植物細胞工程整理

專題２《細胞工程》細胞工程

原理和方法（）生物學(xué)和（）生物學(xué)操作水平（）水平或（）水平目的按照人的意愿來改變細胞內(nèi)的（）或獲得（）分類（）細胞工程和（）細胞工程細胞分子細胞細胞器遺傳物質(zhì)細胞產(chǎn)品動物植物細胞工程應(yīng)用的原理和方法研究的水平研究的目的細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)細胞整體水平或細胞器水平按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品概念分類植物細胞工程動物細胞工程前者是細胞水平或細胞器水平上生物技術(shù),后者是分子水平上的生物技術(shù)克隆多莉羊技術(shù)是

水平上的技術(shù)，培育抗蟲棉是

水平上的技術(shù)。細胞工程與基因工程相比：細胞分子思考:如何把某種植物的一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株?植物組織培養(yǎng)利用菊花花瓣微型繁殖培養(yǎng)的菊花探究：1、為什么已分化的植物組織或細胞能培養(yǎng)成完整植物體？

植物細胞具有全能性。2、什么是細胞的全能性？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，也就是說，每個生物細胞都具有全能性的特點。植物組織培養(yǎng)的原理：在特定的時間和空間條件下，基因選擇性的表達的結(jié)果。生物的每一個細胞都有本物種的全套遺傳物質(zhì)4、生物體內(nèi)的細胞為什么沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成不同的組織器官？3、已分化的細胞為什么具有發(fā)育成完整個體的潛能？6.細胞表現(xiàn)全能性的條件有哪些？離體、營養(yǎng)物質(zhì)、激素及其它適宜條件。5、大小：

受精卵生殖細胞體細胞＞＞2）

植物細胞＞動物細胞

3）

1）受精卵的全能性最高

4）分化程度低的細胞＞分化程度高的細胞

植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細胞，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。植物的組織培養(yǎng)概念2、過程離體植物組織、器官、細胞（外植體）脫分化愈傷組織再分化胚狀體、從芽（幼根、幼芽）植株3、原理：植物細胞的全能性脫分化實質(zhì)：使細胞恢復(fù)分裂能力再分化實質(zhì)：基因選擇性表達實驗：胡蘿卜的組織培養(yǎng)4、植物組織培養(yǎng)的條件①離體②無菌無毒③有營養(yǎng)物質(zhì)④激素⑤環(huán)境條件適宜避免微生物的污染（雜菌爭奪營養(yǎng)、產(chǎn)生有害的物質(zhì)）分裂能力強，易誘導(dǎo)形成愈傷組織固體培養(yǎng)基：無機營養(yǎng)成分（水、無機鹽等）、有機營養(yǎng)成分（氨基酸、糖類）、激素（生長素、細胞分裂素）、瓊脂脫分化再分化（見光：誘導(dǎo)形成葉綠素，制造有機物）植物組織培養(yǎng)的過程植物體離體的植物器官組織或細胞(外植體)愈傷組織脫分化再分化幼根和幼芽（胚狀體、叢芽）（排列疏松、高度液泡化、無定形狀態(tài)的薄壁細胞）（避光）（見光）5、植物組織培養(yǎng)的繁殖方式：無性繁殖（體細胞）6、植物組織培養(yǎng)的優(yōu)點：保持優(yōu)良性狀，繁殖速度快強調(diào)幾個概念：（1）愈傷組織特點：

