植物组织培养.ppt
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1、细细胞工程胞工程 指指应应用用细细胞生物学和分子生物学的原理和胞生物学和分子生物学的原理和方法,通方法,通过过某种工程学手段,在某种工程学手段,在细细胞整体水平胞整体水平或或细细胞器水平上,按照人胞器水平上,按照人们们的意愿来改的意愿来改变细变细胞胞内的内的遗传遗传物物质质或或获获得得细细胞胞产产品的一品的一门综门综合科学合科学技技术术。应应用的原理和方法用的原理和方法研究的水平研究的水平研究的目的研究的目的细细胞生物学和胞生物学和分子生物学分子生物学细细胞或胞或细细胞器胞器水平水平按照人按照人们们的意愿来改的意愿来改变变细细胞内的胞内的遗传遗传物物质质或或获获得得细细胞胞产产品品(定向改造)
2、定向改造)主主要要技技术术植物植物组织组织培养培养植物体植物体细细胞胞杂杂交交动动物物细细胞培养胞培养动动物物细细胞融合胞融合单单克隆抗体技克隆抗体技术术核移植核移植植物植物细细胞胞工程工程动动物物细细胞胞工程工程一、植物一、植物组织组织培养培养1、生物学原理:、生物学原理:细细胞的全能性胞的全能性(一)(一)细细胞的全能性胞的全能性1、定、定义义:生物体的生物体的细细胞具有使后代胞具有使后代细细胞形成完整个胞形成完整个体的潜能的特性。体的潜能的特性。2、原理:、原理:生物体的每一个生物体的每一个细细胞都包含有胞都包含有该该物种所特物种所特有的全套有的全套遗传遗传物物质质,都有,都有发发育成育
3、成为为完整个完整个体所必需的全部基因,从理体所必需的全部基因,从理论论上上讲讲,生物,生物体的每一个活体的每一个活细细胞都胞都应该应该具有全能性。具有全能性。3、差异:、差异:(1 1)受精卵的全能性受精卵的全能性最高最高 (2 2)受精卵分化后的受精卵分化后的细细胞中,体胞中,体细细胞的胞的全能性比生殖全能性比生殖细细胞的胞的低。低。4、大小、大小受精卵胚胎干受精卵胚胎干细细胞生殖胞生殖细细胞体胞体细细胞胞植物植物细细胞胞动动物物细细胞胞 思考思考讨论讨论:为为什么体内什么体内细细胞没有表胞没有表现现出出全能性,而是分化成全能性,而是分化成为为不同的不同的组织组织、器官?、器官?基因在特定空
4、基因在特定空间间和和时间时间条件下条件下选择选择性表达性表达的的结结果。果。在个体在个体发发育的不同育的不同时时期,生物体不同期,生物体不同部位的部位的细细胞表达的基因是不同的,合成的蛋白胞表达的基因是不同的,合成的蛋白质质也不一也不一样样,从而形成了不同的,从而形成了不同的组织组织和器官。和器官。(二)、植物植物组织组织培养培养1、植物、植物组织组织培养的条件:培养的条件:离体的离体的细细胞、胞、组织组织或器官或器官适宜的适宜的外界外界环环境条件,如无菌、适宜的温度、湿度、境条件,如无菌、适宜的温度、湿度、光照等光照等培养基(培养基(一定的一定的营营养物养物质质,激素激素)2、植物、植物组织
5、组织培养的培养基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PH值:5.06.0植物组织培养外植体:从活植物体上切下进行培养的那部分组织或器官1)外植体灭菌消毒(根尖、茎尖、嫩芽、花粉等)2)用消毒过的器械将外植体置于培养皿上3)切取所需的外植体4)将外植体接种于培养容器的培养基上整个试验在超净工作台上进行,保持无菌!外植体经过一段时间在培养基上生长后,会形成愈伤组织几个概念:几个概念:愈愈伤组织伤组织:离体的植物器官、:离体的植物器官、组织组织或或细细胞,在培养一段胞,在培养一
6、段时间时间以后,通以后,通过过细细胞分裂,形成一种高度液泡化、胞分裂,形成一种高度液泡化、无定形状无定形状态态薄壁薄壁细细胞胞组组成的排列疏成的排列疏松无松无规则规则的的组织组织。脱分化脱分化:由高度分化的植物器官、:由高度分化的植物器官、组织组织或或细细胞胞产产生愈生愈伤组伤组织织的的过过程,又称去分化。程,又称去分化。再分化再分化:脱分化:脱分化产产生的愈生的愈伤组织伤组织在培养在培养过过程中重新分化根程中重新分化根或芽等器官的或芽等器官的过过程。程。试管苗大规模培养离体的植物器官、离体的植物器官、组织组织或或细细胞胞愈愈伤组织伤组织根、芽根、芽植物体植物体外植体外植体脱分化脱分化植物激素
