的愈伤组 织在培养过程中重新分化根或芽等器官的 过程。
造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植 体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操 作不规范等。所以在组织培养实验中用到的植物材料 和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定 要规范，避免带入杂菌。
(3)
(2)胡萝卜的其他部分（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。
二、植物组织培养
1、概念
植物组织培养就是在无菌和人工控制 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。
植物组织培养的发展简史
① 探索阶段（20世纪初－30年代中） 德国植物生理学家HaHerlandt首次进行了植物细胞培 养实验 ② 奠基阶段（30－50年代）
一、细胞的全能性 1.定义：
2.原理：
要把一块组织通过培养得到 一株完整植株, 应该如何操作 呢?
请同学们阅读P34实验完成 P35讨论题。
切取 形成层
移栽
无菌 脱分化 接种
培养室
诱导愈伤组织 的形成 再分化
试管苗的形成
强调：
愈伤组织： 细胞排列疏松
而无规则，是一种高度液 泡化的、无定形状态的具 有分生能力薄壁细胞；
植物细胞的脱分化：已经分化的细胞，经过
诱导后，失去其特有的结构和功能而变成未分化 的细胞。
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。
结果是形成愈伤组织。
植物细胞的再分化：脱分化产生的愈伤组 织在培养过程中重新分化根或芽等器官的 过程。
造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植 体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操 作不规范等。所以在组织培养实验中用到的植物材料 和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定 要规范，避免带入杂菌。
(3)
(2)胡萝卜的其他部分（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。
二、植物组织培养
1、概念
植物组织培养就是在无菌和人工控制 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。
植物组织培养的发展简史
① 探索阶段（20世纪初－30年代中） 德国植物生理学家HaHerlandt首次进行了植物细胞培 养实验 ② 奠基阶段（30－50年代）
一、细胞的全能性 1.定义：
2.原理：
《植物细胞工程的基本技术》教学课件
通过转基因技术改变植物的遗传性状，可以 培育出抗逆境、抗病虫害、优质高产等性状 的转基因植物。
植物疫苗的生产
环境保护
利用植物细胞工程生产疫苗具有成本低、产 量高、安全性好等优点，可以用于生产预防 传染病的疫苗。
植物细胞工程可以应用于环境修复和污染控 制等领域，例如利用植物细胞培养技术降解 有毒有害物质等。
本学期教学内容的总结
植物细胞工程的基本技术
讲述了植物细胞工程的基本原理、特点和基本技术，重点讲解了植物细胞培养的基本技术 和植物基因工程的基本操作技术。
植物细胞培养技术
介绍了植物细胞培养的基本原理、技术和应用，重点讲解了愈伤组织的诱导、增殖和分化 ，以及植物细胞培养在次生代谢、生物反应器、新品种培育等方面的应用。
植物细胞工程在药物研发方面的应用
药物筛选
利用植物细胞工程产生的重组细胞系，进行大规 模的药物筛选，提高效率和准确性。
药物制备
通过植物细胞培养技术生产药物，如利用转基因 植物生产重组蛋白药物、疫苗和抗体等。
药物改造
通过基因工程技术对植物细胞中的药物分子进行 改造和优化，提高药效和降低毒副作用。
植物细胞工程在疫苗备
包括实验台、冰箱、烘箱、粉碎机、搅拌机、 显微镜等。
培养设备
包括培养箱、培养瓶、培养板、细胞工厂等， 用于植物细胞的接种、培养和增殖。
3
检测设备
包括分光光度计、荧光显微镜、电子显微镜等 ，用于检测植物细胞培养过程中的各种指标。
植物细胞培养的污染防控
严格的实验室操作规范
01
建立严格的实验室操作规范，包括无菌操作技术、消毒灭菌技
术等，以防止污染。
定期检测和监控
02
定期对实验室和培养设备进行检测和监控，确保其无菌状态。
