植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)用

專題2細(xì)胞工程1996年7月5日,世界上第一只體細(xì)胞克隆動物-----克隆羊多利誕生于英國,標(biāo)志著一種新的生物技術(shù)---動物體細(xì)胞克隆技術(shù)面世,也揭開細(xì)胞工程更深層次開展的序幕!細(xì)胞工程是指運用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，經(jīng)過細(xì)胞程度或細(xì)胞器程度上的操作，按照人們的志愿來改動細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。什么叫細(xì)胞工程？按操作對象分植物細(xì)胞工程動物細(xì)胞工程運用的原理和方法研討的程度研討的目的細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)細(xì)胞程度或細(xì)胞器程度按照人們的志愿來改動細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品了解概念：前者是細(xì)胞程度或細(xì)胞器程度上生物技術(shù),后者是分子程度上的生物技術(shù)。克隆多莉羊技術(shù)是程度上的技術(shù)，培育抗蟲棉是程度上的技術(shù)。細(xì)胞工程與基因工程相比：細(xì)胞分子思索:2.1植物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程技術(shù)常用的技術(shù)手段：植物組織培育植物體細(xì)胞雜交2.1.1植物細(xì)胞工程的根本技術(shù)植物組織培育一、植物組織培育離體的器官、組織或細(xì)胞脫分化〔又叫去分化〕愈傷組織再分化胚狀體植物體2、植物組織培育技術(shù)的實際根底：植物細(xì)胞具有全能性1、過程〔用關(guān)鍵詞、箭頭表示過程〕〔1〕細(xì)胞的全能性①定義：生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞發(fā)育成完好個體的潛能的特性。②原理：生物體的每一個細(xì)胞都包含有該物種的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完好個體所必需的全部基因.受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞；植物細(xì)胞>動物細(xì)胞具繼續(xù)分裂才干的細(xì)胞>不分裂的細(xì)胞分化程度低的細(xì)胞>分化程度高的細(xì)胞胚胎干細(xì)胞>其他干細(xì)胞>體細(xì)胞③大小：④生物體內(nèi)細(xì)胞并沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織器官的緣由基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果⑤植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件：離體、無菌一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素適宜的溫度、pH等外界條件獲取外植體無菌接種誘導(dǎo)愈傷組織的構(gòu)成試管苗的構(gòu)成擴(kuò)展培育移栽脫分化再分化實驗：胡蘿卜的組織培育(1)在組織培育實驗中，為什么要強調(diào)所用器械的滅菌和實驗人員的無菌操作？防止雜菌污染，由于雜菌生長快，會和培育物爭奪營養(yǎng)。雜菌生長過程中會產(chǎn)生有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培育物迅速死亡。協(xié)作學(xué)習(xí)(2)在本實驗中，切取胡蘿卜塊根時強調(diào)要切取含有構(gòu)成層部分，緣由是這部分容易誘導(dǎo)構(gòu)成愈傷組織。請思索一下，胡蘿卜的其他部分〔如莖、葉、花〕，能否也能培育成小植株，他能用實驗的方法進(jìn)展驗證嗎？胡蘿卜的其他部分〔如莖、葉、花〕也能培育再生構(gòu)成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難。根據(jù)學(xué)過的知識和實驗過程思索回答：2、決議植物脫分化、再分化的關(guān)鍵要素是什么？植物激素的種類和比例1、離體的器官、組織或細(xì)胞，假設(shè)不進(jìn)展脫分化處置能否培育成完好的植物體？不能，由于細(xì)胞曾經(jīng)分化，失去了分裂才干。不進(jìn)展脫分化處置就不能構(gòu)成愈傷組織生長素：細(xì)胞分裂素的比例大于1----促進(jìn)根構(gòu)成小于1-----促進(jìn)芽的構(gòu)成等于1-----愈傷組織不分化3、為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過程中應(yīng)避光培育？在有光時，往往容易構(gòu)成維管組織，而不易構(gòu)成愈傷組織?！驳俜只瘯r需求光，光能使細(xì)胞內(nèi)構(gòu)成葉綠體、葉綠素，進(jìn)展光協(xié)作用〕應(yīng)該掌握的幾個概念：1愈傷組織：離體的植物器官、組織或細(xì)胞，在培育一段時間以后，經(jīng)過細(xì)胞分裂，構(gòu)成一種a高度液泡化、b無定外形狀薄壁細(xì)胞組成的c陳列疏松無規(guī)那么的組織。2、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。