植物細(xì)胞工1程

1、專題2 細(xì)胞工程細(xì)胞工程 指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過某種工程學(xué)手段，在細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平上，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)。 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改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品前者是細(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: 根據(jù)細(xì)胞類型的不同，可以把細(xì)胞工程分為植物細(xì)胞工程和動物細(xì)胞工程兩大類。 細(xì)胞工程分類：通常采用的技術(shù)手段有哪些

2、？植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)是什么？一 、植物細(xì)胞工程 植物細(xì)胞工程通常采用的技術(shù)手段 植物組織培養(yǎng) 植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞的全能性所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ) 1. 概念:： 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。 2. 原因： 生物體的每一個細(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，從理論上講，生物體的每一個活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性。 一 植物細(xì)胞的全能性2、原理： 3、差異： （1） 受精卵的全能性最高 （2） 受精卵分化后的細(xì)胞中，體細(xì)胞的全能性比生殖細(xì)胞的低。 4、大小4. 全能性高低： 受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞植物細(xì)胞動物細(xì)胞1.下列植物細(xì)胞全能性最

3、高的是（ ）A.形成層細(xì)胞 B.韌皮部細(xì)胞 C.木質(zhì)部細(xì)胞 D.葉肉細(xì)胞2下列細(xì)胞全能性最高的是（ ）A植物的卵細(xì)胞B植物的精子細(xì)胞C被子植物的受精卵D被子植物的的葉肉細(xì)胞AC 思考討論：為什么體內(nèi)細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織、器官？ 基因在特定空間和時間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果。在個體發(fā)育的不同時期，生物體不同部位的細(xì)胞表達(dá)的基因是不同的，合成的蛋白質(zhì)也不一樣，從而形成了不同的組織和器官。5.細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件體外:在一定條件下表達(dá) 離體（細(xì)胞、組織或器官）、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件3、有關(guān)全能性的表述中，不正確的是（ ） 受精卵在自然條件下能使后代細(xì)胞形成完整個

4、體，因此全能性最高 生物體內(nèi)細(xì)胞由于分化全能性不能表達(dá) 卵細(xì)胞和受精卵一樣，細(xì)胞未分化，全能性很高 植物細(xì)胞離體培養(yǎng)在一定條件下能表現(xiàn)出全能性C趁熱打鐵：4.下列有關(guān)細(xì)胞全能性的含義，正確的是：A、每個生物體內(nèi)的所有細(xì)胞都具有相同的功能 B、生物體內(nèi)的任何一個細(xì)胞可以完成該個體的全部功能 C、生物體的每一個活細(xì)胞都具有發(fā)育成完整個體的潛能 D、 生物體的每個細(xì)胞都經(jīng)過產(chǎn)生、分裂、分化、生長、衰老、死亡的全過程 C 5.在生物體內(nèi)，細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化為不同的組織、器官，是因為： A、細(xì)胞喪失了全能性 B、基因的表達(dá)有選擇性 C、不同的細(xì)胞內(nèi)基因不完全相同 D、在個體發(fā)育的不同時期，細(xì)

5、胞內(nèi)的基因發(fā)生了變化 B 要把一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株, 應(yīng)該如何操作呢? 生姜是藥食兩用的經(jīng)濟(jì)作物，具有栽培容易、產(chǎn)量高、價格高等特點(diǎn)，近年在各地發(fā)展很快。但是生姜在生產(chǎn)上長期采用無性繁殖，容易感染多種病毒病，使生姜品質(zhì)變差，葉子皺縮，生長緩慢，一般減產(chǎn)30%50%。設(shè)計無病毒生姜幼苗的培育方案請你設(shè)計請你設(shè)計 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(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。二、植物組織培養(yǎng)1、概念離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織根、芽植物體外植體脫分化植物激素：細(xì)胞分裂素、生長素再分

6、化2、過程植物組織培養(yǎng)條件： 含有全部營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、一定的溫度、空氣、無菌環(huán)境、適合的PH、適時光照等。脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)，又可以重新分化成根或芽等器官，這個過程叫做再分化。外植體：愈傷組織：脫分化（去分化）：再分化：用于離體培養(yǎng)的植物器官或組織片段。離體的植物器官、組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)了一段時間以后，會通過細(xì)胞分裂，形成一團(tuán)細(xì)胞而形成的組織叫愈傷組織。愈傷組織的細(xì)胞排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。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，稱為植物細(xì)胞的脫分化。植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基定義：含有一定營養(yǎng)成分，供組織培養(yǎng)植物生長的基質(zhì)無機(jī)營養(yǎng)成分

7、：C，H，O大量元素及部分微量元素有機(jī)營養(yǎng)成分 含N物質(zhì)：包括維生素和氨基酸 碳源：2%5%的蔗糖 瓊脂：起支持作用 相關(guān)激素：生長素，細(xì)胞分裂素和赤霉素PH值：5.06.0(1)在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強(qiáng)調(diào)所用器械的滅菌和實驗人員的無菌操作？培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長的各種雜菌不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長的過程中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。 (2)在本實驗中，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。請思考一下，胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實驗的方法進(jìn)行驗證嗎？胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、

8、花）也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難。(3)請根據(jù)上面的實驗過程，概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖。植物材料消毒接種到誘導(dǎo)培養(yǎng)基誘導(dǎo)出愈傷組織可直接誘導(dǎo)分化愈傷組織接種到分化培養(yǎng)基分化出幼苗接種到生根培養(yǎng)基完整植株移栽到大田愈傷組織轉(zhuǎn)接到繼代培養(yǎng)基得到大量的愈傷組織繼代培養(yǎng)基:更換新鮮的培養(yǎng)基來繁殖同種類型的材料試管苗大規(guī)模培養(yǎng)外植體愈傷組織新植株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非洲紫羅蘭的組織培養(yǎng)： 1、為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過程中應(yīng)避光培養(yǎng)？在有光時，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。能力提高2、決定植物脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是

