植物细胞工程的实际应用(上课用).ppt

2024/5/21 周二离体的植物器官、组织或细胞（外植体）离体的植物器官、组织或细胞（外植体）愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽植物体植物体脱分化脱分化再分化再分化无菌无菌营养：营养：一定的外界条件一定的外界条件植物激素：植物激素：细胞分裂素细胞分裂素 生长素生长素有机物有机物 无机盐无机盐 水分水分遮光遮光一定的光照一定的光照芽发育成叶，叶芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素肉细胞中叶绿素的合成需要光照的合成需要光照排列疏松而无规排列疏松而无规则，高度液泡化的则，高度液泡化的呈无定形状态的薄呈无定形状态的薄壁细胞壁细胞如：胡萝卜的形成层、菊花如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药幼茎段、月季的花药植物组织培养技术植物组织培养技术2024/5/21 周二融合的原生质体融合的原生质体原生质体原生质体B B原生质体原生质体A A去壁去壁去壁去壁植物植物A A细胞细胞植物植物B B细胞细胞诱导诱导融合融合再生出细胞壁再生出细胞壁杂种细胞杂种细胞脱分化脱分化 （细胞分裂）（细胞分裂）愈伤组织愈伤组织再分化再分化杂种植株杂种植株植物植物组织组织培养培养植物植物细胞细胞融合融合植物植物体细胞体细胞杂交杂交2024/5/21 周二蝴蝶兰蝴蝶兰2 21 12 2植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用2024/5/21 周二2024/5/21 周二2024/5/21 周二概念：概念：1.1.微型繁殖微型繁殖一、植物繁殖的新途径繁殖率高，可大批量生产繁殖率高，可大批量生产保持亲本的一切优良性状保持亲本的一切优良性状不受自然生长季节的限制不受自然生长季节的限制培养周期短培养周期短取材少取材少应用组织培养技术，应用组织培养技术，快速繁殖快速繁殖优良品种植物优良品种植物（也叫快速繁殖技术）（也叫快速繁殖技术）植物细胞的全能性植物细胞的全能性原理：原理：优点：优点：2024/5/21 周二1.1.微型繁殖微型繁殖2.2.作物脱毒作物脱毒 一、植物繁殖的新途径(1)材料材料:(2)方法方法:无病毒无病毒的茎尖等的茎尖等脱毒苗脱毒苗植物组织培养植物组织培养植物的分生区植物的分生区(茎尖茎尖)-无病毒或极少无病毒或极少2024/5/21 周二1.1.微型繁殖微型繁殖2.2.作物脱毒作物脱毒3.3.神奇的人工种子神奇的人工种子一、植物繁殖的新途径技术：技术：原理：原理：结构：结构：优点：优点：胚状体（不定芽、顶芽、腋芽胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）人工薄膜：人工薄膜：加入适量无机盐、有机碳源等养分，加入适量无机盐、有机碳源等养分，农药、抗生素、有益菌及生长调节剂等农药、抗生素、有益菌及生长调节剂等组织培养组织培养细胞全能性细胞全能性与天然种子比：与天然种子比：解决某些作物繁殖力低、结子困难、发芽率低问题解决某些作物繁殖力低、结子困难、发芽率低问题 保持优良品种遗传特性保持优良品种遗传特性 不受气候、季节、地域的限制，时间短，占地少不受气候、季节、地域的限制，时间短，占地少与试管苗比：与试管苗比：有人工薄膜保护，方便地贮藏和运输有人工薄膜保护，方便地贮藏和运输？胚胚(胚胚)2024/5/21 周二二、作物新品种的培育正常正常植物植物花药花药实质是花粉细胞培养实质是花粉细胞培养愈伤愈伤组织组织 单倍体单倍体幼苗幼苗脱分化脱分化再分化再分化染色体加倍染色体加倍秋水仙素处理秋水仙素处理1.单倍体育种单倍体育种 (1)(1)方法方法:(2)优点优点:花药的离体培养获得单倍体植株，花药的离体培养获得单倍体植株，染色体加倍选择优良品种染色体加倍选择优良品种种子种子纯合体纯合体选优选优 自交自交2024/5/21 周二花药离体培养花药离体培养P P高杆高杆高杆高杆抗病抗病抗病抗病 DDTTDDTTDDTTDDTT矮杆感矮杆感矮杆感矮杆感病病病病 ddttddttddttddttF F1 1高杆抗病高杆抗病 DdTtDdTt配子配子DTDTDtDtdTdTdtdtDTDTDtDtdTdTdTdTdtdtDDTTDDTTDDttDDttDDttDDttddTTddTTddTTddTTddttddttddttddtt纯合体纯合体秋水仙素处理秋水仙素处理 需要的矮抗品种需要的矮抗品种第第1年年第第2 2年年举例单倍体育种：举例单倍体育种：举例单倍体育种：举例单倍体育种：利用利用利用利用高杆抗病高杆抗病高杆抗病高杆抗病DDTTDDTTDDTTDDTT和和和和矮杆感病矮杆感病矮杆感病矮杆感病ddttddttddttddtt 