植物细胞工程123 PPT课件

05
CHAPTER
植物细胞工程的前景和挑战
植物细胞工程的发展前景
植物细胞工程在农业上的应用
01
通过植物细胞工程技术，可以改良作物的品质、抗逆性和产量
，提高农业生产的效益。
植物细胞工程在生态修复上的应用
02
利用植物细胞工程技术培育出具有较强抗逆性的植物，用于修
复受损的生态系统，提高生态系统的稳定性和可持续性。
近年来，随着基因工程和生物技术的不断发展，植物细胞工程在理论和
应用方面都取得了重要进展，成为现代农业生物技术的重要支柱之一。
植物细胞工程的应用领域
植物种质资源保护和利用
植物新品种培育
通过建立植物离体保存库，保存濒危、珍 稀植物种质资源，并实现种质资源的有效 利用。
利用植物细胞工程技术，通过基因工程和 突变体的筛选等方法，培育具有优良性状 的新品种。
有药用价值的次生代谢产物的生 产
通过植物细胞培养技术，实现有用次生代 谢产物的规模化生产。
植物脱病毒
利用植物细胞工程技术，通过离体培养获 得无病毒植株，提高植物的抗病性和产量 。
02
CHAPTER
植物细胞培养技术
植物细胞培养的基本原理
植物细胞培养的基本原理是建立在细胞 全能性的基础上，即离体的植物细胞能
植物细胞工程是植物生物技术的一个重要领域，具有广泛的应用前景和重要的经 济价值。
植物细胞工程的发展历程
01
起始阶段
植物细胞工程的起始可以追溯到20世纪初，当时科学家开始研究植物组
织培养技术。
02
发展阶段
20世纪70年代以后，随着植物细胞培养技术的不断完善和应用，植物
细胞工程得到了迅速发展。
03

• 植物细胞的再分化：脱分化产生的愈伤 组织在培养过程中重新分化根或芽等器 官的过程。
一、植物繁殖的新途径
1.微型繁殖 (1)微型繁殖技术: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.作物脱毒 (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
去壁 纤维素酶
离心、
振动、 电刺激、
筛 选
激素
激素
果胶酶
聚乙二
醇
植物体细胞杂交 过程示意图
植物A细胞
原生质体A
去壁
原生质体融合
植物B细胞
原生质体B
杂种植株
细胞分裂 愈伤组织
融合体 再生壁
杂种细胞
去壁的常用方法： 酶解法（纤维素酶、果胶酶等）
原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等
化学法：聚乙二醇（PEG）
动物细 胞培养
转基因 动物细 植物 胞群
体细 胞细 胞核
去核 卵细 体外 胞 受精
核移植
重组细胞 受精卵
早期胚胎
胚胎移植
克隆动物 试管婴儿
植 所采用技术 物 的理论基础 细 胞 工 通常采用的 程 技术手段
植物细胞的全能性
植物组织培养 植物体细胞杂交
植物细胞（的一全）能性细胞的全能性
1、定义：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个
成愈伤组织
植物组织培养的培养基
• 定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生长的 基质
• 无机营养成分：C，H，O大量元素及部分微量元素 • 有机营养成分
① 含N物质：包括维生素和氨基酸 ② 碳源：2%—5%的蔗糖 ③ 琼脂：起支持作用 ④ 生长激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素 • PH值：5.0－6.0

12.(多选)有关原生质体的下列叙述中，正确的是 A.组成原生质体的主要生命物质是蛋白质和核酸 B.原生质体包括细胞膜、液泡膜及两者之间的原 生质
C.被脱掉细胞壁的植物裸露细胞是原生质体
D.原生质体只能用于植物细胞工程
13.2006年普通高等学校招生全国统一考试理科
综合能力测试（北京卷）以下不能说明细胞全 能性的实验是 A.胡萝卜韧皮部细胞培育出植株 B.紫色糯性王米种子培育出植株 C.转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株 D.番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株
1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？ 离体 （外植体） （无机物、有机物） （生长素、细胞分裂素等）
营养物质 激素
其他外界条件 （温度、无菌、光照等）
植物组织培养 ——培养基
• 定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生 长的基质 • 矿质元素：大量元素及微量元素 • 有机营养成分 ① 含N物质：包括维生素和某些有机添加物 ② 碳源：蔗糖 ③ 琼脂：起支持作用 ④ 植物激素：生长素、细胞分裂素等
8.将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条
件中不需要的是
A、具有完整细胞核的细胞
B、一定的营养物质和植物激素
C、离体状态
D、导入指定基因
9.（多选）植物体细胞的组织培养常被用于保
留杂种优势。因为植物组织培养的过程
A.不可能发生基因突变 B.生殖方式属于无性生殖 C.子代不发生性状分离 D.体细胞内不存在等位基因
植物体细胞杂交过程
植物细胞的融合 植物细胞A
①去 壁 方法？
植物组织培养
原生质体A 原生质体B
①去 壁 ② 人 工 诱 导
融合的 原生质 体AB
植物细胞B
诱导融合 的方法？

