植物細(xì)胞工程

植物細(xì)胞工程第1頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五自學(xué)指導(dǎo)1

請大家用4分鐘時(shí)間閱讀課本第33-34頁第一段的內(nèi)容，思考并在課本上找到以下問題的答案：1、植物組織培養(yǎng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)是什么?2、脫分化、愈傷組織、再分化的概念3、什么叫做細(xì)胞全能性?4、為何已分化的細(xì)胞仍具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能?第2頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五1、定義：

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。

2、原理：生物體的每一個(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、差異：

一、植物細(xì)胞的組織培養(yǎng)原理：植物細(xì)胞的全能性注：植物體細(xì)胞的全能性一般比動(dòng)物的全能性高,動(dòng)物體細(xì)胞的全能性往往受抑制,但動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核也能表現(xiàn)較高的全能性.（1）植物細(xì)胞

動(dòng)物細(xì)胞（2）受精卵

胚胎細(xì)胞

生殖細(xì)胞

體細(xì)胞>>>>第3頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五例2.在生物體內(nèi)，細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化為不同的組織、器官，是因?yàn)椋?/p>

A、細(xì)胞喪失了全能性

B、基因的表達(dá)有選擇性

C、不同的細(xì)胞內(nèi)基因不完全相同D、在個(gè)體發(fā)育的不同時(shí)期，細(xì)胞內(nèi)的基因發(fā)生了變化

B例1.以下不能說明細(xì)胞全能性的實(shí)驗(yàn)是（）A.胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培育出植株B.紫色糯性玉米種子培育出植株C.轉(zhuǎn)入抗蟲基因的棉花細(xì)胞培育出植株D.番茄與馬鈴薯體細(xì)胞雜交后培育出植株B第4頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五思考討論：為什么體內(nèi)細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織、器官？

基因在特定空間和時(shí)間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果。在個(gè)體發(fā)育的不同時(shí)期，生物體不同部位的細(xì)胞表達(dá)的基因是不同的，合成的蛋白質(zhì)也不一樣，從而形成了不同的組織和器官。第5頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五自學(xué)指導(dǎo)2

請大家用8分鐘時(shí)間閱讀課本第34-35頁，重點(diǎn)理解實(shí)驗(yàn)：胡蘿卜的組織培養(yǎng)，思考并在課本上找到以下問題的答案：

1、細(xì)胞具有全能性就一定能表現(xiàn)出全能性嗎?（為什么胡蘿卜的組織在植物體內(nèi)沒有發(fā)育成完整的植株呢?）

2、怎樣才能由一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株，過程如何?補(bǔ)充黑板上的概念圖

3、培養(yǎng)過程中需要在培養(yǎng)基中加入什么東西？外界條件如何？第6頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織叢芽、胚狀體植物體外植體脫分化再分化植物組織培養(yǎng)的過程第7頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五外植體：從活植物體上切下進(jìn)行培養(yǎng)的那部分組織、器官或細(xì)胞植物細(xì)胞的脫分化：由高度分化的植物器官、組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過程，又稱去分化。植物細(xì)胞的再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化根或芽等器官的過程。重難點(diǎn)突破第8頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五愈傷組織：細(xì)胞的排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液泡化的無定形狀的、具分生能力的薄壁細(xì)胞。第9頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五植物組織培養(yǎng)條件條件離體狀態(tài)有一定營養(yǎng)物質(zhì)和其他外界條件植物激素:無菌狀態(tài)生長素、細(xì)胞分裂素(主要）生長素含量高于細(xì)胞分裂素時(shí)，主要誘導(dǎo)植物組織脫分化和根原基的形成；當(dāng)細(xì)胞分裂素的效應(yīng)高于生長素時(shí)，主要誘導(dǎo)植物組織再分化和芽原基的形成。比值相當(dāng)時(shí)促進(jìn)愈傷組織的生長，不分化。溫度、PH、空氣等外界條件適宜適時(shí)光照第10頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基定義：含有一定營養(yǎng)成分，供組織培養(yǎng)植物生長的基質(zhì)無機(jī)營養(yǎng)成分：水、無機(jī)鹽（植物生長所需的礦質(zhì)元素）有機(jī)營養(yǎng)成分①含N物質(zhì)：包括維生素和氨基酸②碳源：2%—5%的蔗糖③瓊脂：起支持作用④生長激素：生長素，細(xì)胞分裂素和赤霉素PH值：5.0－6.0第11頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五1.在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，為什么要強(qiáng)調(diào)所用器械的滅菌和實(shí)驗(yàn)人員的無菌操作？提示：植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營養(yǎng)成分，有利于培養(yǎng)物的生長，然而各種雜菌同樣也可以在上面迅速生長，所以植物組織培養(yǎng)過程中污染現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長的各種雜菌不但會(huì)和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長的過程中會(huì)生成大量對(duì)培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。造成培養(yǎng)基污染的因素有很多，一般包括：外植體帶菌、培養(yǎng)瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操作不規(guī)范等。所以在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中用到的植物材料和各種器械都要進(jìn)行徹底地滅菌，實(shí)驗(yàn)人員操作一定要規(guī)范，避免帶入雜菌。第12頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五1.下圖所示胡蘿卜韌皮部細(xì)胞通過無菌操作，接入試管后，在一定條件下形成試管苗的過程，據(jù)圖回答：(1)要促進(jìn)細(xì)胞分裂生長，培養(yǎng)基中應(yīng)有營養(yǎng)物質(zhì)和激素。營養(yǎng)物質(zhì)包括________和有機(jī)物，激素包括細(xì)胞分裂素和__________。無機(jī)物生長素課堂練習(xí)第13頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五1.下圖所示胡蘿卜韌皮部細(xì)胞通過無菌操作，接入試管后，在一定條件下形成試管苗的過程，據(jù)圖回答：

