新课标人教版高中生物选修三专题二《细胞工程》精品课件.ppt

植物组织培养技术的流程,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，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细胞产品的一门综合科学技术。,细胞工程,植物细胞工程,动物细胞工程,植物细胞工程,一、植物组织培养,1、原理： 细胞的全能性,细胞的全能性,1. 概念:,已高度分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。,2. 原因：,生物体细胞含有本物种所特有的全套遗传信息。,3. 全能性高低：,受精卵胚胎干细胞生殖细胞体细胞 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）,植物组织培养的培养基,无机营养成分：无机盐离子 有机营养成分： 含N物质：包括维生素和氨基酸 碳源：2%5%的蔗糖溶液，调节渗透压 琼脂：起支持作用 激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素 PH值：5.06.0,一、 植物组织培养,一、植物组织培养,3、 植物组织培养的基本过程 外植体 愈伤组织 胚状体已分化出根、芽,分化程度降低，分裂能力增强,重新分化出组织器官的过程（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,愈伤组织的形成,愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种排列疏松无规则、高度液泡化、无定形态的薄壁细胞组成的组织。,植物组织培养（试管苗的形成）,试管苗大规模培养,移栽,经过炼苗的小苗，可以和一般植物一样进行大规模栽培,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、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体，最终形成完整的植株。,能力训练：,1、下列不能作为植物组织培养的材料是：,D,植物体细胞杂交应用研究,1、定义：,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新的植物体的过程。,2、优势：（与有性杂交方法比较）,克服了远缘杂交不亲和的障碍，拓展了可用于杂交的亲本组合范围。,植物体细胞杂交,植物体细胞杂交过程示意图,标志,去壁,思考题,细胞壁如何去除？ 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？ 最后通过什么手段得到新个体 ？,融合体,杂种细胞,去壁的常用方法：,原生质体融合方法：,植物体细胞杂交过程示意图,细胞融合的基础：,细胞膜的流动性,不能人工诱导原生质体融合的方法是：,A、振动 B、电刺激、 C、PEG试剂、 D、重压,对应训练,植物细胞工程的实际应用,（一）、植物繁殖的新途径,（二）、作物新品种的培育,（三）、细胞产物的工厂化生产,1.单倍体育种,2.突变体的利用,药物，香料，蛋白质等,一、植物繁殖的新途径,1.微型繁殖(属无性繁殖) (1)微型繁殖技术（快速繁殖技术）: 快速繁殖优良品种的植物组织培养技术. (2)特点: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.,2.培育脱毒作物 (1)材料:无病毒的茎尖 (2)脱毒苗: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胚，可以制造人工种子 人工种皮：藻酸钠 解决有些植物结子困难、发芽率低、繁殖困难等问题,植物组织培养大量生产紫草素,现在已有胡萝卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、玉米、水稻、橡胶等几十种植物的人工种子试种成功，但由于成本较高，中国尚未应用于生产。,08江苏高考：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 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组织基因相同,D,细胞工程的概念,细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水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。,植物细胞工程的基本技术和理论基础,植物细胞工程的理论基础是： 植物细胞的全能性,概念：细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。 原因：是生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质及发育为完整个体所必需的全部基因。,细胞的全能性,当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时，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，发育成完整的植株。,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，因此，要实现细胞的全能性，首先必须使生物体的细胞处于离体状态。,植物组织培养的概念,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。,植物组织培养的过程,离体的植物器官、组织或细胞,脱分化（又叫去分化）,愈伤组织（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）,再分化,根或芽等器官,植物体,相关问题,1、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？ 2、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？ 3、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？,植物体细胞杂交的概念,将不同种植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。 （不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的）,相关问题,（1）要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？ （2）有没有一种温和的去细胞壁的方法？ （3）为什么两个原生质体能发生融合，这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融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？ （5）如何将杂种细胞培育成杂种植株？,植物体细胞杂交过程,杂合的原生质体,杂种细胞,愈伤组织,杂种植株,植物体细胞杂交过程,原生质体制备（酶解法去细胞壁） 原生质体融合（人工诱导） 杂种细胞的筛选和培养（形成愈伤组织） 杂种植株的再生与鉴定,物理法：离心、振动、电刺激等 化学法：聚乙二醇等试剂,纤维素酶、果胶酶等,问题,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。,问题,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。,异想天开,植物细胞工程的实际应用,繁殖植物的新途径 微型育种 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,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,微型繁殖,作物脱毒,病毒在作物体内逐年积累，会导致作物产量降低，品质变差 分生区附近（茎尖、根尖）的病毒极少，甚至没有 采用茎尖进行组织培养,人工种子,结构： 人工薄膜+胚状体（不定芽、顶芽、腋芽） 优点： 不受气候、季节、地域的限制 保留优良性状 时间短，占地少 技术： 组织培养 原理： 细胞全能性,养分、无机盐、有机碳源、农药、抗生素、有益菌 生长调节剂,单倍体育种,方法： 花药离体培养 技术： 组织培养获得单倍体 秋水素处理单倍体的幼苗，使染色体加倍 优点： 明显缩短了育种年限 后代稳定遗传,突变体的利用,利用组织培养时，分裂状态的细胞易受培养条件和外界压力（如射线，化学物质等）的影响而产生突变的原理，诱导并筛选出对人类有用的突变体。,细胞产物的工厂化生产,红豆杉与紫杉醇,人参皂甘的生产,植物细胞工程的实际应用,繁殖植物的新途径 微型育种 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,