資源簡(jiǎn)介

(共23張PPT)
Root of carrot plant
Cell cluster on nutrient agar
Cells in suspension
Young plants grow on agar
Young plants developing
Mature carrot
plant
第二章第一節(jié) 一植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)
Cells divide and grow
Embryo
01 植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)是什么
02 什么是植物組織培養(yǎng)技術(shù)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)
03 怎樣進(jìn)行菊花的組織培養(yǎng)
本節(jié)聚焦
從社會(huì)中來(lái)
“其茅葺，其葉青青，猶綠衣郎，挺節(jié)獨(dú)立，可敬可慕，迨夫花
開(kāi)，凝晴濂露，萬(wàn)態(tài)千妍，薰風(fēng)自來(lái)，四坐芬郁，豈非入蘭室乎!豈 非有國(guó)香乎!”
■ 如何讓名貴的蘭花大量、快速地繁殖
細(xì)胞工程：應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)
育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法，通過(guò)細(xì)胞器、 細(xì)胞或組織水平上的操作，有目的地獲得細(xì)胞、 組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生
動(dòng)物細(xì)胞工程
植物組織培養(yǎng)技術(shù)
植物細(xì)胞工程
植物體細(xì)胞雜交技術(shù)
“中中”和“華華”,2017年誕生于 中國(guó)，世界首例體細(xì)胞克隆猴。
操作水平
細(xì)胞工程
原理
目的
物工程。
植物組織培養(yǎng)：是指將離體的植物器官、組織或細(xì)胞等，培養(yǎng)在人工配制的培
養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)。
■ 植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)是 植物細(xì)胞的全能性
①體細(xì)胞具有全能性的根本原因是什么
每個(gè)體細(xì)胞都含有該物種全部的遺傳信息。
②生物體所有細(xì)胞全能性大小都一致嗎
受精卵>胚胎干細(xì)胞>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞；植物細(xì)胞>動(dòng)物細(xì)胞
③全能性與細(xì)胞分化的關(guān)系
一般情況下，隨著細(xì)胞分化程度的不斷提高，細(xì)胞的全能性逐漸降低。
外植體
植物組織培養(yǎng)技術(shù)
植物組織培養(yǎng)技術(shù)
■ 如何才能讓細(xì)胞表現(xiàn)出全能性
①離體；②一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、植物激素；
③適宜的溫度、 pH 、無(wú)菌等外界條件；④無(wú)菌環(huán)境
■ 閱讀教材35頁(yè)—36頁(yè)，思考以下問(wèn)題：
①概述植物組織培養(yǎng)的基本過(guò)程
②決定植物脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么
③在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，為什么要強(qiáng)調(diào)所用器械的滅 菌和實(shí)驗(yàn)人員的無(wú)菌操作
植物組織培養(yǎng)技術(shù) 植物組織培養(yǎng)的基本過(guò)程
脫分化 再分化
接種外植體 誘導(dǎo)愈傷組織 誘導(dǎo)生芽 誘導(dǎo)生根 移栽成活
脫分化：已分化細(xì)胞 ，失去其特有結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞的過(guò)程。
只有細(xì)胞增殖 (有絲分裂),沒(méi)有細(xì)胞分化。 一般不需要光照
愈傷組織：細(xì)胞排列疏松且無(wú)規(guī)則、高度液泡化、不定形的薄壁組織團(tuán)塊。
再分化：愈傷組織在培養(yǎng)過(guò)程中重新分化根或芽等器官的過(guò)程。
既有細(xì)胞增殖，又有細(xì)胞分化。適當(dāng)光 照，誘導(dǎo)葉綠素的合成，試管苗光合作用。
一、MS培養(yǎng)基的配方(1L的用量)
1650 mg KNO (硝酸鉀) 1900mg
KH PO (磷酸二氫鉀) 170mg MgSO 7H O(七水合硫酸鎂)370 mg
CaCl · 2H O(二水合氯化鈣)440 mg MnSO 4H O(四水合硫酸錳)22.3 mg
ZnSO 4H O(四水合硫酸鋅)8.6 mg H BO (硼酸) 6.2 mg
KI(碘化鉀) 0.83 mg Na MoO 2H O(二水合鉬酸鈉)0.25mg
CuSO 5H O(五水合硫酸銅)0.025mg CoCl 6H O(六水合氯化鈷) 0.025 mg
甘氨酸 2mg 鹽酸硫胺素(維生素B ) 0.1 mg
鹽酸吡哆醇(維生素B ) 0.5 mg 煙酸 0.5 mg
肌醇 100 mg 30g
瓊脂 10g
螯合鐵鹽*
①培養(yǎng)基名稱：
MS培養(yǎng)基
②物理性質(zhì)：
固體培養(yǎng)基
③主要成分：
無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分
有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分
特定濃度和比例的激素
植物組織培養(yǎng)技術(shù)
◆ 植物組織培養(yǎng)培養(yǎng)基
結(jié)果
促進(jìn)愈傷組織的形成
有利于根的分化，抑制芽的形成
有利于芽的分化， 抑制根的形成
生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素。它們的濃
度、比例都會(huì)影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。