总结词
植物细胞培养技术在品种改良、次生代谢产物生产等方面具有广泛应用。
详细描述
通过植物细胞培养技术，可以快速繁殖优质种质资源，提高农作物的抗逆性和产量。同时，利用该技 术可生产珍贵的次生代谢产物，如药物、香料和色素等。此外，植物细胞培养在生物能源领域也有着 广阔的应用前景，如生产生物燃料和生物塑料等。
定义与特点
定义
植物细胞工程是一门利用植物细 胞进行遗传操作和人工培养，以 实现特定育种和生产目标的技术 。
特点
具有高度精确和可控性，能够实 现植物遗传资源的优化配置和高 效利用，为农业生产和植物育种 提供新的途径。
研究意义与应用领域
研究意义
植物细胞工程是现代生物技术的重要 组成部分，对于提高农业产量、改良 作物品质、保护生态环境等方面具有 重要意义。
利用植物细胞工程技术，可以实现定向培育具有抗逆性、抗病虫害等优良性状的新品种，用于替代或 治理有毒有害植物。
前景展望
随着生态环境的恶化，有毒有害植物的治理和生物入侵防控任务愈发紧迫，植物细胞工程在这方面具 有广阔的应用前景。
药用植物生产与天然产物开发
01
药用植物的价值
药用植物是天然药物的重要来源，具 有疗效确切、副作用小等优点。
伦理、法律与社会问题
基因编辑的伦理问题
关注基因编辑技术的伦理边界，避免 对人类和生态环境的潜在风险。
知识产权保护
加强植物新品种保护，促进技术创新 和产业发展的良性循环。
社会接受度与公众参与
提高公众对植物细胞工程的认知，促 进社会各界的参与和讨论。
数据共享与隐私保护
平衡数据共享和隐私保护的需求，建 立数据管理和安全保障机制。
优势与挑战
植物细胞工程技术具有稳定、长期保存种质资源的特点，但也面临着技术难度大、成本高 等挑战。

分化的体细胞(或细胞核)具有本物种个体发育所需要的全部基因
分化的体细胞(或细胞核)具有本物种个体发育所需要的全部基因
高度分化 脱分化 分化的体细胞(或细胞核)具有本物种个体发育所需要的全部基因 ______________的组织 ――→ 分化的体细胞(或细胞核)具有本物种个体发育所需要的全部基因
形成
(3)适宜的温度等外界条件。 分化的体细胞(或细胞核)具有本物种个体发育所需要的全部基因
分化的体细胞(或细胞核)具有本物种个体发育所需要的全部基因 分化的体细胞(或细胞核)具有本物种个体发育所需要的全部基因 分化的体细胞(或细胞核)具有本物种个体发育所需要的全部基因
专题2 细胞工程
栏目 导引
专题2 细胞工程
栏目 导引
专题2 细胞工程
三、植物组织培养技术(阅读教材 P34～P36)
1．理论基础(原理)：__植__物__细__胞__全__能__性____。
分化的体细胞(或细胞核)具有本物种个体发育所需要的全部基因
2．植物组织培养的基本过程 分化的体细胞(或细胞核)具有本物种个体发育所需要的全部基因
分化的体细胞(或细胞核)具有本物种个体发育所需要的全部基因 分化的体细胞(或细胞核)具有本物种个体发育所需要的全部基因
专题2 细胞工程
二、植物细胞的全能性(阅读教材 P33～P34) 1．含义：具有某种生物__全__部__遗__传__信__息____的任何一个细胞，都 具有发育成__完__整__生__物__体______的潜能。 2．表达过程 (1)脱分化： 让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的 __结__构__和__功__能____而转变成未分化细胞的过程。
栏目 导引
专题2 细胞工程
植物细胞的全能性