(2)此過程依據(jù)的原理是___________。A和B階段主要進(jìn)行的分裂方式是__________，B階段除了細(xì)胞分裂外，還進(jìn)行細(xì)胞_____________等。

細(xì)胞的全能性

有絲分裂分化第14頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五1.下圖所示胡蘿卜韌皮部細(xì)胞通過無菌操作，接入試管后，在一定條件下形成試管苗的過程，據(jù)圖回答：(3)B階段需要光照，原因是__________。

(4)試管苗根細(xì)胞沒有葉綠素，而葉肉細(xì)胞具有葉綠素，這是基因________的結(jié)果。

芽發(fā)育成葉，葉肉細(xì)胞中葉綠素的合成需要光照條件選擇性表達(dá)第15頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五(1)過程③和④分別表示

和

。

2.我國植物學(xué)家將名貴蘭花的莖尖細(xì)胞放在培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，最終發(fā)育成完整的新植株。下圖是細(xì)胞培養(yǎng)形成蘭花植株示意圖，請據(jù)圖分析回答：脫分化再分化第16頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五(2)在培養(yǎng)過程中，除了提供水分、無機(jī)鹽、糖類、維生素及氨基酸外，還需要在培養(yǎng)基中加入

。同時(shí)，在培養(yǎng)過程中，除必需的溫度、光照和氧氣等外界條件外，成功的另一個(gè)關(guān)鍵是操作過程必須保證

。

植物激素?zé)o菌第17頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五(3)從育種角度看，植物組織培養(yǎng)與有性生殖相比，優(yōu)勢主要有(列舉2條)：

————————————————————————————————————————————能保持親本的優(yōu)良性狀、培養(yǎng)周期短、繁殖效率高等第18頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五3、在離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下來哪一項(xiàng)條件是不需要的A、消毒滅菌B、適宜的溫度C、充足的光照D、適宜的養(yǎng)料和激素C第19頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五4、下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)的敘述中，錯(cuò)誤的是A．培養(yǎng)基加蔗糖的目的是提供營養(yǎng)和調(diào)節(jié)滲透壓B．培養(yǎng)基中的生長素和細(xì)胞分裂素影響愈傷組織的生長和分化C．離體器官或組織的細(xì)胞都必須通過脫分化才能形成愈傷組織D．同一株綠色開花植物不同部位的細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因相同D第20頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五閱讀思考：《植物體細(xì)胞雜交》1、細(xì)胞融合的原理？植物體細(xì)胞雜交在育種上有何重要意義？2、原生質(zhì)體的含義？如何獲得原生質(zhì)體？用鹽酸處理植物細(xì)胞能否得到原生質(zhì)體？3、植物體細(xì)胞雜交有哪些關(guān)鍵環(huán)節(jié)?4、植物體細(xì)胞雜交中細(xì)胞融合的標(biāo)志是？5、寫出植物體細(xì)胞雜交的流程圖。6、獲得植物多倍體的方法有哪些？第21頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五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植物體細(xì)胞雜交過程示意圖去壁的常用方法：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）上圖中的融合體有幾種類型？該雜交原理？意義？第22頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五1.為什么“番茄—馬鈴薯”超級(jí)雜種植株沒有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？提示：主要原因是：生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯—番茄雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個(gè)物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)受到相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá)，雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。第23頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五2.自然界中有一種含有葉綠體的原生動(dòng)物──眼蟲，說明植物的細(xì)胞器同樣可以在某些動(dòng)物細(xì)胞中存活，請?zhí)接懀簞?dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞之間可以實(shí)現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請?jiān)O(shè)計(jì)出具體實(shí)驗(yàn)方案。提示：根據(jù)眼蟲的特點(diǎn)，動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞之間在理論上是可以實(shí)現(xiàn)雜交的。具體的實(shí)驗(yàn)方案可以設(shè)計(jì)如下：第24頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五例5.植物體細(xì)胞雜交尚未解決的問題有：A、去掉細(xì)胞壁,分離出有活力的原生質(zhì)體B、將雜種細(xì)胞培育成植株C、讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性D、尚未培育出屬間雜種植物C

