资源简介

(共22张PPT)
2.1 植物细胞工程
第一课时
原理和方法 生物学 生物学和 生物学
操作水平 水平 水平或 水平
目的 获得特定的细胞组织、器官、个体或 。
分类 细胞工程和 细胞工程
细胞
分子
细胞
组织
细胞产品
植物
动物
细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。
发育
细胞器
什么叫细胞工程？
1937
1958
1960
1964
1971
1902
1974年，土壤农杆菌的Ti质粒被发现。之后，该质粒应用于植物分子生物学领域，促进了植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。
1971年，卡尔森（P.S.Carlson，1944—2017）诱导烟草种间原生质体融合，获得了第一株体细胞种间杂种植株。
1964年，古哈（S.Guha，1938—2007）等在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚。
1960年，科金（E.C.Cocking，1931—）用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体。
1958年，斯图尔德（F.C.Steward，1904—1993）等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。
1902年，哈伯兰特（G.Haberlandt，1854—1945）提出了细胞全能性的理论，但相关的实验尝试没有成功。
植物细胞工程的发展历程
1974
1937年，有科学家在人工条件下成功诱导出分化程度低，具有分裂能力的愈伤组织。
01
植物组织培养技术
世界上最贵的兰花1500万/株——幽灵兰
如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？
I have a dream!
利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。
一、植物组织培养技术
利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。
为什么植物组织或细胞能培养成完整植物体？
细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能，即细胞的全能性。
植物组织培养概念
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，最终形成部分或完整的植株。（人教：完整的植株。）
细胞全能性
离体
无菌
完整植株
去除细胞壁的植物细胞
1.原因：
高度分化的细胞仍含有该物种的全部遗传信息，具有发育成完整个体所需要的全套基因。
叶子
花瓣
花粉
细胞
植物体
2.大小比较：
（1）受精卵＞胚胎干细胞＞生殖细胞＞体细胞
（2）植物细胞＞动物细胞
一般情况下，随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。
细胞的全能性
3.生物体内细胞并不都表现全能性原因：
生物体内的细胞在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性的表达，即发生细胞分化。如芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶。
细胞的全能性
4.表现出全能性的条件：
潜能
表现出全能性的标志
怎么才能表现出来呢？
①
离体
②
一定的营养物质、植物激素
③
适宜的温度、pH等外界条件
④
无菌环境
细胞的全能性
细胞→ 完整个体或
其他各种细胞
细胞全能性实例
——多肉进行叶插繁殖
1.选取多肉上健康、饱满的叶片。
2.用剪刀切下整片叶片，切口要平滑、整齐。也可以直接用手轻轻掰下叶片。
3.平躺放在沙床上，叶片间隔相聚2~3厘米。
4.叶片切口不要有碰脏，摆放通风处2~3天，晾干。
5.待叶片晾干后移至半阴处养护。
6.约2~3周后生根，或从叶基处长出不定芽。
7.叶插成功
实例：胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株
受精卵发育成个体（动植物）
蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰
用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株
细胞全能性其他实例
外植体 愈伤组织 根、芽等 试管苗 完整植株
脱分化
再分化
驯化
移栽
植物组织培养的一般过程
外植体 愈伤组织 根、芽等 试管苗 完整植株
脱分化
再分化
驯化
移栽
外植体——离体的植物器官、组织、细胞或原生质体。
选材：
植物的茎尖、根尖、幼嫩的叶片、花药是常用的外植体。
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？
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。
植物组织培养的一般过程
外植体 愈伤组织 根、芽等 试管苗 完整植株
脱分化
再分化
驯化
移栽
外植体——离体的植物器官、组织、细胞或原生质体。
选材：
植物的茎尖、根尖、幼嫩的叶片、花药是常用的外植体。
消毒：除去外植体表面的微生物。消毒后的外植体需要用无菌水充分冲洗。
接种：在 条件下，将外植体置于适宜的培养基上的操作。
接种用的培养基一般都要含有适量的水、无机盐、碳源、 、
维生素以及 等
氮源
植物激素
无菌
为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？
原因是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。
杂菌和植物细胞之间有哪些关系？
种间竞争或寄生。
植物组织培养的一般过程
外植体 愈伤组织 根、芽等 试管苗 完整植株
脱分化
再分化
驯化
移栽
诱导脱分化：将已有特定结构和功能的植物组织，在一定的条件下，诱导其细胞改变 ，逐步失去原有的 状态，转变为具有 能力的细胞的过程。
分生
发育途径
分化
注意：要进行遮光
为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？
在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
植物组织培养的一般过程
外植体 愈伤组织 根、芽等 试管苗 完整植株
脱分化
再分化
驯化
移栽
愈伤组织：一团没有特定形态、结构和功能的 细胞团，一般处于 状态；细胞排列疏松且无规则、高度液泡化
见光后愈伤组织变为绿色
注意：无叶绿体，可进行有丝分裂
薄壁
旺盛分裂
思考：若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？为什么？
愈伤组织中不含有叶绿体；
培养物经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，因此，愈伤组织中不含有叶绿体
植物组织培养的一般过程
外植体 愈伤组织 根、芽等 试管苗 完整植株
脱分化
再分化
驯化
移栽
诱导再分化：脱分化产生的愈伤组织生长一段时间后，将移植到新的培养基上继续培养,经 ，形成芽和根等器官，或进一步发育成完整植株的过程。
生长素用量与细胞分裂素用量的比值 结果
比值高
比值低
比值适中
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
促进愈伤组织的形成
诱导分化
注意：需要光照，因为芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
愈伤组织再分化后可发育为植株，也可诱导形成 。
胚状体
其他影响因素：如：培养基的 等
pH
植物组织培养的一般过程
外植体 愈伤组织 根、芽等 试管苗 完整植株
脱分化
再分化
驯化
移栽
炼苗移植：使幼苗逐渐适应自然环境，以保证幼苗移植到大田能顺利 。
成活
植物组织培养的一般过程
影响植物组织再分化的因素有：
植物组织培养的条件：
生长素和细胞分裂素的比值
微生物
培养基的离子平衡
pH值
温度
蔗糖：提供能量、调节渗透压
植物组织培养的条件及影响因素
① 的植物组织和器官；
②严格的 操作：消毒和灭菌；
③提供适宜的营养条件：需要配制特定的 ；
④控制适宜的环境条件：比如 、 、 等。
离体
无菌
培养基
温度
光照
激素
根、芽
植物体
脱分化
再分化
培养条件：
①无菌
②营养物质
③适宜环境条件（温度、PH、光等）
④植物激素：
细胞分裂素 生长素
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
遮光
一定的光照
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
排列不规则，高度液泡化，呈不定形状态的薄壁细胞
愈伤组织
离体的植物器官、组织
或细胞（外植体）
愈伤组织重新分化为芽、根等器官
失去特有结构和功能转变成未分化的细胞
植物组织培养小结

展开更多......

收起↑