《植物的克隆》课件1.ppt

1、蝴蝶兰花形奇特，色彩艳丽，花期持久，素有蝴蝶兰花形奇特，色彩艳丽，花期持久，素有“兰中皇兰中皇后后”的美誉，具有极高的观赏和经济价值，在国内外花的美誉，具有极高的观赏和经济价值，在国内外花卉市场上极受欢迎。蝴蝶兰需经人工授粉才能获得种子，卉市场上极受欢迎。蝴蝶兰需经人工授粉才能获得种子，但其种子发育不全，没有胚乳，只有一层极薄的种皮，但其种子发育不全，没有胚乳，只有一层极薄的种皮，在自然条件下播种不易成功。如何在自然条件下播种不易成功。如何大规模快速繁殖大规模快速繁殖蝴蝶蝴蝶兰呢？兰呢？植物的克隆植物的克隆克隆克隆即无性繁殖。只要不通过两个分子、两个即无性繁殖。只要不通过两个分子、两个细胞或两

2、个个体的结合，只由一个模板分细胞或两个个体的结合，只由一个模板分子、母细胞或母体直接形成新一代分子、子、母细胞或母体直接形成新一代分子、细胞或个体，就是克隆。细胞或个体，就是克隆。植物克隆的技术基础是植物组织培养。植物克隆的技术基础是植物组织培养。1.概念：概念：植物体的每个生活细胞都具有遗传上的全能植物体的每个生活细胞都具有遗传上的全能性，因而都具有发育成完整植株的潜能性，因而都具有发育成完整植株的潜能。2.原因：原因：生物体的每个细胞都包含有该物种的全套生物体的每个细胞都包含有该物种的全套遗传物质（不含细胞核的细胞除外），都遗传物质（不含细胞核的细胞除外），都有发育成为完整个体所需的全部基

3、因。有发育成为完整个体所需的全部基因。一、理论基础一、理论基础思考：植物配子细胞是否具有全能性？为什么？思考：植物配子细胞是否具有全能性？为什么？是否所有植物细胞都具有全能性？是否所有植物细胞都具有全能性？植物细胞的全能性植物细胞的全能性3.表达条件表达条件（1 1）首先要在离体状态下。）首先要在离体状态下。（2 2）培养基中需含有一定的营养成分，）培养基中需含有一定的营养成分，如无机盐、糖类、氨基酸等。如无机盐、糖类、氨基酸等。（3 3）含有适当的植物生长调节剂（植物）含有适当的植物生长调节剂（植物激素或植物激素类似物）。激素或植物激素类似物）。（4 4）适宜的外界环境条件（无菌条件、）适宜

4、的外界环境条件（无菌条件、温度、光照等）。温度、光照等）。4.表达能力表达能力（1 1）同一植物个体不同细胞全能性表达能力）同一植物个体不同细胞全能性表达能力是否相同？下列细胞全能性表达能力由高到低是否相同？下列细胞全能性表达能力由高到低排列顺序是排列顺序是?受精卵受精卵叶肉细胞叶肉细胞根尖分生区细胞根尖分生区细胞 同一个体中，细胞分化程度越低，分裂越旺同一个体中，细胞分化程度越低，分裂越旺盛，细胞全能性表达能力越高盛，细胞全能性表达能力越高4.表达能力表达能力（2 2）不同种类植物或同种植物不同基因型个）不同种类植物或同种植物不同基因型个体，细胞全能性表达能力是否相同？为什么？体，细胞全能性

5、表达能力是否相同？为什么？不同，因为遗传性的差异。不同，因为遗传性的差异。细胞或组织中激素平衡被打破细胞或组织中激素平衡被打破 对外源生长物质的敏感性发生改变对外源生长物质的敏感性发生改变 其他原因产生了缺乏成胚性的细胞系其他原因产生了缺乏成胚性的细胞系（3 3）某些植物细胞在多次继代培养后，会丧失细胞）某些植物细胞在多次继代培养后，会丧失细胞全能性的表达能力，原因有哪些？全能性的表达能力，原因有哪些？染色体畸变染色体畸变细胞核变异细胞核变异非整倍体产生非整倍体产生内在遗传因素内在遗传因素改变（结果不改变（结果不可逆）可逆）外在生化性外在生化性质改变质改变4.表达能力表达能力5.克隆成功的前提

6、克隆成功的前提1.1.探讨特定植物细胞全能性表达的条件探讨特定植物细胞全能性表达的条件(激素配比激素配比)2.2.选择性能优良、细胞全能型表达充分的基因型选择性能优良、细胞全能型表达充分的基因型1.植物组织培养程序植物组织培养程序植物的组织培养植物的组织培养配制半固体培养基、灭菌配制半固体培养基、灭菌切取小组织块（消毒）切取小组织块（消毒）接种培养接种培养更换培养基培养更换培养基培养二、技术基础二、技术基础（阅读教材，结合已学知识，设计植物组织培养的操（阅读教材，结合已学知识，设计植物组织培养的操作流程）作流程）离体的植物组织离体的植物组织愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽新植株新植株脱分化脱分化再

