2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)2016

專題二

細(xì)胞工程2.1植物細(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)胞工程更深層次發(fā)展的序幕!

細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過

或細(xì)胞器水平上的操作，按照人們的意愿來改變細(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)胞工程研究水平細(xì)胞水平原理方法研究目的前者是細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上生物技術(shù),后者是分子水平上的生物技術(shù)?？寺《嗬蜓蚣夹g(shù)是

水平上的技術(shù)，培育抗蟲棉是

水平上的技術(shù)。細(xì)胞工程與基因工程相比：細(xì)胞分子思考:？科技探索之路1902年，哈伯蘭特提出了的理論。1937年，懷特用煙草莖段形成層作材料，在試管中培養(yǎng)出了煙草植株。1958年，斯圖爾德利用胡蘿卜的組織培養(yǎng)再次證明了

1965年，沃索在一定培養(yǎng)基上由煙草的單細(xì)胞得到再生植株。1970年，斯圖爾德用懸浮的單個細(xì)胞也培養(yǎng)出了可育的新植株，進(jìn)一步證明了。20世紀(jì)70年代以植物細(xì)胞克隆為代表的細(xì)胞工程誕生。

細(xì)胞全能性植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞的全能性1970年，哈里森用一滴淋巴液成功培養(yǎng)了蝌蚪的神經(jīng)元，證明了動物組織體外培養(yǎng)的可行性，并首創(chuàng)了20世紀(jì)60年代初，童第周開展魚類的工作，他還通過把黑斑蛙紅細(xì)胞的核轉(zhuǎn)移到同種生物的去核卵中，得到發(fā)育正常的蝌蚪。1975年，米爾斯和科勒用產(chǎn)生抗體的單個細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞雜交，創(chuàng)立了。1996年7月，世界第一只克隆羊多莉在英國誕生。2001年11月3日，我國首例體細(xì)胞克隆?？悼翟谏綎|萊陽農(nóng)學(xué)院動物胚胎工程中心試驗(yàn)場降生。科技探索之路動物體外組織培養(yǎng)法細(xì)胞核移植單克隆抗體技術(shù)2.1植物細(xì)胞工程§2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物組織培養(yǎng)一、細(xì)胞的全能性1．什么是細(xì)胞的全能性？2．為什么細(xì)胞具有全能性？3．生物體內(nèi)的細(xì)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？

生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整個體的潛能的特性。

每一個細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因

在生物體內(nèi)，在特定的時間和空間條件下，由于基因的選擇性表達(dá)，細(xì)胞不能表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織器官。

4、差異（試比較生殖細(xì)胞、受精卵、體細(xì)胞的全能性）（1）受精卵的全能性﹥生殖細(xì)胞﹥體細(xì)胞

(未分化細(xì)胞)

一、細(xì)胞的全能性（2）植物細(xì)胞＞動物細(xì)胞

（3）分化程度低的細(xì)胞＞分化程度高的細(xì)胞

怎樣才能由一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株,應(yīng)該如何操作?請同學(xué)們閱讀P34實(shí)驗(yàn)完成P35討論題。超凈工作臺接種箱高壓蒸汽滅菌鍋－濕熱滅菌酒精燈－干熱滅菌接種工具滅菌是用物理或化學(xué)的方法來殺死或除去物品上或環(huán)境中的所有微生物。消毒是用物理或化學(xué)的方法殺死物體上絕大部分微生物。消毒實(shí)際上是部分滅菌。滅菌與消毒植物組織培養(yǎng)操作中需要滅菌或消毒的物品有：滅菌：消毒：錐形瓶、培養(yǎng)基、燒杯、培養(yǎng)皿、解剖刀、鑷子工作臺、手、外植體、培養(yǎng)皿(瓷磚)實(shí)驗(yàn)胡蘿卜的組織培養(yǎng)技術(shù)原理：植物根、莖、葉一般都具有全能性，在一定的營養(yǎng)和激素等條件下，可以形成,將愈傷組織轉(zhuǎn)接到含有不同激素成分的培養(yǎng)基上，就可以誘導(dǎo)其生成胚狀體或叢芽，進(jìn)而發(fā)育成完整的小植株。證明：分化的植物細(xì)胞，仍具有形成完整植株所需要的。

愈傷組織再分化全部基因脫分化切取形成層無菌接種誘導(dǎo)愈傷組織的形成試管苗的形成培養(yǎng)室移栽脫分化再分化離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織根、芽植物體外植體脫分化（去分化）植物激素：細(xì)胞分裂素、生長素再分化2、過程

離體的植物器官、組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時間以后，通過細(xì)胞分裂，形成一種高度液泡化、無定形狀態(tài)薄壁細(xì)胞組成的排列疏松無規(guī)則的組織。無葉綠體,不進(jìn)行光合作用(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？