排列疏松、高度液泡化、無定形狀態(tài)的有分生能力的薄壁細胞（2）脫分化：是讓已經(jīng)分化的細胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化的細胞的過程。（3）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。使用順序?qū)嶒灲Y(jié)果先使用生長素，后使用細胞分裂素有利于細胞分裂，但細胞不分化先使用細胞分裂素，后使用生長素細胞既分裂又分化同時使用分化頻率提高以上關(guān)系可簡記為：先“生”，分裂不分化；后“生”分裂又分化；同“使”分化頻率高生長素/細胞分裂素的比值作用效果比值高時促進根的分化、抑制芽的形成比值低時促進芽的分化、抑制根的形成比值適中促進愈傷組織的形成以上關(guān)系可簡記為：“高根低芽中愈傷”課堂小結(jié)一、細胞全能性1、概念2、原因3、全能性大小比較4、全能性表達所需條件二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1、概念2、過程3、原理4、培養(yǎng)基成分5、培養(yǎng)條件6、生殖方式7、優(yōu)點1.下列屬于組織培養(yǎng)的是：A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株B.芽發(fā)育成枝條C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)D.未受精的卵發(fā)育成雄蜂A2.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，下列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C3.要將胡蘿卜韌皮部細胞培養(yǎng)成完整植株，不需要（）A.具有完整細胞核的細胞B.離體狀態(tài)C.導(dǎo)入外源基因D.一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素C4、有關(guān)全能性的表述中，不正確的是Ａ．受精卵在自然條件下能使后代細胞形成完整個體，因此全能性最高Ｂ．生物體內(nèi)細胞由于分化全能性不能表達Ｃ．卵細胞和受精卵一樣，細胞未分化，全能性很高Ｄ．在一定條件下,植物細胞離體培養(yǎng)能表現(xiàn)出全能性C5、若用“①②③④”表示植物組織培養(yǎng)的過程。請回答：

（1）①表示

，能被培養(yǎng)成為④的根本原因是（2）②表示脫分化再分化離體的植物器官、組織或細胞植物細胞具有全能性愈傷組織番茄與馬鈴薯同屬茄科植物，但不是同屬植物。番茄的果實和馬鈴薯的塊莖是我們經(jīng)常食用的蔬菜。馬鈴薯塊莖生長在土壤中。

人們曾經(jīng)有這樣一個幻想：讓一株植株地上部分結(jié)番茄，地下部分長土豆。這個幻想可能實現(xiàn)嗎？一個夢想?因為不同種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的。于是，科學(xué)家試圖用這兩種植物的體細胞進行雜交，來實現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。二、植物體細胞雜交技術(shù)這幅番茄—馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實現(xiàn)嗎？為什么？理想圖植物細胞工程基本技術(shù)之二：植物體細胞雜交技術(shù)(細胞融合的標(biāo)志)脫分化再分化雜種植株融合的原生質(zhì)體AB再生出細胞壁脫分化愈傷組織再分化1、過程植物細胞的融合植物組織培養(yǎng)植物細胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體A雜種細胞AB去壁去壁人工誘導(dǎo)方法？促進融合的方法？融合完成的標(biāo)志植物細胞B二、植物體細胞雜交技術(shù)2、原理：細胞膜的流動性、植物細胞全能性高爾基體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3、概念將不同種的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術(shù)。4、意義在克服不同種生物遠緣雜交的障礙上，取得了巨大的突破，從而擴大了可用于雜交的親本組合。5.未能解決的問題：未能讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀。6.為什么“番茄—馬鈴薯”超級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？

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，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，所以雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯。白菜甘藍白菜－甘藍“白菜－甘藍”同普通白菜相比，具有生長期短、耐熱性強和易于貯藏等優(yōu)點。分析討論：1、兩兩融合的細胞有幾種？為什么？2、如何證明再生細胞壁？3、植物體細胞體細胞雜交過程中是否遵循孟德爾的遺傳定律？4、番茄為二倍體，馬鈴薯是四倍體。那么雜種植株是幾倍體？三種因為細胞融合是隨機的，且融合率達不到100%，植物細胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗不遵循因為無減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的過程，只是原有體細胞內(nèi)遺傳物質(zhì)的融合，而非有性生殖。六倍體歸納小結(jié)植物體細胞雜交技術(shù)1、概念2、原理3、過程4、意義比較植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交技術(shù)所屬范疇原理步驟意義聯(lián)系無性繁殖細胞全能性①脫分化②再分化保持優(yōu)良性狀繁殖速度快、大規(guī)模生產(chǎn)提高經(jīng)濟效益雜交技術(shù)應(yīng)用了組織培養(yǎng)克服不同種生物遠緣雜交的障礙①去除細胞壁②融合形成雜種細胞③組織培養(yǎng)膜流動性細胞全能性無性生殖8.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。1、不能人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法是（）A、振動B、電刺激C、PEG試劑D、重壓2、植物細胞融合完成的標(biāo)志的是（）A、產(chǎn)生新的細胞壁B、細胞膜發(fā)生融合C、細胞質(zhì)發(fā)生融合D、細胞核發(fā)生融合AD自我評價2.1.2植物細胞工程的實際應(yīng)用一、植物繁殖的新途徑1.微型繁殖