7、分化再分化单细胞单细胞分散分散胚状体胚状体2.离体组织形成植株过程离体组织形成植株过程思考思考:通过植物组织培养获得的新植株，其遗传通过植物组织培养获得的新植株，其遗传性状与亲本相比有何特点？能否应用植物克隆性状与亲本相比有何特点？能否应用植物克隆技术培育新品种？技术培育新品种？三、其他技术三、其他技术1.植物细胞培养植物细胞培养 对植物单个细胞或小的细胞团进行对植物单个细胞或小的细胞团进行培养的技术称为植物细胞培养。培养的技术称为植物细胞培养。（1）定义）定义加果胶酶加果胶酶1.植物细胞培养植物细胞培养 三、其他技术三、其他技术（2）目的）目的1）使细胞增殖，形）使细胞增殖，形成细胞系，提取

8、代谢成细胞系，提取代谢产物产物1.植物细胞培养植物细胞培养 三、其他技术三、其他技术（2）目的）目的2）获得胚状体，从而再生出完整植株）获得胚状体，从而再生出完整植株思考：植物细胞培养过程中，通过各种实验手段，可思考：植物细胞培养过程中，通过各种实验手段，可培育出新品种，其依据的原理可能有？培育出新品种，其依据的原理可能有？三、其他技术三、其他技术2.植物器官培养植物器官培养 植物器官主要包括：根、茎、叶、花、果实植物器官主要包括：根、茎、叶、花、果实指将植株上的各种器官从母体上分离出来，放在无菌指将植株上的各种器官从母体上分离出来，放在无菌的人工环境让其进一步发育，最终长成幼苗的过程。的人工

9、环境让其进一步发育，最终长成幼苗的过程。（1）定义）定义思考：对二倍体植物花器官进行培养，获得的新植思考：对二倍体植物花器官进行培养，获得的新植株可能含几个染色体组？株可能含几个染色体组？（2）意义）意义3.原生质体培养原生质体培养 对离体植物的原生质体对离体植物的原生质体进行培养，形成完整植进行培养，形成完整植株的培养技术。株的培养技术。（1）定义）定义三、其他技术三、其他技术（2）方法过程）方法过程植物植物细胞细胞溶液溶液处理处理原生原生质体质体再生再生完整完整细胞细胞细胞细胞分裂分裂组织组织新的新的植株植株（3）用途）用途1）进行转基因操作）进行转基因操作2）进行原生质体融合操作）进行原

10、生质体融合操作培养植物细胞（包括原生质体），借助基因工程培养植物细胞（包括原生质体），借助基因工程方法，将外源遗传物质（方法，将外源遗传物质（DNA）导入受体细胞中，）导入受体细胞中，或通过细胞融合、显微注射等将不同来源的遗传或通过细胞融合、显微注射等将不同来源的遗传物质重新组合，再通过对这些转基因细胞或重组物质重新组合，再通过对这些转基因细胞或重组细胞进行培养，获得特定性状的新植株。细胞进行培养，获得特定性状的新植株。三、其他技术三、其他技术4.植物细胞工程植物细胞工程（1）定义）定义(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物体细胞杂交植物体细胞杂交（2）方法过程）方法过程植物植物A A细胞细

11、胞植物植物B B细胞细胞去壁去壁原生质体原生质体A A原生质体原生质体B B原生质体融合原生质体融合融合体融合体再生壁再生壁杂种细胞杂种细胞细胞分裂细胞分裂愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株融合方法融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等物理法：离心、振动、电刺激等 化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEGPEG）植物体细胞杂交植物体细胞杂交（2）方法过程）方法过程思考：植物细胞工程获得具有特定性状新植株的原思考：植物细胞工程获得具有特定性状新植株的原理是？理是？（3）意义）意义1.在科学研究上的应用：在科学研究上的应用：四、植物克隆技术的应用四、植物克隆技术的应用（1）在实验室、试管等器皿中进

12、行植物受精过程）在实验室、试管等器皿中进行植物受精过程和受精卵进行的植物胚胎发育过程，以及调节控制和受精卵进行的植物胚胎发育过程，以及调节控制这些过程的环境因素、遗传基础和分子及生理生化这些过程的环境因素、遗传基础和分子及生理生化机理研究。机理研究。（2）可以进行遗传工程的操作，完成与植物生长）可以进行遗传工程的操作，完成与植物生长发育有关的重要基因或影响因素的研究发育有关的重要基因或影响因素的研究（3）原生质体的培养结合基因工程操作，也为许）原生质体的培养结合基因工程操作，也为许多遗传学、植物生理学和细胞生物学问题提供了良多遗传学、植物生理学和细胞生物学问题提供了良好的研究系统。好的研究系统