2.1.1 植物细胞工程的基本技术
(2)原生质 原理： 细胞膜的流动性 等 物理 法：离心、振动、 电激 体的融合方法 聚乙二醇 作诱导剂来诱导 化学法：用 成功标志： 杂种细胞再生出细胞壁 (3)杂种细胞通过组织培养产生
杂种植株
。
总结：操作流程 步骤 图解 原生质体 的获得 杂种细胞 的形成
(1)理论基础： (2)基本过程 植物细胞的全能性。
看课本P34-35，胡萝卜的组织培养 注意： 1、取材的部位
2、光照的时间点
3、关键步骤
4、培养基成分
脱分化
再分化
外植体
愈伤组织
试管苗
植株
植物组织培养的过程
离体的植物器官、组织 或细胞(外植体）
脱分化（又叫去分 化） 愈伤组织：由外植体长出来的一 团没有特定的结构和功能，排列 疏松而无规则，高度液泡化的无 定形状态的薄壁细胞团。 脱分化：由已分化的植物细胞， 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 程即形成愈伤组织的过程，称为 植物细胞的脱分化（去分化） 再分化：愈伤组织生长一段时间 后，再移植到新的培养基上继续 培养，重新诱导分化成根、芽等 器官的过程，称为再分化。
• 为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有 如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下 结马铃薯？ • 主要原因是：生物基因的表达不是孤立的， 它们之间是相互调控、相互影响的，所以马 铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个 物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受 到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中 的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地 上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。
（4）植物组织培养的概念
三、植物体细胞杂交技术 1．概念 将 不同种的植物体细胞，在一定条件下融合 成 杂种细胞 ，并把杂种细胞培养成新的 制备：去除 ，分离 出有活力的 (去除细胞壁后的植物细 胞)。目前最常用的去除细胞壁的方法是酶解法，即 用 、 等分解植物细胞 的细胞壁。
课件17：2.1.1 植物细胞工程的基本技术
3、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，下列哪一项条件是不需要的（ C ） A.消毒灭菌 B.适宜的温度 C.充足的光照 D.适宜的养料和激素
4.下列不能作为植物组织培养的材料是 ( D ) A .秋海棠的叶 B .马铃薯的块茎 C .成熟的花粉 D.木质部中的导管细胞
5、植物细胞融合完成的标志的是（ A ） A .产生新的细胞壁 B .细胞膜发生融合 C .细胞质发生融合 D .细胞核发生融合
5. 植物组织培养的优点 保持优良性状，繁殖快，可大规模生产
三、植物体细胞杂交技术
如何生产该植物？ 地上长番茄，地下长马铃薯 1. 定 义 植物体细胞杂交（plantsomatice hybridization） 就是将不同种的植物体 细胞，在一定 条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞 培育成新植物体的技术。
① 离体 ② 无菌 ③ 适宜物质诱导和调节 ④ 适宜的营养物质 ⑤ 适宜的外界条件 （温度、pH、光照等）
➢ 生长素/细胞分裂素适 中→促进愈伤组织的 形成。
➢ 生长素<细胞分裂素→ 利于芽的分化
➢ 生长素>细胞分裂素→ 利于根的分化
4. 植物组织培养的定义 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
一、细胞的全能性
1. 定义 具有某种生物的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，也就是说，每个细胞都具有全能性的 特点。
分裂
分裂
分化
分化
受精卵 干细胞
2. 细胞具有全能性的原因共同 组成Fra bibliotek生物个体
植物细胞工程的基本技术
植物细胞工程的基本技术引言植物细胞工程是一门研究如何利用现代生物技术手段改良和利用植物的基础理论和应用技术。