脫分化的本質(zhì)和結(jié)果分別是什么？本質(zhì)是恢復(fù)細(xì)胞的全能性過程。結(jié)果是構(gòu)成愈傷組織。3、植物細(xì)胞的再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培育過程中重新分化根或芽等器官的過程。小結(jié)：植物組織培育的過程外植體愈傷組織根、芽植物體脫分化再分化〔離體的,已分化組織或細(xì)胞〕〔未分化〕〔分化〕條件？優(yōu)點？特點？繁衍速度快不受季節(jié)限制工廠化消費幼苗無毒堅持優(yōu)良性狀①適宜溫度、光照、pH和無菌環(huán)境。②無機(jī)物、有機(jī)物和植物激素〔生長素，細(xì)胞分裂素等〕無定外形狀薄壁細(xì)胞高度液泡化陳列疏松、無規(guī)那么無葉綠體,不進(jìn)展光協(xié)作用植物組織培育的概念：植物組織培育就是在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞，培育在人工配制的培育基上，給予適宜的培育條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終構(gòu)成完好的植株。二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)：由于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能夠做到這一點的。于是，這些科學(xué)家試圖用這兩種植物的體細(xì)胞進(jìn)展雜交，來實現(xiàn)這一愉快的想象。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？“Potamato〞1．他以為兩個來自不同植物的體細(xì)胞完成交融，遇到的第一個妨礙是什么？2．有沒有一種溫暖的去壁方法呢？3．為什么兩個原生質(zhì)體能發(fā)生交融，這與細(xì)胞膜的什么特性有關(guān)？4．如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？請思索：1、過程：雜種植株交融的原生質(zhì)體AB再生出細(xì)胞壁脫分化愈傷組織再分化植物細(xì)胞的交融植物組織培育植物細(xì)胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體A雜種細(xì)胞AB去壁去壁人工誘導(dǎo)方法？促進(jìn)交融的方法？交融完成的標(biāo)志植物細(xì)胞B植物體細(xì)胞雜交去壁的常用方法：酶解法〔纖維素酶、果膠酶等〕原生質(zhì)體交融方法：物理法：離心、振動、電刺激等化學(xué)法：聚乙二醇〔PEG〕原生質(zhì)體交融本質(zhì)：原生質(zhì)體交融勝利的標(biāo)志：2、概念：將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下交融成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。3、優(yōu)勢：〔與有性雜交方法比較〕抑制了不同種生物間的生殖隔離妨礙4、未處理的問題：未能讓雜種植物按照人們的需求表現(xiàn)出親代的優(yōu)良。白菜甘藍(lán)白菜－甘藍(lán)“白菜－甘藍(lán)〞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。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？主要緣由是：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)胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)遭到相互關(guān)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。自然界中有一種含有葉綠體的原生動物──眼蟲，闡明植物的細(xì)胞器同樣可以在某些動物細(xì)胞中存活,動物細(xì)胞與植物細(xì)胞之間可以實現(xiàn)雜交嗎？假設(shè)實際上可行，請設(shè)計出詳細(xì)實驗方案。異想天開所采用技術(shù)的實際根底植物細(xì)胞工程通常采用的技術(shù)手段植物組織培育植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞的全能性小結(jié)據(jù)圖回答以下問題：例(1)過程①②是用________________________處置細(xì)胞的細(xì)胞壁，后經(jīng)③過程誘導(dǎo)原生質(zhì)體交融，實踐交融的過程中原生質(zhì)體能夠會構(gòu)成________種交融細(xì)胞(只思索兩個細(xì)胞交融的情況)。④是__________________的過程，與此過程親密相關(guān)的細(xì)胞器是________。(2)在⑤過程培育中，除了提供水分、無機(jī)鹽、糖類、維生素以及氨基酸外，還需求在培育基中參與________________。同時，在培育過程中，除必要的溫度、光照和氧氣等外界條件外，勝利的另一個關(guān)鍵是操作過程中必需保證________。(3)假設(shè)番茄細(xì)胞內(nèi)含A條染色體，馬鈴薯細(xì)胞內(nèi)含B條染色體，將番茄和馬鈴薯采用雜交育種方法培育(假設(shè)能勝利)，得到的后代應(yīng)含________條染色體，還必需用________來處置幼苗，才干得到可育的番茄—馬鈴薯植株，此時體細(xì)胞中含有________條染色體。(4)假設(shè)番茄是二倍體，馬鈴薯是四倍體，那么(3)