9、什么？植物激素 番茄與馬鈴薯同屬茄科植物，但不是同屬的植物。番茄的果實和馬鈴薯的塊莖是我們經(jīng)常食用的蔬菜。 人們曾經(jīng)有這樣一個夢想：讓一株植株地上部分結(jié)番茄，地下部分長土豆。這個夢想可能實現(xiàn)嗎？一個夢想?二 植物體細(xì)胞雜交1、定義： 用兩個來自不同植物的體細(xì)胞融合成一個雜種細(xì)胞，且把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的方法。 2、優(yōu)勢：（與有性雜交方法比較） 打破了不同種生物間的生殖隔離限制，大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍。 未解決的問題：未能讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良。（1）過程細(xì)胞壁的阻礙要想讓兩個來自不同植物的體細(xì)胞融合在一起，遇到的第一個障礙是什么？ 2有沒有一種溫和的去除細(xì)胞

10、壁的方法？酶解法纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁原生質(zhì)體：植物細(xì)胞去掉細(xì)胞壁以后的部分。原生質(zhì)：細(xì)胞里具有生命活性的物質(zhì)。原生質(zhì)層：細(xì)胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的部分。根據(jù)的原理是:細(xì)胞膜的流動性原生質(zhì)體如何融合的呢？方法:物理 化學(xué):離心.振動.電激聚乙二醇(PEG)作誘導(dǎo)劑成功標(biāo)志是:雜種細(xì)胞產(chǎn)生了新的細(xì)胞壁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（2）植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的意義克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙，培育出自然界中沒有的、具有優(yōu)良品質(zhì)的

11、新品種。成果白菜甘藍(lán)白菜甘藍(lán)1.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？ 馬鈴薯番茄沒有像人們預(yù)想的那樣地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯，主要原因是：生物基因的表達(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)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番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。2.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(xì)胞器同樣可以在某些動物細(xì)胞中存活，請?zhí)接懀簞游锛?xì)胞與植物細(xì)胞之間可以實現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請設(shè)計出具

12、體實驗方案。植物細(xì)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):快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù). (2)特點(diǎn): 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.2.作物脫毒 (1)材料:無病毒的莖尖 (2)脫毒苗:切取莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)獲得 (1)特點(diǎn):后代無形狀分離不受氣候,季節(jié)和地域限制 (2)技術(shù):植物組織培養(yǎng).(3)結(jié)構(gòu):人工薄膜胚狀體或不定芽或頂芽或腋芽.3.神奇的人工種子二、作物新品種的培育1.單倍體育種 (1)方法:花藥的離體培養(yǎng)(2)優(yōu)點(diǎn): 后代穩(wěn)定遺傳,都是純合體;明顯縮短育種年限.2.突變體的利用三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1.種類:蛋白質(zhì),脂

13、肪,糖類,藥物,香料,生物堿等. (1)產(chǎn)生:植物組織培養(yǎng)(2)利用:篩選對人們有利突變體,進(jìn)而培育新品種2.技術(shù):植物的組織培養(yǎng).1、當(dāng)植物細(xì)胞脫離了原來所在植物體的器官或組織而處于離體狀態(tài)時，下列有可能使其表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整的植株的是（ ） A、細(xì)胞分裂素 B、生長素 C、一定的營養(yǎng)物質(zhì) D、以上三者均是 D2、細(xì)胞工程是一門綜合科學(xué)技術(shù)。下列哪項技術(shù)不屬于細(xì)胞工程（ ） A、有性雜交 B、體細(xì)胞雜交 C、組織培養(yǎng) D、細(xì)胞核移植A、植物體細(xì)胞雜交尚未解決的問題是（ ） A、去掉細(xì)胞壁，分離出有活力的原生質(zhì)體 B、讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀 C、將雜種細(xì)胞培育成植株

14、 D、尚未培育出屬間雜種植物B、不能人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法是（ ） A、振動 B、電剌激 C、PEG試劑 D、重壓D植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是 （ ）A.給予適宜的營養(yǎng)和外界條件B.導(dǎo)入其他植物細(xì)胞的基因C.脫離母體后，給予適宜的營養(yǎng)和外界條件D.將成熟篩管的細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞內(nèi)D.生物體的每一個細(xì)胞都是由受精卵發(fā)育來的C植物組織培養(yǎng)過程中的脫分化是指 （ ）A.植物體的分生組織通過細(xì)胞分裂產(chǎn)生新細(xì)胞B.未成熟的種子經(jīng)過處理培育出幼苗的過程 C.植物的器官、組織或細(xì)胞，通過離體培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織的過程D.取植物的枝芽培育成一株新植物的過程C植物組織培養(yǎng)是指 （ ）A離體的植物器官或細(xì)胞培育成愈傷組織B愈傷組織培育成植株C離體的植物器官、組織或細(xì)胞培養(yǎng)成完整植物體D愈傷組織形成高度液泡化組織C植物體細(xì)胞雜交要先去除細(xì)胞壁的原因是 （ ）A.植物體細(xì)胞的結(jié)構(gòu)組成中不包括細(xì)胞壁B.細(xì)胞壁使原生質(zhì)體失去活力C.細(xì)胞壁阻礙了原生質(zhì)體的融合D.細(xì)胞壁不是原生質(zhì)的組成部分C植物體細(xì)胞雜交的目的中錯誤的（ ）A.把兩個植