品种培育品种培育品种培育品种培育矮杆抗病矮杆抗病矮杆抗病矮杆抗病ddTTddTTddTTddTT品种品种品种品种单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗2024/5/21 周二举例：举例：举例：举例：利用利用利用利用高杆抗病高杆抗病高杆抗病高杆抗病DDTTDDTTDDTTDDTT和和和和矮杆感病矮杆感病矮杆感病矮杆感病ddttddttddttddtt品种培育品种培育品种培育品种培育 矮杆抗病矮杆抗病矮杆抗病矮杆抗病ddTTddTTddTTddTT品种品种品种品种P P高杆高杆高杆高杆抗病抗病抗病抗病 DDTTDDTTDDTTDDTT矮杆感矮杆感矮杆感矮杆感病病病病 ddttddttddttddttF F1 1高杆抗病高杆抗病高杆抗病高杆抗病 DdTtDdTtDdTtDdTtF F2 2D_T_D_T_D_T_D_T_D_ttD_ttD_ttD_tt ddTddTddTddT_ _ _ _ ddttddttddttddttddTTddTTddTTddTT第第第第1 1 1 1年年年年第第第第2 2 2 2年年年年第第第第3 3 3 3 6 6 6 6年年年年 矮抗品种矮抗品种矮抗品种矮抗品种矮抗矮抗矮抗矮抗花药离体培养花药离体培养花药离体培养花药离体培养P P高杆高杆高杆高杆抗病抗病抗病抗病 DDTTDDTTDDTTDDTT矮杆感矮杆感矮杆感矮杆感病病病病 ddttddttddttddttF F1 1高杆抗病高杆抗病高杆抗病高杆抗病 DdTtDdTtDdTtDdTt配子配子配子配子DTDTDTDTDtDtDtDtdTdTdTdTdtdtdtdtDTDTDTDTDtDtDtDtdTdTdTdTdtdtdtdtDDTTDDTTDDTTDDTT DDttDDttDDttDDttddTTddTTddTTddTT ddttddttddttddtt 纯合体纯合体纯合体纯合体秋水仙素秋水仙素秋水仙素秋水仙素 矮抗品种矮抗品种矮抗品种矮抗品种第第第第1 1 1 1年年年年第第第第2 2 2 2年年年年单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗杂交育种杂交育种杂交育种杂交育种单倍体育种单倍体育种单倍体育种单倍体育种2024/5/21 周二二、作物新品种的培育明显缩短育种年限明显缩短育种年限.后代稳定遗传后代稳定遗传,都是纯合体都是纯合体;正常正常植物植物花药花药实质是花粉细胞培养实质是花粉细胞培养愈伤愈伤组织组织 单倍体单倍体幼苗幼苗脱分化脱分化再分化再分化染色体加倍染色体加倍秋水仙素处理秋水仙素处理1.单倍体育种单倍体育种 (1)(1)方法方法:(2)优点优点:花药的离体培养获得单倍体植株，花药的离体培养获得单倍体植株，染色体加倍选择优良品种染色体加倍选择优良品种种子种子纯合体纯合体选优选优 自交自交2024/5/21 周二植物的单倍体应用于育种，其最主要的优植物的单倍体应用于育种，其最主要的优势不包括势不包括()。A大大缩短育种年限大大缩短育种年限 B直接显示突变表型而被选择直接显示突变表型而被选择 C通过诱导能产生纯合体通过诱导能产生纯合体 D能产生较高的突变频率能产生较高的突变频率D 2024/5/21 周二二、作物新品种的培育1.单倍体育种单倍体育种2.突变体的利用突变体的利用 对植物组织培养过程中得对植物组织培养过程中得愈伤组织愈伤组织进行进行诱变诱变处理，处理，促其发生突变，诱导分化成植株，促其发生突变，诱导分化成植株，筛选筛选对人们对人们有利突变有利突变体体,进而培育新品种进而培育新品种新新品种品种外植体外植体愈伤组织愈伤组织 多种多种突变体突变体筛选筛选脱分化脱分化再分化再分化诱变处理诱变处理3 3、转基因植物的培育、转基因植物的培育转基因细胞转基因细胞转基因植物转基因植物植物组织培养植物组织培养4 4、植物体细胞杂交、植物体细胞杂交植物细胞融合植物细胞融合杂种细胞杂种细胞杂种植物杂种植物植物组织培养植物组织培养转基因技术转基因技术2024/5/21 周二三三、细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产1.种类种类:2.技术技术:蛋白质蛋白质,脂肪脂肪,糖类糖类,药物药物,香料香料,生物碱等生物碱等.植物的组织培养植物的组织培养-愈伤组织细胞愈伤组织细胞培养培养2024/5/21 周二转基因细胞转基因细胞杂种细胞杂种细胞茎尖、根尖等分生区茎尖、根尖等分生区花药（花粉）花药（花粉）外植体外植体脱分化脱分化 愈伤愈伤组织组织再分化再分化丛芽或丛芽或胚状体胚状体 工厂化工厂化生产药物生产药物人工种子人工种子转基因植物转基因植物杂种植物杂种植物作物脱毒作物脱毒单倍体育种单倍体育种微型繁殖微型繁殖、根、根植物体植物体诱变处理诱变处理突变细胞突变细胞2 21 12 2植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用突变体的利用突变体的利用+人工薄膜人工薄膜培养培养2024/5/21 周二植物组织培养技术在我们生活中的另植物组织培养技术在我们生活中的另外一些应用外一些应用 ：a.a.