它通过改变植物的遗传性状，并且通过利用植物细胞的生长特性，以达到提高农业产量、改善植物品质以及开发新药等多种目的。
本文将介绍植物细胞工程的基本技术，包括基因转化、培养、再生和检测等方面。
基因转化基因转化是指将外源基因导入到植物细胞中，使其表达外源基因产生的特定蛋白质。
基因转化是植物细胞工程研究的核心技术之一。
常见的基因转化方法包括农杆菌介导的转化和基因枪介导的转化。
农杆菌介导的转化农杆菌介导的转化是最常用的基因转化方法之一，其原理是利用农杆菌在植物组织中导入外源基因。
基本流程包括：构建转化载体、农杆菌菌株培养、农杆菌感染植物组织、选择和再生。
基因枪介导的转化基因枪介导的转化利用高速微粒轰击法，将微粒载体直接引入植物细胞中。
该方法适用于转化多种植物，操作相对简单，但效率相对较低。
培养植物细胞工程的第二个基本技术是培养。
培养是指将处理好的植物组织或细胞放入适宜的培养基中，提供足够营养和环境条件，使其继续生长和分化。
培养技术是植物细胞工程研究中最基础也是最重要的技术之一。
培养基和培养条件合适的培养基和培养条件对于植物细胞工程至关重要。
培养基的基本成分包括无机盐、糖类、维生素、植物激素等。
培养条件包括光照、温度、湿度等因素。
培养方法常见的培养方法包括悬浮培养、根尖培养、愈伤组织培养以及单细胞培养等。
悬浮培养适用于细胞悬浮培养；根尖培养适用于根尖培养；愈伤组织培养适用于愈伤组织的培养；单细胞培养适用于单细胞的培养。
再生再生是植物细胞工程的重要环节之一。
在基因转化和培养的基础上，可以通过控制培养条件和添加特定植物激素等手段，引导处理好的植物细胞再生成完整的植株。
诱导再生诱导再生是通过改变培养基的组成和添加适当的植物激素等手段，使细胞发生分化和再生的过程。
通常可通过愈伤组织培养、器官发生和胚胎发生等方式进行诱导。
植物细胞工程的基本技术(上课用)
种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
3、原理：细胞膜具有一定的流动性、细胞的全能性
4、意义：（1）克服远缘杂交不亲和的障碍
5、未解决的问题： 未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状， 如蕃茄——马铃薯。
例2：右图为植物体细胞杂交过程 示意图。据图回答：
1）步骤①是_去_掉__细__胞_壁_________
技术： 植物组织培养
原理： 细胞全能性
二 作物新品种的培育
（一）单倍体育种
4.回顾单倍体育种的一般过程并设计出一种通过 植物花药组织培养生成正常植株的实验流程。
A.受精卵>生殖细胞>体细胞; B、幼嫩组织细胞＞成熟组织细胞
规律：发育时间越早，细胞全能性越高，分裂 能力越强，分化程度越低。
3、细胞具有全能性的原因: 生物体的每一个细胞都含有该物种
个体生长发育所需要的全套基因。.
4、生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成 为不同的组织器官的原因：
细胞中的基因选择性表达的结果。
植物细胞工程的实际应用
繁殖植物的新途径
微型繁殖 作物脱毒 人工种子
育种新方法
单倍体育种 诱导突变体
细胞产物的工厂化生产
1、微型繁殖
概念：应用 组织培养技术，快速繁殖植物（也叫 快速繁殖技术）
原理：植物细胞的( 全能性)
优点：繁殖率高，可大批量生产 取材少 培养周期短 保持( 优良性状)
2、作物脱毒
哪一项条件是不需要的（C ）
A.消毒灭菌
B.适宜的温度
C.充足的光照
D.适宜的养料和激素
4、若用“① 脱分化 ② 再分化 ③ ④”表示植物组织培养的过程。请回答：
（1） ①表示 离体的植物器官、组织或细胞 ， 能被培养成为④的根本原因是 植物细胞具有全能性
3、原理：细胞膜具有一定的流动性、细胞的全能性
4、意义：（1）克服远缘杂交不亲和的障碍
5、未解决的问题： 未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状， 如蕃茄——马铃薯。
例2：右图为植物体细胞杂交过程 示意图。据图回答：
1）步骤①是_去_掉__细__胞_壁_________
技术： 植物组织培养
原理： 细胞全能性
二 作物新品种的培育
（一）单倍体育种
4.回顾单倍体育种的一般过程并设计出一种通过 植物花药组织培养生成正常植株的实验流程。
A.受精卵>生殖细胞>体细胞; B、幼嫩组织细胞＞成熟组织细胞
规律：发育时间越早，细胞全能性越高，分裂 能力越强，分化程度越低。
3、细胞具有全能性的原因: 生物体的每一个细胞都含有该物种
个体生长发育所需要的全套基因。.