防止雜菌污染，因?yàn)殡s菌生長快，會和培養(yǎng)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)致培養(yǎng)物迅速死亡。討論(2)在本實(shí)驗(yàn)中，切取胡蘿卜塊根時強(qiáng)調(diào)要切取含有形成層部分，原因是這部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），是否也能培養(yǎng)成小植株？能。可以培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難。1、概念：

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。2、理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞的全能性3、過程：

外植體

愈傷組織根、芽植物體二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)再分化脫分化也叫：外植體如：莖尖、根尖

適宜的溫度、PH值、養(yǎng)料、激素、充足氧氣條件5、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。條件：①適宜溫度、避光、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）6、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。（需光）

具分裂、分化能力結(jié)果無細(xì)胞分裂、分化能力三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)不能存在生殖隔離嘗試用這兩種植物的體細(xì)胞進(jìn)行雜交這幅番茄—馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？1．你認(rèn)為兩個來自不同植物的體細(xì)胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？請思考：去細(xì)胞壁酶解法2．有沒有一種溫和的去壁方法呢？原生質(zhì)體番茄細(xì)胞原生質(zhì)體融合再生出細(xì)胞壁雜種細(xì)胞脫分化愈傷組織雜種植株再分化1、過程：馬鈴薯細(xì)胞標(biāo)志：成功融合人工誘導(dǎo)去壁植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞的融合雜種植株融合的原生質(zhì)體AB再生出細(xì)胞壁脫分化愈傷組織再分化植物細(xì)胞的融合植物組織培養(yǎng)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)融合的方法？融合完成的標(biāo)志植物細(xì)胞B（1）、去壁的常用方法：酶解法（纖維素酶、果膠酶等）

（2）、原生質(zhì)體融合方法：物理法：離心、振動、電刺激等化學(xué)法：聚乙二醇（PEG）1、過程：利用電激發(fā)將野生馬鈴薯與栽培馬鈴薯進(jìn)行細(xì)胞融合2、概念：將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。4、優(yōu)勢：（與有性雜交方法比較）克服植物遠(yuǎn)緣雜交不親和性主要：原生質(zhì)體融合結(jié)果3、原理：

細(xì)胞膜的流動性和細(xì)胞全能性如馬、驢之間白菜甘藍(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(qiáng)和易于貯藏等優(yōu)點(diǎn)。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？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，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)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)。5、未解決問題：比較植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)所屬范疇原理步驟意義聯(lián)系無性繁殖細(xì)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(jì)效益雜交技術(shù)應(yīng)用了組織培養(yǎng)克服不同種生物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙①去除細(xì)胞壁②融合形成雜種細(xì)胞③組織培養(yǎng)膜流動性細(xì)胞全能性染色體變異、基因重組1、植物體細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是A．產(chǎn)生新的細(xì)胞壁B．細(xì)胞膜發(fā)生融合C．細(xì)胞質(zhì)發(fā)生融合D．細(xì)胞核發(fā)生融合A2、用不同種植物的兩個體細(xì)胞融合成一個雜種細(xì)胞的過程。該過程是指A.不同植物的精子和卵細(xì)胞的融合B.不同植物的原生質(zhì)體的融合C．完整的兩個體細(xì)胞的融合D.植物花粉細(xì)胞的兩兩融合B鞏固練習(xí)3、右圖為植物體細(xì)胞雜交過程示意圖。據(jù)圖回答：1）步驟①是________________________________最常用的方法是_________。2）步驟②一般常用的化學(xué)試劑是________目的是_____________。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___________，其中步驟④相

當(dāng)于_____，步驟⑤相當(dāng)于_____。

去掉細(xì)胞壁分離出有酶解法聚乙二醇（PEG）誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合脫分化再分化植物組織培養(yǎng)活力的原生質(zhì)體異想天開植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用繁殖植物的新途徑微型育種作物脫毒人工種子育種新方法單倍體育種誘導(dǎo)突變體細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)概念：應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)，快速繁殖植物（也叫快速繁殖技術(shù)）原理：植物細(xì)胞的全能性優(yōu)點(diǎn)：繁殖率高，可大批量生產(chǎn)取材少培養(yǎng)周期短保持優(yōu)良性狀微型繁殖作物脫毒病毒在作物體內(nèi)逐年積累，會導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差分生區(qū)附近（莖尖、根尖）的病毒極少，甚至沒有采用莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)人工種子結(jié)構(gòu)：人工薄膜+胚狀體（不定芽、頂芽、腋芽）優(yōu)點(diǎn)：不受氣候、季節(jié)、地域的限制保留優(yōu)良性狀時間短，占地少技術(shù)：組織培養(yǎng)原理：細(xì)胞全能性養(yǎng)分、無機(jī)鹽、有機(jī)碳源、農(nóng)藥、抗生素、