選修三2-1植物細(xì)胞工程2

普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)選修3現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題人民教育出版社生物室2010年5月2011年上學(xué)期大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)制作唐?，F(xiàn)代生物科技專(zhuān)題科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代基因工程克隆技術(shù)胚胎工程生態(tài)工程基本概念和基本原理技術(shù)流程、操作和應(yīng)用倫理問(wèn)題生物技術(shù)的安全性與倫理問(wèn)題社會(huì)交流、討論、辯論細(xì)胞工程專(zhuān)題22011年上學(xué)期大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)制作唐海舊知回顧基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說(shuō)，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀?；蚬こ痰母拍?/p>

1996年7月5日，世界上第一只體細(xì)胞克隆動(dòng)物-----克隆羊多利誕生于英國(guó)，標(biāo)志著一種新的生物技術(shù)---動(dòng)物體細(xì)胞克隆技術(shù)面世，也揭開(kāi)細(xì)胞工程更深層次發(fā)展的序幕!

細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過(guò)細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上的操作，按照人們的意愿來(lái)改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門(mén)綜合科學(xué)技術(shù)。什么叫細(xì)胞工程？按操作對(duì)象分類(lèi)植物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程細(xì)胞工程是細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上的生物技術(shù)；克隆多莉羊技術(shù)是

水平上的技術(shù)，培育抗蟲(chóng)棉是

水平上的技術(shù)。細(xì)胞工程與基因工程相比：細(xì)胞分子思考:基因工程是分子水平上的生物技術(shù)。植物組織培養(yǎng)技術(shù)2.1植物細(xì)胞工程2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)回憶、思考1、植物組織培養(yǎng)的大致過(guò)程包括哪幾個(gè)階段？離體的器官、組織或細(xì)胞植物細(xì)胞具有全能性2、植物組織培養(yǎng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)是什么？根和芽完整植株愈傷組織脫分化再分化發(fā)育幾個(gè)概念：愈傷組織：

離體的植物器官、組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時(shí)間以后，通過(guò)細(xì)胞分裂，形成一種高度液泡化、無(wú)定形狀態(tài)薄壁細(xì)胞組成的排列疏松無(wú)規(guī)則的組織。細(xì)胞分化概念：在個(gè)體發(fā)育中，由一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過(guò)程。植物細(xì)胞的脫分化：植物細(xì)胞的再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在一定的培養(yǎng)條件下中重新分化出幼根或芽等器官，進(jìn)而形成完整小植株的過(guò)程。

已經(jīng)分化的細(xì)胞，經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過(guò)程，叫脫分化，又稱(chēng)去分化。過(guò)程名稱(chēng)過(guò)程形成體特點(diǎn)條件脫分化再分化植物體離體部分愈傷組織排列疏松、具分生能力的薄壁細(xì)胞團(tuán)愈傷組織幼苗或胚狀結(jié)構(gòu)有根、芽或有生根發(fā)芽能力（已分化細(xì)胞失去特有結(jié)構(gòu)功能成為未分化細(xì)胞）（未分化細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異）離體、恒溫、避光、激素、營(yíng)養(yǎng)等恒溫、見(jiàn)光、激素、營(yíng)養(yǎng)回憶、思考3、什么叫做細(xì)胞全能性？動(dòng)物細(xì)胞具有全能性嗎？具有某種生物全部遺傳信息的任何一個(gè)細(xì)胞，都具有發(fā)育成完整生物體的潛能，即每個(gè)細(xì)胞都具有全能性。4、生物體所有細(xì)胞全能性都一致嗎？受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞；植物細(xì)胞>動(dòng)物細(xì)胞

在生物體內(nèi)，由于基因的程序性（選擇性）表達(dá)，細(xì)胞不能表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織器官。問(wèn)題：生物體內(nèi)的細(xì)胞為什么沒(méi)有表現(xiàn)出全能性，而是分化成不同的組織器官？細(xì)胞的全能性1、定義：

指已經(jīng)分化的細(xì)胞，仍具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。

2、原因：

生物體的任何一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個(gè)活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性。

3、大小：

植物細(xì)胞的全能性受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞＞＞科學(xué)利用菊花花瓣培養(yǎng)的菊花為什么植物的花瓣在植物體內(nèi)沒(méi)有能發(fā)育成完整的植株呢？

Ａ．細(xì)胞失去了全能性Ｂ．細(xì)胞中的基因部分丟失Ｃ．細(xì)胞中的基因進(jìn)行選擇性表達(dá)Ｄ．細(xì)胞中的基因變異不同C為什么植物的一個(gè)花瓣就可以培育出完整的植株呢？

怎樣才能由一塊組織通過(guò)培養(yǎng)得到一株完整植株,應(yīng)該如何操作?一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1、植物組織培養(yǎng)的過(guò)程閱讀課本P34胡蘿卜的組織培養(yǎng)：討論并概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡(jiǎn)圖。1.植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件有哪些？2.在植物組培過(guò)程中，為什么要進(jìn)行一系列的消毒，滅菌，并且要求無(wú)菌操作？3.為什么切取胡蘿卜根的形成層，其他部分也能培養(yǎng)成小植株嗎？4.為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過(guò)程中應(yīng)避光培養(yǎng)？5.請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)上述過(guò)程概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程圖，并與同學(xué)交流。1.植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件有哪些？細(xì)胞離體、一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件避免雜菌在上面迅速生長(zhǎng)消耗營(yíng)養(yǎng)，且有些雜菌會(huì)危害培養(yǎng)物的生長(zhǎng)。想一想2.在植物組培過(guò)程中，為什么要進(jìn)行一系列的消毒，滅菌，并且要求無(wú)菌操作？3、為什么切取胡蘿卜根的形成層，其他部分也能培養(yǎng)成小植株嗎？想一想胡蘿卜根形成層容易誘導(dǎo)成愈傷組織，其他部分如葉、花也能培養(yǎng)成小植株，只是稍微困難些。4、為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過(guò)程中應(yīng)避光培養(yǎng)？5、請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)上述過(guò)程概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程圖，并與同學(xué)交流。在有光時(shí)，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。切取形成層無(wú)菌接種誘導(dǎo)愈傷組織的形成試管苗的形成培養(yǎng)室移栽脫分化再分化離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織根、芽植物體外植體脫分化植物激素：細(xì)胞分裂素、生長(zhǎng)素再分化植物組織培養(yǎng)過(guò)程植物組織培養(yǎng)條件：含有全部營(yíng)養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、一定的溫度、空氣、無(wú)菌環(huán)境、適合的PH、適時(shí)光照等。根據(jù)上述過(guò)程，請(qǐng)同學(xué)們討論歸納出組織培養(yǎng)的概念。