植物细胞的全能性
脱分化
有丝分裂
e
（3）若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内含n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞内含_____条染色体；若杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于几倍体植株？______________。（4）如果形成c细胞的a、b细胞都是番茄细胞，那么更简单的得到番茄植株f的处理方法是_______________________________________________。
1、要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？如何温和地消除这一障碍？
细胞壁
用纤维素酶、果胶酶处理
2、两个原生质体融合，①首先是什么融合?②利用了什么原理?③什么方法?
①细胞膜
②细胞膜的流动性
③物理：离心、振动、电刺激化学：聚乙二醇(PEG)
3、植物细胞融合成功的标志是什么？
✪作物新品种的培育
细胞产物的工厂化生产
产物的种类:人参皂甙(dài)、紫杉醇等
✪作物新品种的培育
2.植物组织培养过程可以归纳为： ① ② ③ ④ 相关叙述中错误的是( ) A.从理论上讲①可以是植物体的每一个活细胞 B.将①脱分化形成②时，再植上人工种皮可获得 人工种子 C. ②→③的再分化过程中，细胞增殖的方式为 有丝分裂 D. ①→③的培养过程中，应在培养基中加入 水、无机盐、蔗糖、氨基酸、植物激素等
①解决作物繁殖力差、结子困难或发芽率低等问题②固定杂种优势
人工薄膜，透气透水
胚状体/不定芽
营养基质+植物激素+抗生素
✪植物繁殖的新途径
单倍体育种
花药离体培养
秋水仙素处理
✪作物新品种的培育

• 2．有没有一种温和的去壁方法呢？ • 3．为什么两个原生质体能发生融合，这
与细胞膜的什么特性有关？
• 4．如果两个来源不同的原生质体发生了 融合，下一步该做何处理？
• 5．如何将杂种细胞培育成杂种植株？
植物体细胞杂交技术
1、过程 植物细胞的融合
植物组织培养
植物细胞A
去壁
原生质体A
原生质体B
去壁
3.1植物细胞工程
一、植物细胞工程的基本技术
植物组织培养
？ 婴儿真的能在试管中发育吗
试管婴儿的生殖方式？ 听说过试管动物，有没有听说过试管植物的？
利用菊花花瓣培养的试管菊花
植
5
物
组
再分化
织
培 养
(愈伤组织) 4
3
6
1 脱分化
2
（一）、植物组织培养
1、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，诱导其产生愈伤组织、 丛芽，最终形成完整的植株。
单倍体育种
• 方法： –花药离体培养
• 技术： –组织培养获得单倍体 –秋水素处理单倍体的幼苗，使染色体加倍
• 优点： –明显缩短了育种年限 –后代稳定遗传
突变体的利用
• 利用组织培养时，分裂状态的细胞易受 培养条件和外界压力（如射线，化学物 质等）的影响而产生突变的原理，诱导 并筛选出对人类有用的突变体。
• 分生区附近（茎尖、根尖）的病毒极少， 甚至没有
• 采用茎尖进行组织培养
人工种子
• 结构：
–人工薄膜+胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）
• 优点：
–不受气候、季节、地域的限制 –保留优良性状 –时间短，占地少

4．结果 诱导产生________________，最终形成完整植株。 5．胡萝卜的组织培养
6．植物组织培养过程中的两个重要的过程 (1)脱分化：让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的 __________而转变成未分化细胞的过程。 (2)再分化：脱分化产生的________在一定的培养条件下，再 分化出________，从而形成完整的小植株。
(2) 过 程 ② 为 ________ 的 融 合 ， 人 工 诱 导 的 物 理 法 包 括 ____________等，化学法一般用________作诱导剂。
(3)过程③为融合的原生质体再生出________，这是原生质体 融合成功的标志。
(4)过程④为________，过程⑤为________。 3．意义 克服了________________的障碍。
甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣 为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题：
(1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件 下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是 _______________________________________________________ _______________________________________________________ __________________________________。
【变式训练 1】 植物组织培养过程可以归纳为：①脱――分→化② 再――分→化③→④。下列相关叙述错误的是( )
A．通常选取根尖、茎尖、形成层细胞等诱导形成愈伤组织 B．②→③再分化过程中，细胞增殖的方式为有丝分裂 C．①→③培养过程中，应在培养基中加入水、无机盐、蔗 糖、氨基酸、植物激素等物质 D．将①经脱分化培养成②时，得到胚状体或丛芽