選修植物細(xì)胞工程

1、 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(guò)細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上的操作，按照人們的意愿來(lái)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(mén)綜合科學(xué)技術(shù)。什么叫細(xì)胞工程？細(xì)胞工程應(yīng)用的原理和方法研究的水平研究的目的細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平按照人們的意愿來(lái)改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品概念分類植物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程細(xì)胞的全能性有絲分裂受精卵細(xì)胞分化 在個(gè)體發(fā)育中，由一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過(guò)程。一、細(xì)胞分化 細(xì)胞分化是否意味著細(xì)胞中遺傳物質(zhì)的改變？ 遺傳物質(zhì)沒(méi)有改變，不同組織的細(xì)胞共同來(lái)源于受精卵，經(jīng)有絲分裂產(chǎn)生。細(xì)胞

2、分化的實(shí)質(zhì)EDCA BEDCA BEDCA BEDCA B基因 基因的選擇性表達(dá) 紅細(xì)胞 合成血紅蛋白 (不合成肌動(dòng)蛋白)肌細(xì)胞肌動(dòng)蛋白基因開(kāi)啟合成肌動(dòng)蛋白 (不合成血紅蛋白)肌動(dòng)蛋白基因關(guān)閉血紅蛋白基因關(guān)閉血紅蛋白基因開(kāi)啟二、細(xì)胞的全能性1、概念： 是指已分化的細(xì)胞，仍然具有發(fā)育成完整個(gè)體的全能性。2、原因 生物體的每一個(gè)細(xì)胞都有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需的全部基因。3、全能性的程度(2)受精卵的全能性最高 (4)植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞 (1)分化程度低的細(xì)胞分化程度高的細(xì)胞(3)受精卵生殖細(xì)胞（卵細(xì)胞、精子）體細(xì)胞二、細(xì)胞的全能性1、在植物體內(nèi)，葉肉細(xì)胞或者根細(xì)胞的全能性能實(shí)現(xiàn)嗎？若不能，應(yīng)如何實(shí)現(xiàn)

3、？答：不能，由于植物體內(nèi)基因的選擇性表達(dá)。 若想實(shí)現(xiàn)葉肉或者根細(xì)胞的全能性，則應(yīng) 對(duì)其進(jìn)行離體培養(yǎng)。植物組織培養(yǎng)二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)細(xì)胞的全能性離體的植物組織、器官或細(xì)胞愈傷組織一定營(yíng)養(yǎng)條件、激素再分化再分化完整植株胚狀體或叢芽含有不同激素成分的培養(yǎng)基發(fā)育2、植物組織培養(yǎng)的原理1、植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)3、植物組織培養(yǎng)的過(guò)程二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)脫分化： 已經(jīng)分化的細(xì)胞，經(jīng)過(guò)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(xì)胞的過(guò)程。注意：脫分化時(shí)需避光培養(yǎng)。脫分化愈傷組織： 排列疏松、無(wú)規(guī)則，高度液泡化的無(wú)定形狀態(tài)的薄壁組織。愈傷組織愈傷組織再分化： 脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在一定的培養(yǎng)條件下，又可

4、以再分化出根和芽等器官，形成完整的小植株。注意：再分化時(shí)需要光照。再分化取材接種移栽培養(yǎng)細(xì)胞的全能性離體的植物組織、器官或細(xì)胞愈傷組織一定營(yíng)養(yǎng)條件、激素再分化再分化完整植株胚狀體或叢芽含有不同激素成分的培養(yǎng)基發(fā)育2、植物組織培養(yǎng)的原理1、植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)3、植物組織培養(yǎng)的過(guò)程二、植物組織培養(yǎng)技術(shù) 概念P36： 在無(wú)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。外植體如：莖尖、根尖 適宜的溫度、PH值、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素、充足氧氣條件二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1、植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件有哪些？2、在植

5、物組培過(guò)程中，為什么要進(jìn)行一系列的消毒，滅菌，并且要求無(wú)菌操作？3、為什么切取胡蘿卜根的形成層，其他部分也能培養(yǎng)成小植株嗎？答：細(xì)胞離體、一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件。答：避免雜菌在上面迅速繁殖消耗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且有些雜菌產(chǎn)生的有害代謝廢物會(huì)危害培養(yǎng)物的生長(zhǎng)。答：形成層全能性較高，容易誘導(dǎo)成愈傷組織。其他部分如葉、花也能培養(yǎng)成小植株，只是稍微困難些。5、決定植物脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？答：植物激素(生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素），一般：當(dāng)生長(zhǎng)素含量高于細(xì)胞分裂素時(shí)，有利于根的形成； 當(dāng)生長(zhǎng)素含量低于細(xì)胞分裂素時(shí)，有利于芽的形成； 當(dāng)生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素比列適中，促進(jìn)愈傷組織的形 成。不能存在生殖

6、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？四、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1你認(rèn)為兩個(gè)來(lái)自不同植物的體細(xì)胞完成融合，遇到的第一個(gè)障礙是什么？2有沒(méi)有一種溫和的去壁方法呢？請(qǐng)思考：除去細(xì)胞壁酶解法四、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)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1、過(guò)程植物細(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細(xì)胞融合的基礎(chǔ)： 細(xì)胞膜的流動(dòng)性四、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)(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

7、動(dòng)、電刺激等 化學(xué)法：聚乙二醇（PEG） 1、過(guò)程：四、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)利用電激法將野生馬鈴薯與栽培馬鈴薯進(jìn)行細(xì)胞融合四、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)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(shì)：（與有性雜交方法比較） 克服植物遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙 主要：原生質(zhì)體融合3、原理： 細(xì)胞膜的流動(dòng)性和細(xì)胞全能性四、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)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(zhǎng)期短、耐熱性強(qiáng)和易于貯藏等優(yōu)點(diǎn)。四、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)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？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(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)。5、未解決問(wèn)題：四、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)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