4、生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成 为不同的组织器官的原因：
细胞中的基因选择性表达的结果。
植物细胞工程的实际应用
繁殖植物的新途径
微型繁殖 作物脱毒 人工种子
育种新方法
单倍体育种 诱导突变体
细胞产物的工厂化生产
1、微型繁殖
概念：应用 组织培养技术，快速繁殖植物（也叫 快速繁殖技术）
原理：植物细胞的( 全能性)
优点：繁殖率高，可大批量生产 取材少 培养周期短 保持( 优良性状)
2、作物脱毒
哪一项条件是不需要的（C ）
A.消毒灭菌
B.适宜的温度
C.充足的光照
D.适宜的养料和激素
4、若用“① 脱分化 ② 再分化 ③ ④”表示植物组织培养的过程。请回答：
（1） ①表示 离体的植物器官、组织或细胞 ， 能被培养成为④的根本原因是 植物细胞具有全能性
植物细胞工程的基本技术 课件
③假设用于体细胞杂交的双方细胞都有 2 个染色体组，则杂种 细胞有 4 个染色体组，由杂种细胞发育而来的杂种植株被称为 异源四倍体。该杂种植株联会正常，表现为可育。 ④原生质体融合过程如果只考虑两两融合的情况，则融合结果 有 3 种，即 AA、BB、AB。 ⑤植物细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁；植物体细胞 杂交成功的标志是形成杂种植株。
2．植物组织培养与植物体细胞杂交的比较
项目
植物组织培养植物体细胞杂交源自原理植物细胞的全能性
细胞膜具有一定的流动 性和植物细胞的全能性
过程
项目
植物组织培养
植物体细胞杂交
结果
完整植株
杂种植株
繁殖速度快、“高保 繁殖植
真”、不受自然生长季节 克服远缘杂交不亲和性 物意义
限制
2．植物组织培养的基本过程 ___高__度__分__化_____的组织脱―分―→化形成___愈__伤__组__织_____再―分―→化幼根 和芽―→完整植株。 (1)前提：_____离__体_______的植物器官、组织、细胞。 (2)条件：______无__菌______、人工控制下、人工配制的培养基、 适宜的培养条件。 (3)结果：诱导产生__愈__伤__组___织_____、丛芽，最终形成完整植株。
③影响细胞全能性表现的原因：生长发育过程中，在特定的时 间和空间条件下，细胞中的基因会__选__择__性__表__达____出各种蛋白 质，从而构成不同的组织和器官。
1．植物细胞表现全能性的条件
材料
离体的细胞、组织、器官
培养基
种类齐全、比例适当的营养物质、一定的植 物激素及琼脂等
外界条件
无菌操作；光照的控制；酸碱度等
2.不同细胞全能性的大小 (1)体细胞全能性：分化程度低的＞分化程度高的，细胞分裂能 力强的＞细胞分裂能力弱的。 (2)不同细胞的全能性：受精卵＞胚胎干细胞＞生殖细胞＞体细 胞。 (3)不同生物的细胞全能性：植物细胞＞动物细胞。 3．全能性与细胞分化的关系：随着细胞分化程度的不断提高， 细胞的全能性逐渐降低。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
的
或丛芽
不受季节限制
过
工厂化生产
.
程
试管苗 优点？ .
理论基础：细胞的全能性
.
知识拓展
当细胞分裂素和生长
素共同使用时，能刺激 愈伤组织的形成，而通 过调节二者的浓度比，
生
长
素
根
就可以调控植物细胞培
养过程中芽和根的形成，
称为“激素杠杆”。
具体内容详见P42拓展视野
芽
细胞分裂素
精选ppt
19
三、植物体细胞杂交技术：重点 理解
植物 组织 培养
AB
脱分化
再分化
（6）植物体细胞杂交技术完成 的标志：获得杂种植物
(7)杂种植物的特征：具备 两种植物的遗传性状。原因 是杂种植物中含有两种植物 的遗传物质。
按操作 植物细胞工程
对象分
动物细胞工程
精选ppt
2
植
物 理论基础 植物细胞的全能性
细
胞
植物组织培养
工 基本技术 程
（最基本） 植物体细胞杂交
精选ppt
3
大多数植物都是由受精卵（有 性生殖）发育而来的，那么由植物 的体细胞如叶子、花瓣，甚至一粒 花粉能发育成一棵完整的植株吗？ 为什么？应该如何操作？
精选ppt
17
小结： 植
分化程度低 去分化较易
幼芽或幼根？
外植体
（离体的,已 分化组织或
①适宜温度、 pH、 避光、无菌环境。
物
细胞） ②适宜的营养和植
脱分化 条件？物激素
组 织
高度液泡化、特点？ 排列疏松、无
愈伤组织
规则的薄壁细
植物激素： 生长素、细胞分裂素
培 胞。无叶绿体。
再分化
养
胚状体
繁殖速度快
细胞工程专是题指2应用细细胞胞工生程物学和分 子生物学的原理和方法,通过 细水胞平 或 细胞器水平上的操作，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。
精选ppt
1
概念：
应用的原理和方法 研究的水平 研究的目的
细胞生物学和 分子生物学 细胞水平或细 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
