2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)課件-高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修322

第2章

細(xì)胞工程概念：

應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法，通過(guò)細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平上的操作，有目的地獲取特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。分類：（1）依據(jù)操作對(duì)象：植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程（2）依據(jù)操作技術(shù)：植物組織培養(yǎng)技術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、細(xì)胞融合技術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)等?？萍继剿髦饭m特提出細(xì)胞全能性的理論，但相關(guān)實(shí)驗(yàn)嘗試沒(méi)有成功。斯圖爾德等發(fā)現(xiàn)胡蘿卜的體細(xì)胞可以分化為胚，為細(xì)胞全能性理論提供了強(qiáng)有力的支持?？平鹩谜婢睦w維素酶分解番茄根的細(xì)胞壁，成功獲得了原生質(zhì)體。古哈等在培養(yǎng)毛曼陀羅的花藥時(shí)，首次得到了由花藥中的花粉粒發(fā)育而來(lái)的胚?？柹T導(dǎo)煙草種間原生質(zhì)體融合，獲得了第一株體細(xì)胞種間雜種植株。土壤農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒被發(fā)現(xiàn)。之后，該質(zhì)粒應(yīng)用于植物分子生物學(xué)領(lǐng)域，促進(jìn)了植物細(xì)胞工程與分子生物學(xué)技術(shù)的緊密結(jié)合。植物細(xì)胞工程的發(fā)展歷程1902年1958年1960年1964年1971年1974年玉米種子萌發(fā)多肉進(jìn)行葉插繁殖植物通常是通過(guò)播種或扦插實(shí)現(xiàn)繁殖的。細(xì)胞具有全能性：細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能。細(xì)胞含有該物種生長(zhǎng)發(fā)育所特有的全套遺傳物質(zhì)。原因分化程度越高，全能性越低。如：受精卵>胚胎干細(xì)胞>生殖細(xì)胞(精細(xì)胞、卵細(xì)胞)>體細(xì)胞全能性的高低生物體生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中并不是所有細(xì)胞都表現(xiàn)出全能性，在特定的時(shí)間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會(huì)選擇性表達(dá)。胡蘿卜的植物組織培養(yǎng)一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.概念：在無(wú)菌和人工控制的條件下，將離體的植物器官、組織或細(xì)胞等，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，最終形成完整植株的技術(shù)。植物細(xì)胞工程的最基本技術(shù)外植體接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根移栽成活脫分化再分化脫分化：已分化細(xì)胞，失去其特有結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞的過(guò)程。遮光愈傷組織：細(xì)胞排列疏松且無(wú)規(guī)則、高度液泡化、不定形的薄壁組織團(tuán)塊。再分化：愈傷組織在培養(yǎng)過(guò)程中重新分化根或芽等器官的過(guò)程。光照（誘導(dǎo)葉綠素的合成）無(wú)性生殖2.生殖方式：3.原理：細(xì)胞具有全能性P116·附錄1：植物組織培養(yǎng)常用的培養(yǎng)基配方

⑴培養(yǎng)基名稱：

；⑵物理性質(zhì)：

；⑶碳源：

。無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分(水和無(wú)機(jī)鹽)、有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分(蔗糖、氨基酸、維生素等)、特定濃度和比例的激素(主要是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素)。作用：作為碳源，提供能量，調(diào)節(jié)滲透壓MS培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基蔗糖P35【探究˙實(shí)踐】第1段生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素。它們的濃度、比例都會(huì)影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。生長(zhǎng)素用量/細(xì)胞分裂素用量結(jié)果比值≈1比值＞1比值＜1促進(jìn)根的分化促進(jìn)芽的分化促進(jìn)愈傷組織的形成巧記：高根低芽中愈傷探究·實(shí)踐菊花的組織培養(yǎng)4.實(shí)驗(yàn)步驟消毒①用酒精擦拭雙手和超凈工作臺(tái)面。②流水沖洗外植體(幼嫩的莖段)→酒精消毒30s→無(wú)菌水清洗2-3次→次氯酸鈉溶液處理30min→無(wú)菌水清洗2-3次取材用無(wú)菌濾紙吸去表面水分，將外植體切成0.5-1cm長(zhǎng)的小段。接種在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3-1/2插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中。（注意外植體的方向）培養(yǎng)①脫分化（避光）；②再分化（光照）將生長(zhǎng)良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生芽培養(yǎng)基上出芽后，再將其轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基上。移栽①試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長(zhǎng)幾日。②移植到消過(guò)毒珍珠巖等環(huán)境中，待其長(zhǎng)壯后再移栽入土。探究·實(shí)踐菊花的組織培養(yǎng)西紅柿土豆×【思考】通過(guò)有性雜交能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？不能，不同種物種間存在生殖隔離?！舅伎肌咳绾谓鉀Q？植物體細(xì)胞雜交技術(shù)將不同來(lái)源的植物細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新植物體的技術(shù)。閱讀課文36-38頁(yè)，圖2-4，思考：（1）兩個(gè)來(lái)自不同植物的體細(xì)胞融合在一起，遇到的第一個(gè)障礙是什么？（2）怎樣通過(guò)比較溫和的方法去掉細(xì)胞壁？（3）怎樣誘導(dǎo)兩個(gè)原生質(zhì)體的融合？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)生融合形成了雜種細(xì)胞，下一步如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)①①