13、。2.在生产实践中的应用：在生产实践中的应用：（1）植物繁殖的新途径，提高植物繁殖能力。）植物繁殖的新途径，提高植物繁殖能力。通过植物组织培养技术快速繁殖优良品种。通过植物组织培养技术快速繁殖优良品种。选取作物无毒组织选取作物无毒组织(如茎尖如茎尖)进行组织培养，获得进行组织培养，获得脱毒苗。脱毒苗。以胚状体等为材料，用人以胚状体等为材料，用人工薄膜包装形成人工种子，工薄膜包装形成人工种子，解决某些植物繁殖周期长、解决某些植物繁殖周期长、繁殖能力低下问题。繁殖能力低下问题。（2）培育作物新品种）培育作物新品种与基因工程技术结合培育出抗逆、高产及优质的转基因与基因工程技术结合培育出抗逆、高产及优

14、质的转基因植株。植株。利用植物体细胞杂交培育新品种。利用植物体细胞杂交培育新品种。通过花药（花粉）培养，用于单倍体育种。通过花药（花粉）培养，用于单倍体育种。细胞培养产生出遗传变异的新植株，经选择培育出新品细胞培养产生出遗传变异的新植株，经选择培育出新品种。如在培养基中加入不同浓度的种。如在培养基中加入不同浓度的NaCl或病原体的毒蛋或病原体的毒蛋白，可以诱发和筛选出抗盐或抗病突变体；在培养基中加白，可以诱发和筛选出抗盐或抗病突变体；在培养基中加入不同浓度的赖氨酸类似物，筛选出抗赖氨酸类似物突变入不同浓度的赖氨酸类似物，筛选出抗赖氨酸类似物突变体。体。2.在生产实践中的应用：在生产实践中的应用

15、：（3）通过大量培养特定细胞）通过大量培养特定细胞系，实现了能产生重要次生代系，实现了能产生重要次生代谢产物的细胞大量克隆和产物谢产物的细胞大量克隆和产物的工业化生产。的工业化生产。2.在生产实践中的应用：在生产实践中的应用：外植体外植体愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽新植株新植株脱分化脱分化再分化再分化单细胞单细胞分散分散胚状体胚状体人工种子人工种子原生质体原生质体去壁去壁 转基因细胞转基因细胞 或重组细胞或重组细胞基因工程、基因工程、体细胞杂交体细胞杂交细胞系细胞系代谢产物代谢产物新品种新品种筛选筛选课堂小结课堂小结理论基础理论基础 植植物物的的克克隆隆技 术 基 础技 术 基 础 植物组织培

16、养植物组织培养 植物器官培养植物器官培养植物细胞的全能性植物细胞的全能性主 要 技 术主 要 技 术植物细胞培养植物细胞培养原生质体培养与原生质体培养与植物细胞工程植物细胞工程课堂小结课堂小结 培养基的培养基的主要主要成分：成分：水水 无机成分：无机成分：大量元素：碳、氢、氧、氮、大量元素：碳、氢、氧、氮、磷、钾磷、钾、硫、钙、镁、硫、钙、镁 微量元素微量元素 主要有：铁、硼、锰、锌、铜、钼、钴、氯主要有：铁、硼、锰、锌、铜、钼、钴、氯 有机成分：有机成分：糖、糖、维生素、肌醇、氨基酸及有机附加物。维生素、肌醇、氨基酸及有机附加物。植物生长调节物质：植物生长调节物质：生长素类：生长素类：NAA

17、、IAA、IBA、2,4-D 细胞分裂素类：细胞分裂素类：BAP,KT，TDz，ZT pH值（值（5.8）琼脂琼脂切取组织块切取组织块接种接种培养（试管苗的形成）培养（试管苗的形成）移栽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样进一样进行大规行大规模栽培模栽培愈伤组织愈伤组织一种由相对没有分化的一种由相对没有分化的活的薄壁细胞团组成的新生组织。活的薄壁细胞团组成的新生组织。细胞特征：细胞质丰富、液泡小而细胞核大。细胞特征：细胞质丰富、液泡小而细胞核大。脱分化脱分化由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。过程，又称去分化。再分化再分化由愈伤组织诱导出芽和根等组织的过程。由愈伤组织诱导出芽和根等组织的过程。过程蝴蝶兰蝴蝶兰植株植株叶叶细细胞胞愈伤愈伤组织组织胚状体胚状体幼幼体体成熟植株成熟植株悬浮培养悬浮培养分散成单细胞分散成单细胞胚状体胚状体