植物細胞工程

植物細胞工程第1頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五自學指導1

請大家用4分鐘時間閱讀課本第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、什么叫做細胞全能性?4、為何已分化的細胞仍具有發(fā)育成完整個體的潛能?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細胞，都具有發(fā)育成完整生物體的潛能。

2、原理：生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個活細胞都應該具有全能性。

3、差異：

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

動物細胞（2）受精卵

胚胎細胞

生殖細胞

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

A、細胞喪失了全能性

B、基因的表達有選擇性

C、不同的細胞內(nèi)基因不完全相同D、在個體發(fā)育的不同時期，細胞內(nèi)的基因發(fā)生了變化

B例1.以下不能說明細胞全能性的實驗是（）A.胡蘿卜韌皮部細胞培育出植株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胞培育出植株D.番茄與馬鈴薯體細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間條件下選擇性表達的結(jié)果。在個體發(fā)育的不同時期，生物體不同部位的細胞表達的基因是不同的，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，星期五自學指導2

請大家用8分鐘時間閱讀課本第34-35頁，重點理解實驗：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行培養(yǎng)的那部分組織、器官或細胞植物細胞的脫分化：由高度分化的植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程，又稱去分化。植物細胞的再分化：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。重難點突破第8頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五愈傷組織：細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、細胞分裂素(主要）生長素含量高于細胞分裂素時，主要誘導植物組織脫分化和根原基的形成；當細胞分裂素的效應高于生長素時，主要誘導植物組織再分化和芽原基的形成。比值相當時促進愈傷組織的生長，不分化。溫度、PH、空氣等外界條件適宜適時光照第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)無機營養(yǎng)成分：水、無機鹽（植物生長所需的礦質(zhì)元素）有機營養(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)實驗中，為什么要強調(diào)所用器械的滅菌和實驗人員的無菌操作？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和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長的過程中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導致培養(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)實驗中用到的植物材料和各種器械都要進行徹底地滅菌，實驗人員操作一定要規(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)要促進細胞分裂生長，培養(yǎng)基中應有營養(yǎng)物質(zhì)和激素。營養(yǎng)物質(zhì)包括________和有機物，激素包括細胞分裂素和__________。無機物生長素課堂練習第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階段主要進行的分裂方式是__________，B階段除了細胞分裂外，還進行細胞_____________等。

細胞的全能性

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

芽發(fā)育成葉，葉肉細胞中葉綠素的合成需要光照條件選擇性表達第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.我國植物學家將名貴蘭花的莖尖細胞放在培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)，最終發(fā)育成完整的新植株。下圖是細胞培養(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、無機鹽、糖類、維生素及氨基酸外，還需要在培養(yǎng)基中加入

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

。

植物激素無菌第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、組織或細胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下來哪一項條件是不需要的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：《植物體細胞雜交》1、細胞融合的原理？植物體細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？用鹽酸處理植物細胞能否得到原生質(zhì)體？3、植物體細胞雜交有哪些關(guān)鍵環(huán)節(jié)?4、植物體細胞雜交中細胞融合的標志是？5、寫出植物體細胞雜交的流程圖。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)體植物細胞原生質(zhì)體融合離心、振動、電刺激、聚乙二醇再生細胞壁雜種細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、電刺激等化學法：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”超級雜種植株沒有如科學家所想像的那樣，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—番茄雜交植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達受到相互干擾，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，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物──眼蟲，說明植物的細胞器同樣可以在某些動物細胞中存活，請?zhí)接懀簞游锛毎c植物細胞之間可以實現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請設(shè)計出具體實驗方案。提示：根據(jù)眼蟲的特點，動物細胞和植物細胞之間在理論上是可以實現(xiàn)雜交的。具體的實驗方案可以設(shè)計如下：第24頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五例5.植物體細胞雜交尚未解決的問題有：A、去掉細胞壁,分離出有活力的原生質(zhì)體B、將雜種細胞培育成植株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胞雜交技術(shù)培育成雜種植株，此過程不涉及A．植物細胞的全能性 B．滅活病毒誘導融合

C．酶解法去除細胞壁 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世紀初，科學家用植物體細胞雜交方法，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)，在此之前應使用

、

酶等處理細胞以去除細胞壁，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，細胞是何形狀？_____________。過程②如放在神州六號飛船上則更易進行，這是因為______________________________。與過程③密切相關(guān)的具有單膜的細胞器為

。飛船上無重力干擾更易進行細胞融合原生質(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、綠熒光染料標記a、b細胞膜上的蛋白質(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。雜種細胞上a、b兩種顏色的熒光均勻分布，這表明細胞膜具有

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

，依據(jù)的原理是

，其中過程④相當于

，過程⑤相當于

，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)將進行到

(填字母編號)。一定的流動組織培養(yǎng)細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)點是Ａ．人儲運方便B．培植簡易C．成活率高Ｄ．保持親本優(yōu)良性狀(6)若運用傳統(tǒng)有性雜交能否得到雜種植株?______理由是________________________________。這項研究對于培養(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克服遠緣雜交不親和障礙，擴大雜交親本的組合范圍不遵循，因為在生物進行有性生殖過程中，才遵循孟德爾遺傳規(guī)律，而植物細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，星期五若番茄細胞內(nèi)有m條染色體，馬鈴薯細胞含n條染色體，則“番茄—馬鈴薯”細胞內(nèi)含______條染色體；若雜種細胞培育成為“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細胞都是番茄細胞，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，且兩對等位基因不在同一對同源染色體上，那么，AABB個體與aabb個體雜交所得F１，再自交得到F２，那么F２中出現(xiàn)AABb個體概率是

。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，星期五植物細胞工程的實際應用第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:

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

c不受自然生長季節(jié)的限制(3).應用：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）應用：在馬鈴薯、草莓、甘蔗、菠蘿和香蕉等經(jīng)濟作物獲得成功。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:

(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，方便運輸和儲藏；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:

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:篩選對人們有利突變體,進而培育新品種第37頁，共44頁，2023年，2月20日，星期五三、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1.細胞產(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)下列實例中能體現(xiàn)細胞全能性的是A用懸浮培養(yǎng)的胡蘿卜單個細胞也培養(yǎng)出了可育的植株B植物用種子進行繁殖后代C馬鈴薯用塊莖繁殖D用煙草組織培養(yǎng)的單個組織培養(yǎng)出了可育的完整植株ADC2.關(guān)于細胞分化的敘述，下列哪一項是錯誤的A、細胞分化是一種持久性的變化，它發(fā)生在生物體的整個生命進程中B、細胞分化在胚胎時期達到最大限度C、隨著細胞分化的進行，細胞中的遺傳物質(zhì)種類會發(fā)生變化D、高度分化的動物細胞的細胞核保持著全能性課堂練習第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相對性狀獨立遺傳。據(jù)圖分析，不正確的是