1、專題2 細(xì)胞工程,2.1.1 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù),2.1 植物細(xì)胞工程,為什么能由一塊組織細(xì)胞通過培養(yǎng)得到一株完整植株呢?,科學(xué)家利用菊花花瓣培養(yǎng)的菊花,一、理論基礎(chǔ)細(xì)胞的全能性,1、細(xì)胞全能性概念：,具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細(xì)胞，都具有發(fā)育成完整生物體的潛能。,生物體的每一個體細(xì)胞都含有該物種全套的遺傳物質(zhì),2、全能性的程度：,為什么生物體內(nèi)的細(xì)胞未表現(xiàn)出全能性？, 的全能性最高,分化程度低的細(xì)胞 分化程度高的細(xì)胞,受精卵,生物體的每一個體細(xì)胞都含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì),基因的選擇性表達(dá),2、全能性的程度：, 的全能性最高,分化程度低的細(xì)胞 分化程度高的細(xì)胞,受精卵,3、

2、生物體內(nèi)細(xì)胞未表現(xiàn)出全能性原因,基因選擇性表達(dá)的結(jié)果,由一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株, 應(yīng)該如何操作?,二、植物組織培養(yǎng)技術(shù),1、概念： 在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞，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)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。,脫分化,離體的植物器官、組織、細(xì)胞（外植體),愈傷組織,脫分化：已經(jīng)分化的細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過程。,2、過程：,愈傷組織：細(xì)胞排列疏松而無規(guī)則，高度液泡化的、無定形狀態(tài)，具有分生能力的薄壁細(xì)胞。,脫分化,愈傷組織,再分化,試管苗,再分化：由愈傷組織再分化出幼根、芽，形

3、成完整植株的過程。,2、過程：,離體的植物器官、組織、細(xì)胞（外植體),脫分化,愈傷組織,再分化,試管苗,植物體,2、過程：,離體的植物器官、組織、細(xì)胞（外植體),離體的植物器官、組織、細(xì)胞（外植體）,愈傷組織,芽、幼根,植物體,脫分化,再分化,(具分生能力的薄壁細(xì)胞）,2、過程：,3、植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件：,離體,一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素（細(xì)胞分裂素、生長素）,適宜的溫度、pH、無菌等外界條件,1、關(guān)于愈傷組織形成過程的正確敘述是（ ） A、愈傷組織的形成是離體植物細(xì)胞分化的結(jié)果 B、愈傷組織的形成是離體植物細(xì)胞分裂的結(jié)果 C 、愈傷組織的形成是離體動物細(xì)胞分化的結(jié)果 D 、愈傷組織的形成是

4、離體植物細(xì)胞脫分化的結(jié)果,D,跟蹤練習(xí),2、若用“ ” 表示植物組織培養(yǎng)的過程。請回答： （1） 表示 ， 被培養(yǎng)成為的根本原因是 （2） 表示 ，其細(xì)胞特點 是 。,脫分化,脫分化,離體的植物器官、組織或細(xì)胞,植物細(xì)胞具有全能性,具有分生能力的薄壁細(xì)胞,愈傷組織,實驗 ：胡蘿卜的組織培養(yǎng)技術(shù),看書 P34-35,離體的植物器官、組織或細(xì)胞,愈傷組織,芽、根,植物體,試管苗大規(guī)模培養(yǎng),移栽,經(jīng)過煉苗的小苗，可以和一般植物一樣進(jìn)行大規(guī)模栽培,(1)在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強(qiáng)調(diào)所用器械的滅菌和實驗人員的無菌操作？,防止雜菌污染，因為雜菌生長快，會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)。雜菌生長過程中會產(chǎn)生有害的物質(zhì)，

5、導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。,討論,(2)在本實驗中切取胡蘿卜塊時強(qiáng)調(diào)要切取含有形成層部分，原因是這部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織，,思考：胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），是否也能培養(yǎng)成小植株，原因？,其他部分也能培養(yǎng)再生成小植株，只是由于分化程度相對于形成層較高（即全能性較低）誘導(dǎo)愈傷組織比較困難。,不能 存在生殖隔離,這幅番茄馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實現(xiàn)嗎？為什么？,可以嘗試用別的方式來實現(xiàn)嗎？,1972年卡爾森等通過兩個煙草品種之間原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個體細(xì)胞雜種。,背景資料,1978年梅爾徹斯(Melchers)等首次獲得了番茄和馬鈴薯的屬間體細(xì)胞雜種“Potamato”。,目前，已得

6、到栽培煙草與野生煙草、栽培大豆與野生大豆、秈稻與野生稻、秈稻與粳稻、小麥與鵝冠草等細(xì)胞雜種及其后代，獲得了有價值的新品系或育種上有用的新材料。,白菜,甘藍(lán),白菜甘藍(lán),熒光標(biāo)記的鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合示意圖,1你認(rèn)為兩個來自不同植物的體細(xì)胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？ 2如何去除細(xì)胞壁？,請思考：,細(xì)胞壁,酶解法,番茄細(xì)胞,馬鈴薯細(xì)胞,(纖維素酶和果膠酶）,3.兩個原生質(zhì)體融合首先是什么融合？為什么兩個原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細(xì)胞膜的什么特性有關(guān)？什么方法？,細(xì)胞膜,細(xì)胞膜的流動性,去掉細(xì)胞壁,原生質(zhì)體融合,利用電激法將野生馬鈴薯與栽培馬鈴薯進(jìn)行細(xì)胞融合,4.植物細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是什么？,雜

7、種細(xì)胞產(chǎn)生了新的細(xì)胞壁,去掉細(xì)胞壁,原生質(zhì)體融合,5.形成了雜種細(xì)胞后，如何形成雜種植株？,植物組織培養(yǎng)技術(shù),去掉細(xì)胞壁,原生質(zhì)體融合,請說出各序號代表的步驟：,1、過程：,三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù),雜種植株,融合的原生質(zhì)體AB,再生出細(xì)胞壁,脫分化,愈傷組織,再分化,植物細(xì)胞的融合,植物組織培養(yǎng),植物細(xì)胞A,原生質(zhì)體B,原生質(zhì)體A,雜種細(xì)胞AB,去 壁,去 壁,人 工 誘 導(dǎo),植物細(xì)胞B,去除細(xì)胞壁的方法：,纖維素酶和果膠酶（酶解法）,物理法：離心，振動，電激 化學(xué)法：聚乙二醇（PEG）,形成新的細(xì)胞壁,高爾基體,誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法：,雜種細(xì)胞成功的標(biāo)志：,(產(chǎn)生新的細(xì)胞壁與_有關(guān)),“番茄馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯,為什么？,原因：生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，馬鈴薯番茄雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)受到相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)