2、概念：

植物組織培養(yǎng)就是在無(wú)菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。實(shí)例：非洲紫羅蘭的組織培養(yǎng)因?yàn)椴煌N生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到這一點(diǎn)的。于是，這些科學(xué)家試圖用這兩種植物的體細(xì)胞進(jìn)行雜交，來(lái)實(shí)現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)這幅番茄—馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)請(qǐng)思考：1．你認(rèn)為兩個(gè)來(lái)自不同植物的體細(xì)胞完成融合，遇到的第一個(gè)障礙是什么？2．有沒(méi)有一種溫和的去壁方法呢？3．為什么兩個(gè)原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細(xì)胞膜的什么特性有關(guān)？4．如果兩個(gè)來(lái)源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了融合，下一步該做何處理？去壁去壁纖維素酶果膠酶原生質(zhì)體植物細(xì)胞原生質(zhì)體融合離心、振動(dòng)、電刺激、聚乙二醇再生細(xì)胞壁雜種細(xì)胞去分化愈傷組織雜種植株激素篩選等量激素再分化1、植物體細(xì)胞雜交過(guò)程植物細(xì)胞的融合植物組織培養(yǎng)去壁的常用方法：酶解法（纖維素酶、果膠酶等）

原生質(zhì)體融合方法：物理法：離心、振動(dòng)、電刺激等化學(xué)法：聚乙二醇（PEG）2、概念將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。3、成果和未解決的問(wèn)題

成果：克服了不同生物遠(yuǎn)緣雜交的障礙，出現(xiàn)自然界沒(méi)有的新品種。未解決的問(wèn)題：未能讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良。實(shí)例番茄-馬鈴薯煙草—海島煙草白菜—甘藍(lán)胡蘿卜—羊角芹2.1.2植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用一、植物繁殖的新途徑1、微型繁殖

(1)微型繁殖技術(shù)：快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)。

(2)特點(diǎn):

保持優(yōu)良品種的遺傳特性；

高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖。2、作物脫毒(1)材料：無(wú)病毒的莖尖

(2)脫毒苗：切取莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)獲得(3)優(yōu)點(diǎn)：提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)一粒種子能長(zhǎng)成一棵植物的奧秘究竟在哪里？3、神奇的人工種子雙子葉植物種子---菜豆種子的結(jié)構(gòu)單子葉植物種子----玉米種子的結(jié)構(gòu)使芽軸伸長(zhǎng)幼葉葉莖側(cè)芽枝條葉芽（1）人工種子人工種子就是以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等等為材料，經(jīng)過(guò)人工薄膜包裝得到的種子。

1）天然種子由于在遺傳上具有因減數(shù)分裂引起的重組現(xiàn)象，因而會(huì)造成某些遺傳性狀的改變；天然種子在生產(chǎn)上受季節(jié)限制，一般每年只繁殖1～2次，有些甚至十幾年才繁殖一次。而人工種子則可以完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性，生產(chǎn)上也不受季節(jié)的限制。人工種子之所以神奇，是由于它具有天然種子不可比擬的特點(diǎn)，想一想它們具有哪些優(yōu)點(diǎn)？

2）試管苗的大量貯藏和運(yùn)輸也是相當(dāng)困難的。人工種子則克服了這些缺點(diǎn)，人工種子外層是起保護(hù)作用的薄膜，類(lèi)似天然種子的種皮，因此，可以很方便地貯藏和運(yùn)輸。（2）人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長(zhǎng)成小植株的關(guān)鍵部分，請(qǐng)?zhí)接懭斯しN皮中應(yīng)該具有的有效成分是什么？為了促進(jìn)胚狀體的生長(zhǎng)發(fā)育，我們還可以向人工種皮中加入哪些物質(zhì)？針對(duì)植物種類(lèi)和土壤等條件，在人工種子的包裹劑中還可以加入適量的養(yǎng)分、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。為了促進(jìn)胚狀體的生長(zhǎng)發(fā)育，還可以向人工種皮中加入一些植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。3、神奇的人工種子

(1)特點(diǎn)：后代無(wú)性狀分離；不受氣候，季節(jié)和地域限制。(2)技術(shù)：(3)結(jié)構(gòu)：植物組織培養(yǎng)。人工薄膜胚狀體或不定芽或頂芽或腋芽。二、作物新品種的培育1、單倍體育種(1)方法：花藥的離體培養(yǎng)

(2)優(yōu)點(diǎn)：

后代穩(wěn)定遺傳，都是純合子；

明顯縮短育種年限。2、突變體的利用三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1、種類(lèi)：蛋白質(zhì)、脂肪、糖類(lèi)、藥物、香料、生物堿等。

(1)產(chǎn)