例6.(2012北京東城一模)1.將番茄和馬鈴薯通過體細(xì)胞雜交技術(shù)培育成雜種植株，此過程不涉及A．植物細(xì)胞的全能性 B．滅活病毒誘導(dǎo)融合

C．酶解法去除細(xì)胞壁 D．染色體數(shù)目變異B第25頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五例8.在20世紀(jì)初，科學(xué)家用植物體細(xì)胞雜交方法，將番茄的原生質(zhì)體和馬鈴薯的原生質(zhì)體融合，成功地培育出了“番茄馬鈴薯”雜種植株，如下圖其中①——⑤表示過程,英文字母表示細(xì)胞、組織或植株。據(jù)圖回答下列問題：(1)過程②叫做

技術(shù)，在此之前應(yīng)使用

、

酶等處理細(xì)胞以去除細(xì)胞壁，獲得有活力的原生質(zhì)體。如果將已除去壁的原生質(zhì)體放入等滲溶液中，細(xì)胞是何形狀？_____________。過程②如放在神州六號(hào)飛船上則更易進(jìn)行，這是因?yàn)開_____________________________。與過程③密切相關(guān)的具有單膜的細(xì)胞器為

。飛船上無重力干擾更易進(jìn)行細(xì)胞融合原生質(zhì)體融合纖維素酶果膠酶呈圓球形

高爾基體第26頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五(2)分別用紅、綠熒光染料標(biāo)記a、b細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)，正在融合的原生質(zhì)體一半發(fā)紅色熒光，一半發(fā)綠色熒光。雜種細(xì)胞上a、b兩種顏色的熒光均勻分布，這表明細(xì)胞膜具有

性。圖中過程②就是遵守這個(gè)原理。(3)在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種植株的過程中，運(yùn)用的技術(shù)手段是

，依據(jù)的原理是

，其中過程④相當(dāng)于

，過程⑤相當(dāng)于

，涉及的分裂方式稱

。(4)若利用此技術(shù)生產(chǎn)治療燙傷、割傷的藥物——紫草素，培養(yǎng)將進(jìn)行到

(填字母編號(hào))。一定的流動(dòng)組織培養(yǎng)細(xì)胞全能性脫分化再分化有絲分裂e第27頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五(5)人工“種子”與自然種子相比，具有的特殊優(yōu)點(diǎn)是Ａ．人儲(chǔ)運(yùn)方便B．培植簡易C．成活率高Ｄ．保持親本優(yōu)良性狀(6)若運(yùn)用傳統(tǒng)有性雜交能否得到雜種植株?______理由是________________________________。這項(xiàng)研究對(duì)于培養(yǎng)作物新品種方面的重大意義在于

。(7)在“番茄一馬鈴薯”培育過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循盂德爾遺傳規(guī)律?為什么?

D不能不同種或?qū)俚闹参锎嬖谏掣綦x克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙，擴(kuò)大雜交親本的組合范圍不遵循，因?yàn)樵谏镞M(jìn)行有性生殖過程中，才遵循孟德爾遺傳規(guī)律，而植物細(xì)胞雜交育種過程不屬于有性生殖第28頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五若番茄細(xì)胞內(nèi)有m條染色體，馬鈴薯細(xì)胞含n條染色體，則“番茄—馬鈴薯”細(xì)胞內(nèi)含______條染色體；若雜種細(xì)胞培育成為“番茄—馬鈴薯”植株為四倍體，則此雜種植株的花粉經(jīng)離體培育得到的植株屬于幾倍體_________。

m+n單倍體(8)如果過程②的a、b細(xì)胞都是番茄細(xì)胞，那么更簡單的得到番茄多倍體植株的方法是

。(9)假如番茄的某兩種性狀分別由A、a、B、b控制，且兩對(duì)等位基因不在同一對(duì)同源染色體上，那么，AABB個(gè)體與aabb個(gè)體雜交所得F１，再自交得到F２，那么F２中出現(xiàn)AABb個(gè)體概率是