②③④⑤⑥植物體細(xì)胞雜交技術(shù)雜種細(xì)胞再生出新的細(xì)胞壁去除細(xì)胞壁誘導(dǎo)融合細(xì)胞壁再生脫分化再分化移栽雜種植株植物組織培養(yǎng)原生質(zhì)體融合（植物細(xì)胞的全能性）（細(xì)胞膜的流動(dòng)性）物理法：化學(xué)法：電激法、離心法、振蕩法等聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+—高pH融合法等。植物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志植物體細(xì)胞雜交技術(shù)完成的標(biāo)志去除細(xì)胞壁酶解法：纖維素酶、果膠酶原理：1.技術(shù)流程：二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)區(qū)分原生質(zhì)體與原生質(zhì)層原生質(zhì)體：指植物細(xì)胞去除細(xì)胞壁后剩余的部分，包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核。原生質(zhì)層原生質(zhì)層：成熟植物細(xì)胞的細(xì)胞膜、液泡膜和介于二者間的細(xì)胞質(zhì)，包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、液泡膜（不包括細(xì)胞液和細(xì)胞核）【注意】質(zhì)壁分離的“質(zhì)”指的是原生質(zhì)層。二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)2.概念：3.原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性和植物細(xì)胞的全能性4.基礎(chǔ)技術(shù)：5.變異類型：6.成功標(biāo)志：7.優(yōu)點(diǎn)：植物組織培養(yǎng)獲得雜種植株打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，培育植物新品種等染色體數(shù)目的變異植物體細(xì)胞雜交是指將不同來(lái)源的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新植物體的技術(shù)。白菜-甘藍(lán)二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)需要進(jìn)一步篩選融合后，培養(yǎng)基中有幾種類型的細(xì)胞？高爾基體504雜種細(xì)胞染色體數(shù)為？

此過(guò)程中起主要作用的細(xì)胞器是？雜種細(xì)胞染色體組數(shù)為？從雜種植株的染色體組成上看屬于何種變異？染色體數(shù)目變異①未融合的細(xì)胞：A、B②兩兩融合的細(xì)胞：AA、BB、AB

③多細(xì)胞融合體A為2a=20

B為2b=30原生質(zhì)體融合二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)主要原因：

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(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。p38為什么“番茄—馬鈴薯”超級(jí)雜種植株沒(méi)有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯？項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交原理過(guò)程結(jié)果意義植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)比較植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞膜的流動(dòng)性植物細(xì)胞的全能性完整植株雜種植株繁殖速度快、不受自然生長(zhǎng)季節(jié)限制打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測(cè)1.下圖是利用甲、乙兩種植物的各自優(yōu)勢(shì)，通過(guò)植物細(xì)胞工程技術(shù)培育高產(chǎn)、耐鹽的雜種植株的實(shí)驗(yàn)流程圖。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A.進(jìn)行a處理時(shí)能用胰蛋白酶B.b是誘導(dǎo)融合后得到的雜種細(xì)胞C.c是培養(yǎng)后得到的具有耐鹽性狀的幼芽D.進(jìn)行d選擇時(shí)要將植株種在高鹽環(huán)境中A2.科學(xué)家在制備原生質(zhì)體時(shí)，有時(shí)使用蝸牛消化道提取液來(lái)降解植物細(xì)胞的細(xì)胞壁。據(jù)此分析，蝸牛消化道提取液中可能含有什么成分?纖維素酶和果膠酶

"番茄—馬鈴薯"沒(méi)有像人們預(yù)想的那樣地上結(jié)番茄、地下長(zhǎng)馬鈴薯，主要原因是∶生物體內(nèi)基因的表達(dá)不是孤