适宜的温度、pH、无菌、光照的控 制等外界条件
精选ppt
14
试管苗大规模培养
精选ppt
15
(P35)
1、在组织培养实验中，为什么要强调 所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
无菌技术是植物组织培养能否获 得成功的关键。原因是防止杂菌污染， 杂菌繁殖快，会和培养物争夺营养和 空间，并产生代谢废物毒害培养物。
精选ppt
11
①适中：诱导愈伤组织 生长素用量
（什细么4胞）分？决裂定素植用量物脱②（分高胚化：状、利体再于）分根化的分的化关、键抑因制素芽是的形成
③低：利于芽的分化、抑制根的形成
植物激素的（种丛类芽和）比例。
精选ppt
12
（5）两个阶段：脱分化和再分化
比较 内容
脱分化
再分化
过程 外植体 愈伤组织 愈伤组织 幼苗
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？
不能 存在生殖隔离
尝试用这两种植物的体细胞进行杂交
精选ppt
20
三、植物体细胞杂交技术：
蕃茄
马铃 薯
番茄------马铃薯植株
精选ppt
21
三、植物体细胞杂交技术（无性
繁殖）
1.过程：如图所示
（1）去壁方法：
纤维素酶和果胶酶（酶解法）
（2）诱导原生质体融合的方法：
精选ppt
4
一、细胞的全能性
1、概念：
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。 2、细胞全能性大小:
A、植物细胞>动物细胞 B、受精卵>生殖细胞>体细胞; C、幼嫩组织细胞＞成熟组织细胞
规律：发育时间越早，细胞全能性越高，分裂 能力越强，分化程度越低。
精选ppt
10
（2）植物细胞的脱分化：（避光）
就是让已分化的细胞，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， 又称去分化。实质是提高细胞的全能性过程，结 果是形成愈伤组织
（3）植物细胞的再分化：
脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新
分化形成胚状体或丛芽的过程。
（需光，自养需氧型）
精选ppt
5
3、细胞具有全能性的原因:
生物体的每一个细胞都含有该物种 个体生长发育所需要的全套基因。.
4、生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成 为不同的组织器官的原因：
细胞中的基因在特定的时间和空间条件 下选择性表达的结果。
精选ppt
6
科学家利用 菊花花瓣培
养的菊花
怎样才能由一块组织通 过培养得到一株完整植株,应 该如何操作?
物理法：离心、振动、电刺激 化学法：PEG
AB （3）原生质体融合的基础：
植物 组织 培养
脱分化 再分化
细胞膜具有一定的流动性 （4）原生质体融合完成的标志：
产生新的细胞壁
精选ppt
24
三、植物体细胞杂交技术（无性
繁殖）
1.过程：如图所示
(5)在诱导剂的作用下形成的 杂种细胞有3种（AA型、BB型、 AB型），可用选择培养基筛 选出AB型杂种细胞。
形成 排列疏松、高度液泡
体特
化的簿壁细胞
点
有根、芽
需要 a.离体、无菌操作； a.离体、无菌操作；
条件 b.适宜的营养；c.生 b.适宜的营养
长素/细胞分裂素比例 c.生长素/细胞分裂素
适中 d.避光
比例或主或低诱导生根
或生芽 d.光照
精选ppt
13
4、植物细胞表现出全能性的条件：
离体（前提）
一定的营养物质（蔗糖、水和无机 机盐等）、植物激素（细胞分裂素、 生长素）。
精选ppt
7
二、植物组织培养技术——（无性繁殖）
1.概念： 植物组织培养就是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 2植.原株理。：植物体细胞具有全能性
脱二分、化植物组织培养技术——（无性繁殖） 3、过程：
脱分化
再分化
离体的植
物组织、 器官或细
无菌接种、诱导 （一定的营养、 植物激素、避光）
胞（外植
体，消毒）
试管苗
胚状体或
愈伤（含组有织不同再 化激分丛 生芽 根（ 芽具 能
素的分化培养 基，需光）
力）
移栽大田
精选ppt
9Байду номын сангаас
（1）愈伤组织：
排列疏松、高度 液泡化而无定形状的 薄壁细胞。无叶绿体， 蔗糖供能，代谢类型 为异养需氧型，进行 有丝分裂。
精选ppt
16
2、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他 部分（如茎、叶、花）也能培养成小植 株吗？
因为这部分容易诱导形成愈伤组织；胡萝卜 的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成 外植小体植的株选，取只：是生诱长导旺愈盛伤的组幼织嫩比组较织困（难全。能性高、 分裂能力强、分化程度低），易诱导脱分化和再分 化。