。用秋水仙素處理萌發(fā)的種子和幼苗1／8第29頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五謝謝合作！第30頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用第31頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五一、植物繁殖的新途徑1.微型繁殖

(1)又叫快速繁殖技術(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):

a保持優(yōu)良品種的遺傳特性;b高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖

c不受自然生長季節(jié)的限制(3).應(yīng)用：蘭花、生菜、楊樹以及無子西瓜的試管苗第32頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五第33頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五2.作物脫毒

(1)材料:莖尖（2）理論依據(jù)：植物分生區(qū)附近（如莖尖）的病毒極少，甚至無病毒。

(3)技術(shù):采用組織培養(yǎng)技術(shù)脫除病毒得到脫毒苗（4）應(yīng)用：在馬鈴薯、草莓、甘蔗、菠蘿和香蕉等經(jīng)濟(jì)作物獲得成功。第34頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五3.神奇的人工種子（與傳統(tǒng)種子的比較）(1)特點(diǎn):

(2)技術(shù):(3)結(jié)構(gòu):①后代無性狀的分離，固定雜種優(yōu)勢。②不受氣候、季節(jié)和地域的限制，方便運(yùn)輸和儲(chǔ)藏；③它解決了有些作物品種繁殖能力差、結(jié)子困難或發(fā)芽率低等問題。④人工種子可以工業(yè)化生產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化程度。⑤人工胚乳中除含有胚狀體發(fā)育所需的營養(yǎng)物質(zhì)外，還可以添加各種附加成分，如固氮細(xì)菌、防病蟲農(nóng)藥、除草劑和植物激素類似物等，有利于幼苗茁壯成長，提高作物產(chǎn)量。植物組織培養(yǎng).人工種皮包裹胚狀體或不定芽或頂芽或腋芽而成。第35頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五二、作物新品種的培育1.單倍體育種

(1)方法:花藥離體培養(yǎng)

(2)優(yōu)點(diǎn):

后代都是純合體能夠穩(wěn)定遺傳明顯縮短育種年限.第36頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五2.突變體的利用

(1)產(chǎn)生:植物組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細(xì)胞一直處于不斷的分生狀態(tài)，因此容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而產(chǎn)生突變。

(2)利用:篩選對(duì)人們有利突變體,進(jìn)而培育新品種第37頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1.細(xì)胞產(chǎn)物種類:蛋白質(zhì),脂肪,糖類,藥物,香料,生物堿等.2.技術(shù):植物的組織培養(yǎng).3.應(yīng)用：人參、三七、紫草、銀杏和紫杉醇培養(yǎng)到愈傷組織第38頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五第39頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五

思考與探究1.通過查閱資料，請你再列舉出植物組織培養(yǎng)技術(shù)在我們生活中的另外一些應(yīng)用。提示：

a.拯救瀕危植物；

b.提供食品制作的原料；

c.利用愈傷組織進(jìn)行轉(zhuǎn)基因操作。第40頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五1.(雙選)下列實(shí)例中能體現(xiàn)細(xì)胞全能性的是A用懸浮培養(yǎng)的胡蘿卜單個(gè)細(xì)胞也培養(yǎng)出了可育的植株B植物用種子進(jìn)行繁殖后代C馬鈴薯用塊莖繁殖D用煙草組織培養(yǎng)的單個(gè)組織培養(yǎng)出了可育的完整植株ADC2.關(guān)于細(xì)胞分化的敘述，下列哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的A、細(xì)胞分化是一種持久性的變化，它發(fā)生在生物體的整個(gè)生命進(jìn)程中B、細(xì)胞分化在胚胎時(shí)期達(dá)到最大限度C、隨著細(xì)胞分化的進(jìn)行，細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)種類會(huì)發(fā)生變化D、高度分化的動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核保持著全能性課堂練習(xí)第41頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五3、為獲得純合高蔓抗病番茄植株，采用了下圖所示的方法圖中兩對(duì)相對(duì)性狀獨(dú)立遺傳。據(jù)圖分析，不正確的是