植物組織培養(yǎng)技術(shù)
植物激素的作用
生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素
比值適中(=1)
比值高(>1)
比值低(<1)
◆ 目的要求：
1. 了解植物組織培養(yǎng)的基本原理。
2.了 解生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的濃度、用量的比例對(duì)菊花愈傷組織形成和分化的影響 。
3. 嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)。
◆ 材料用具：
材料：幼嫩的菊花莖段、培養(yǎng)基、體積分布式70%的酒精，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%左右的次氯
酸鈉溶液和無(wú)菌水和培養(yǎng)基等。
用具：50mL錐形瓶、燒杯、酒精燈、超凈工作臺(tái)(或接種箱)、高壓蒸汽滅菌鍋、
培養(yǎng)箱、封口膜、濾紙、標(biāo)簽、消毒用酒精棉球、培養(yǎng)皿、解剖刀和鑷子等。
菊花的組織培養(yǎng)
探究 · 實(shí)踐
探究 · 實(shí)踐 菊花的組織培養(yǎng)
◆ 方法步驟： 外植體消毒 外植體處理
雙手和超凈工作臺(tái) → 酒精擦拭
外植體(菊花幼嫩的莖段)
■無(wú)菌操作目的：避免雜菌與培養(yǎng)物競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)，且有些雜菌會(huì)危害培養(yǎng)物生長(zhǎng)。
將消毒過(guò)的外植體置于無(wú)菌
培養(yǎng)皿，用無(wú)菌濾紙吸去表
面水分，用解剖刀將外植體
切成0.5-1cm 長(zhǎng)的小段
次氯酸鈉 30min
酒精消毒 30s
無(wú)菌水 2~3次
無(wú)菌水 2~3次
在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3～1/2 插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中。用封口 膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)瓶上做好標(biāo)記。
將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養(yǎng)瓶置于18一22 ℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。在
培養(yǎng)過(guò)程中，定期觀察和記錄愈傷組織的生長(zhǎng)情況。
探究 · 實(shí)踐
◆ 方法步驟：
菊花的組織培養(yǎng)
接種外植體
誘導(dǎo)愈傷組織
培養(yǎng)15-20d后，將生長(zhǎng)良好的愈
傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生芽培養(yǎng)基上 出芽后，再將其轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生根 的培養(yǎng)基上，進(jìn)一步誘導(dǎo)形成試 管 苗。
外植體 愈傷組織 生芽 生根
生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素 適中 低 高
探究 · 實(shí)踐
方法步驟：
菊花的組織培養(yǎng)
脫分化 再分化
誘導(dǎo)芽和根
◆
①打開(kāi)封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長(zhǎng)幾日
②流水清洗掉根部的培養(yǎng)基，將幼苗移植到消過(guò)毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中
③長(zhǎng)壯后移栽入土，觀察記錄幼苗的生長(zhǎng)情況，適時(shí)澆水、施肥，直至開(kāi)花
探究 · 實(shí)踐
方法步驟：
菊花的組織培養(yǎng)
練苗與移栽
◆
◆ 注意事項(xiàng)：
①接種時(shí)注意外植體的方向，不能倒插。
②培養(yǎng)一株完整的試管苗，必須先進(jìn)行生芽培養(yǎng)，再 進(jìn)行生根培養(yǎng)。若順序顛倒，先生根，則不易生芽。
③愈傷組織的形成一般不需要光照，而在后續(xù)的培養(yǎng)
過(guò)程中，需要給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照。
④試管苗一般在高濕、弱光、恒溫等條件下培養(yǎng)生長(zhǎng)， 出瓶后一定要注意保溫、保濕。
⑤試管苗的光合作用能力弱，在移栽前應(yīng)給予較強(qiáng)光 照閉瓶煉苗，以促進(jìn)幼苗向自養(yǎng)苗轉(zhuǎn)化。
外植體消毒
外植體處理
接種外植體
誘導(dǎo)愈傷組織
誘導(dǎo)芽和根
練苗與移栽
探究 · 實(shí)踐
◆ 方法步驟：
菊花的組織培養(yǎng)
■ 接種3～4d后，檢查外植體的生長(zhǎng)情況，統(tǒng)計(jì)有多 少外植體被污染，有多少能正常生長(zhǎng)，并分析它 們被污染的原因。
用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基同樣適合某些微生物 的生長(zhǎng)，如真菌、 細(xì)菌。
導(dǎo)致外植體被污染的原因可能有：培養(yǎng)基、接種 工具滅菌不徹底；外植體消毒不徹底；操作過(guò)程不 符合無(wú)菌操作要求等。
■ 雜菌和植物之間關(guān)系
種間競(jìng)爭(zhēng)或寄生。
菊花的組織培養(yǎng)
探究 · 實(shí)踐
植物體細(xì)胞雜交技術(shù)
1978年，梅爾徹斯 (G.Melchers) 等人首次獲得了馬鈴薯與番茄的體細(xì)胞
雜種植株。雖然成功地培育出植株，但這種植株并不像科學(xué)家預(yù)料的那樣，地 上結(jié)番茄，地下結(jié)馬鈴薯，可仍具有劃時(shí)代的意義，為植物體細(xì)胞雜交在生活 生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用拉開(kāi)了帷幕。
Solanum lycopersicumL. Solanum tuberosum L.