拯救濒危植物；拯救濒危植物；b.b.提供食品制作的原料；提供食品制作的原料；c.c.转基因植物的培育转基因植物的培育,也要用到植物也要用到植物组织培养的方法组织培养的方法.2024/5/21 周二无菌、温度无菌、温度营养条件：营养条件：水、无机盐、蔗糖、氨基酸、有机酸等水、无机盐、蔗糖、氨基酸、有机酸等植物激素：植物激素：外植体外植体脱分化脱分化愈伤愈伤组织组织再分化再分化胚状体胚状体或或丛芽丛芽 生长素、细胞分裂素比例生长素、细胞分裂素比例条件条件光光工厂化工厂化生产药物生产药物人工种子人工种子 微型繁殖微型繁殖突变体的利用突变体的利用转基因植物转基因植物杂种植物杂种植物作物脱毒作物脱毒单倍体育种单倍体育种、根、根植物体植物体转基因细胞转基因细胞杂种细胞杂种细胞茎尖、根尖等分生区茎尖、根尖等分生区花药（花粉）花药（花粉）诱变诱变处理处理突变细胞突变细胞过程过程应用应用原理（基础）原理（基础）植物细胞全能性（概念、原因、表达条件、植物细胞全能性（概念、原因、表达条件、）适宜（适宜（1）增大增大减小减小植物植物克隆克隆技术技术 或或植物植物组织组织培养培养2024/5/21 周二08江苏高考：下列关于植物组织培养的叙江苏高考：下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是述中，错误的是 A培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压调节渗透压B培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈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培养获得的愈伤组织基因相同D2024/5/21 周二例例1：03江苏 用高度分化的植物细胞、组织用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误的是下列叙述错误的是A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的B.该愈伤组织的细胞没有全能性该愈伤组织的细胞没有全能性C.该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的 胚状结构胚状结构典例精析典例精析2024/5/21 周二例例2：右图为植物体细胞杂交过程：右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：示意图。据图回答：1 1）步骤）步骤）步骤）步骤是是是是_最常用的方法是最常用的方法是最常用的方法是最常用的方法是_._.2 2）步骤）步骤）步骤）步骤一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是_目的是目的是目的是目的是_._.3 3）在利用杂种细胞培育成为杂种）在利用杂种细胞培育成为杂种）在利用杂种细胞培育成为杂种）在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段植株的过程中，运用的技术手段植株的过程中，运用的技术手段植株的过程中，运用的技术手段是是是是_ _，其中步骤，其中步骤，其中步骤，其中步骤相相相相当于当于当于当于_，步骤，步骤，步骤，步骤相当于相当于相当于相当于_ 去掉细胞壁分离出有去掉细胞壁分离出有去掉细胞壁分离出有去掉细胞壁分离出有活力的原生质体活力的原生质体活力的原生质体活力的原生质体 酶解法酶解法酶解法酶解法 聚乙二醇（聚乙二醇（聚乙二醇（聚乙二醇（PEGPEGPEGPEG）诱导原生质体融合诱导原生质体融合诱导原生质体融合诱导原生质体融合植物组织培养植物组织培养植物组织培养植物组织培养脱分化脱分化脱分化脱分化再分化再分化再分化再分化2024/5/21 周二例例2：右图为植物体细胞杂交过程：右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：示意图。据图回答：4 4）植物体细胞杂交的目的是获得）植物体细胞杂交的目的是获得）植物体细胞杂交的目的是获得）植物体细胞杂交的目的是获得 新新新新的杂种植株。使的杂种植株。使的杂种植株。使的杂种植株。使_ 能能能能够在新的植物体上有所表现够在新的植物体上有所表现够在新的植物体上有所表现够在新的植物体上有所表现，其其其其根本根本根本根本原因原因原因原因:5 5）从理论上讲，杂种植株的育性）从理论上讲，杂种植株的育性）从理论上讲，杂种植株的育性）从理论上讲，杂种植株的育性_。若运用传统有性杂交方法。若运用传统有性杂交方法。若运用传统有性杂交方法。若运用传统有性杂交方法 能否实现？能否实现？能否实现？能否实现？_。并说明理由：。