(1)微型繁殖技術(shù):(2)特點:保持優(yōu)良品種的遺傳特性;高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖.快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù).（2）思考：組培先獲得脫毒苗，從而獲得抗毒苗嗎？不能是獲得無毒苗一、植物繁殖的新途徑（3）人工種皮（透水性、透氣性）胚狀體（相當(dāng)于天然種子的胚）人工胚乳（含有營養(yǎng)成分、抗生素、有益菌、植物生長調(diào)節(jié)及等）人工種子的優(yōu)點：后代無性狀分離；不受氣候、季節(jié)和地域限制；方便運輸和儲存。一、植物繁殖的新途徑二、（1）花藥離體培養(yǎng)單倍體幼苗雜種植株人工誘導(dǎo)染色體加倍優(yōu)點：原理：染色體變異、植物細胞的全能性明顯縮短育種年限；后代為純合子能穩(wěn)定遺傳。親本DDTT×ddtt→ddTT

即：取F1(DdTt)的花粉單倍體育種的過程：花藥離體培養(yǎng)單倍體植株幼苗用秋水仙素處理單倍體幼苗DTDtdTdtDTDtdTdt染色體數(shù)目加倍(得到二倍體純系)DDTTDDttddTTddttddTT自交種子萌發(fā)發(fā)育新植株（新品種）2年時間

雜交育種誘變育種

多倍體育種單倍體育種處理

原理

優(yōu)點

缺點雜交-自交-選優(yōu)-自交輻射、射線化學(xué)藥劑秋水仙素花藥離體培養(yǎng)基因重組基因突變?nèi)旧w變異可以集中兩個親本的優(yōu)良性狀育種年限縮短，改良某些性狀果大，莖稈粗，營養(yǎng)物豐富明顯縮短育種年限時間長有利不多，需大量處理發(fā)育遲，結(jié)實低高度不育，弱小

下列表示某種農(nóng)作物①和②兩種品種分別培育出④⑤⑥三種品種,根據(jù)上述過程,回答下列問題:Ⅳ①AABB②aabb③AaBb④Ab⑥AAaaBBbb⑤AAbbⅠⅡⅢⅤ⑴用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ稱為_______,方法Ⅱ稱為

_________,由Ⅰ和Ⅱ培育⑤所依據(jù)的原理是________.⑵用③培育出④的常用方法Ⅲ是_____________,由④培育成⑤的過程中用化學(xué)藥劑_________處理④的幼苗,方法Ⅲ和Ⅴ合稱為_______育種.其優(yōu)點是___________________.⑶由③培育出⑥的常用方法是_______________,形成的⑥

叫____________。依據(jù)的原理是____________。雜交自交基因重組花藥離體培養(yǎng)秋水仙素單倍體明顯縮短育種年限用秋水仙素處理多倍體(四倍體)染色體變異（2）原理：處理對象：基因突變、植物細胞的全能性愈傷組織三、從愈傷組織處獲?。喝藚⒃磉案煞刍蜃喜菟貜挠鷤M織處獲得人參皂甙干粉或紫草素液體培養(yǎng)植物細胞工程一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)概念、原理、過程二、植物體細胞雜交技術(shù)概念、原理、過程、意義三、植物細胞工程的實際應(yīng)用（一）、植物繁殖的新途徑1、微型繁殖2、作物脫毒3、人工種子（二）、作物新品種的培育1.單倍體育種2.突變體的利用（三）、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

本節(jié)小結(jié)所采用技術(shù)的理論