植物體細(xì)胞雜交：將不同來(lái)源的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，
并把雜種細(xì)胞培育成新植物體的技術(shù)。
■參考動(dòng)物細(xì)胞融合，植物細(xì)胞之間的雜交，應(yīng)先做什么 得到雜種細(xì)胞后，如何培 育成植株
人細(xì)胞
人鼠雜交細(xì)胞
37° 細(xì)胞
培養(yǎng)40min 融合
細(xì)胞融合 細(xì)胞融合初期
鼠細(xì)胞
植物體細(xì)胞雜交技術(shù)
紅色熒光素 標(biāo)記的抗體
綠色熒光素 標(biāo)記的抗體
B細(xì)胞 B原生質(zhì)體 正在融合的原生質(zhì)體 雜種細(xì)胞AB
原生質(zhì)體：是細(xì)胞壁以內(nèi)各種
結(jié)構(gòu)的總稱，也是組成細(xì)胞的
一個(gè)形態(tài)結(jié)構(gòu)單位，活細(xì)胞中
各種代謝活動(dòng)均在此進(jìn)行。
A細(xì)胞 A原生質(zhì)體 化學(xué)法：聚乙二醇(PEG) 融合法、高Ca +-高pH 融合法等
植物體細(xì)胞雜交技術(shù)
人工誘融
物理法：電融合法、離心法
再生出細(xì)胞壁
植物細(xì)胞融合 完成的標(biāo)志
酶解法去壁 纖維素酶、果膠酶
植物體細(xì)胞雜交技術(shù)
■番茄原生質(zhì)體與馬鈴薯原生質(zhì)體混合融合后，有哪幾種類型(只考慮兩兩融合)
番茄-番茄融合細(xì)胞、馬鈴薯-馬鈴薯融合細(xì)胞、番茄-馬鈴薯雜交細(xì)胞
■若番茄細(xì)胞具有2x條染色體，2個(gè)染色體組，基因型為Aabb。 馬鈴薯細(xì)胞含 有4y條染色體，4個(gè)染色體組，基因型為ccccDDdd。
①雜種細(xì)胞染色體數(shù)： 2x+4y
②雜種細(xì)胞染色體組數(shù)為： 6(異源六倍體)
③雜種細(xì)胞基因型為： AabbccccDDdd
④從雜種植株的染色體組成上看屬于何種變異： 染色體數(shù)目變異
人工誘融
正在融合的原生質(zhì)體 移栽
再分化
再生出 脫分化
細(xì)胞壁 雜種植株
雜種細(xì)胞AB 愈傷組織
融合完成的標(biāo)志 雜交完成的標(biāo)志
A細(xì)胞 A原生質(zhì)體
酶解法去壁
B細(xì)胞 B原生質(zhì)體
植物細(xì)胞融合(細(xì)胞膜的流動(dòng)性) 植物組織培養(yǎng)(植物細(xì)胞的全能性)
植物體細(xì)胞雜交技術(shù)
植物體細(xì)胞雜交技術(shù)
■ “番茄一馬鈴薯”雜種植株沒(méi)有如科學(xué)家所想象的那樣，地上結(jié)番茄，地下 結(jié)馬鈴薯，這是為什么
生物體內(nèi)基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的 ，
所以“番茄—馬鈴薯”雜種植株的細(xì)胞中雖然具備兩個(gè)物種的遺傳物質(zhì)，但 這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)相互干擾，它們不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物 質(zhì)一樣有序表達(dá)。
白菜—甘藍(lán)、普通小麥—長(zhǎng)穗偃麥草等。
打破生殖隔離，克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的
障礙，培育植物新品種。
■ 植物體細(xì)胞雜交技術(shù)有成功案例嗎 該技術(shù)有什么意義
白菜 甘藍(lán)
項(xiàng)目 植物組織培養(yǎng) 植物體細(xì)胞雜交技術(shù) 所屬范疇 無(wú)性繁殖 染色體變異、基因重組 原理 細(xì)胞全能性
細(xì)胞膜一定的流動(dòng)性、細(xì)胞全能性
步驟 ①脫分化 ②再分化
①去除細(xì)胞壁
2②融合形成雜種細(xì)胞
③組織培養(yǎng)
意義 保持優(yōu)良性狀，繁殖速度快、大 規(guī)模生產(chǎn)提高經(jīng)濟(jì)效益
克服不同種生物遠(yuǎn)緣雜交的障礙
聯(lián)系 植物體細(xì)胞雜交技術(shù)應(yīng)用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)
植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)

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