并说明理由：。并说明理由：。并说明理由：因此，这项研究对于培养作物新品因此，这项研究对于培养作物新品因此，这项研究对于培养作物新品因此，这项研究对于培养作物新品 种方面的重大意义在于：种方面的重大意义在于：种方面的重大意义在于：种方面的重大意义在于：.两个亲本的遗传性状两个亲本的遗传性状两个亲本的遗传性状两个亲本的遗传性状 杂种植株获得了双亲的遗传物质杂种植株获得了双亲的遗传物质杂种植株获得了双亲的遗传物质杂种植株获得了双亲的遗传物质 可育可育可育可育不能不能不能不能因为不同种生物之间存在生殖隔离因为不同种生物之间存在生殖隔离因为不同种生物之间存在生殖隔离因为不同种生物之间存在生殖隔离克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围可用于杂交的亲本组合范围可用于杂交的亲本组合范围可用于杂交的亲本组合范围2024/5/21 周二1 1、植物的微型繁殖技术是指、植物的微型繁殖技术是指（）A A植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术 B B嫁接嫁接 C C营养繁殖营养繁殖 D D D D植物组织培养植物组织培养植物组织培养植物组织培养2 2、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是这些植株的特点是（）A A彼此性状相似彼此性状相似 B B变异频率较高变异频率较高 C C单倍体单倍体 D D都是纯合子都是纯合子课堂演练课堂演练2024/5/21 周二3 3用植物组织培养技术，可以培养或生产（用植物组织培养技术，可以培养或生产（）A A食品添加剂食品添加剂 B B无病毒植物无病毒植物 C.C.人工种子人工种子 D D前三项都是前三项都是4 4下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是（）A A花药离体培养得到单倍体植株花药离体培养得到单倍体植株 B.B.秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株 C C人工种子的培育人工种子的培育 D D“番茄番茄马铃薯马铃薯”杂种植株的培育过程杂种植株的培育过程2024/5/21 周二 5 5、马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后、马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是（进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是（）A A选择优良品种进行杂交选择优良品种进行杂交 B B进行远缘植物体细胞杂交进行远缘植物体细胞杂交 C C利有芽尖进行组织培养利有芽尖进行组织培养 D D人工诱导基因突变人工诱导基因突变6.6.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的（）得种苗的过程不涉及细胞的（）A.A.有丝分裂有丝分裂 B.B.分化分化 C.C.减数分裂减数分裂 D.D.全能性全能性2024/5/21 周二7.7.基因型为基因型为AaBbAaBb的水稻（含的水稻（含2424条染色体）的花药通过条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：（1 1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得中获得_ _ 等营养物质。等营养物质。（2 2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_ _和和_两类激素。两类激素。水、无机盐、维生素和小分子有机物水、无机盐、维生素和小分子有机物细胞分裂素细胞分裂素植物生长素植物生长素2024/5/21 周二（3 3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是_能利用光能制造有机物，供试管苗生能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。长发育。（4 4）试管苗的细胞核中含）试管苗的细胞核中含_条脱氧核糖核苷酸链。条脱氧核糖核苷酸链。（5 5）培育成的试管苗可能出现的基因型有）培育成的试管苗可能出现的基因型有_。叶绿体叶绿体 2424ABAB、aBaB、AbAb、abab2024/5/21 周二现现在在已已有有胡胡萝萝卜卜、芹芹菜菜、柑柑橘橘、咖咖啡啡、棉棉花花、玉玉米米、水水稻稻、橡橡胶胶等等几几十十种种植植物物的的人人工工种种子子试试种种成成功功，但但由由于成本较高，中国尚未应用于生产。于成本较高，中国尚未应用于生产。紫草紫草紫草素紫草素 愈伤组织愈伤组织植物组织培养大量生产紫草素