7、:植物激素:细细胞分裂素、生胞分裂素、生长长素素再分化再分化植物组织培养的过程植物植物组织组织培养条件培养条件:含有全部含有全部营营养成分的养成分的培养基、一定的温度、空培养基、一定的温度、空气、无菌气、无菌环环境、适合的境、适合的PHPH、适适时时光照光照等。等。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经过炼苗的小苗的小苗,可苗,可以和一以和一般植物般植物一一样进样进行大行大规规模栽培模栽培能力能力训练训练:1、下列不能作、下列不能作为为植物植物组织组织培养的材料是:培养的材料是:A、秋海棠的叶、秋海棠的叶 B、马铃马铃薯的薯的块块茎茎C、成熟的花粉、成熟的花粉 D、木、木质质
8、部中的部中的导导管管细细胞胞D一一、植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径 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二二、作物新品种的培育作物新品种的培育1.单倍体育种 (1)方法:花药的离体培养 (2)优点:后代稳定遗传,都是纯合体;明显缩短育种年限.2.突变体的利用 (1)产生:植物组织培养 (2)利用:筛选对人们有利突变体,进而培育新品种三三、细细胞胞产产物的工厂化生物的工厂化生产产1.种类
9、:蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等.2.技术:植物的组织培养.植物组织培养大量生产紫草素 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,但由于成本功,但由于成本较较高,中国尚未高,中国尚未应应用于生用于生产产。紫草紫草紫草素紫草素 愈愈伤组织伤组织4.神奇的人工种子 (1)特点:后代无形状分离 不受气候,季节和地域限制 (2)技术:植物组织培养.(3)结构:人工薄膜胚状体或不定芽或顶芽或腋芽.人人工工种种子子植物植物组织组织培养的方法,培养的方法,诱导诱导离体的植物离体的植物
10、组织组织形成具有生根形成具有生根发发芽能力的胚状芽能力的胚状结结构,包裹上构,包裹上人造种皮,制成人工种子。人造种皮,制成人工种子。把胚状体包裹在胶囊内形成球把胚状体包裹在胶囊内形成球状状结结构。构。胶胶质质化合物薄膜化合物薄膜种皮(气种皮(气体、人工胚乳、机械抗体、人工胚乳、机械抗压压)营营养成分和植物激素养成分和植物激素人工人工胚乳胚乳胚状体胚状体新植物的幼体新植物的幼体优优点:快速繁殖,解决作物繁殖能点:快速繁殖,解决作物繁殖能力差、力差、结结子困子困难难或或发发芽率低等芽率低等问题问题。固定固定杂杂种种优势优势。细细胞的全能性胞的全能性细细胞株、胞株、细细胞系胞系植物体或植物体或组织组
11、织培养培养结结果果获获得得细细胞胞或或细细胞分泌蛋白胞分泌蛋白快速繁殖、培育快速繁殖、培育无病毒植株等无病毒植株等培养目的培养目的葡萄糖、葡萄糖、动动物血清物血清蔗糖、植物激素蔗糖、植物激素培养基特有成分培养基特有成分液体培养基液体培养基固体培养基固体培养基培养基性培养基性质质细细胞增殖胞增殖原理原理动动物物细细胞培养胞培养植物植物组织组织培养培养比比较项较项目目1在生物体内在生物体内细细胞并没有表胞并没有表现现出全能性的原因出全能性的原因基基因因在在特特定定的的时时间间和和空空间间条条件件下下选选择择性性表表达达,细细胞胞分分化化为为不同的不同的组织组织、器官。、器官。2全能性的大小全能性的
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