植物細胞工1程

1、專題2 細胞工程細胞工程 指應用細胞生物學和分子生物學的原理和方法，通過某種工程學手段，在細胞整體水平或細胞器水平上，按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品的一門綜合科學技術。 應用的原理和方法研究的水平研究的目的細胞生物學和分子生物學細胞整體水平或細胞器水平按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品前者是細胞水平或細胞器水平上生物技術,后者是分子水平上的生物技術。克隆多莉羊技術是 水平上的技術，培育抗蟲棉是 水平上的技術。細胞工程與基因工程相比：細胞分子思考: 根據(jù)細胞類型的不同，可以把細胞工程分為植物細胞工程和動物細胞工程兩大類。 細胞工程分類：通常采用的技術手段有哪些

2、？植物細胞工程的理論基礎是什么？一 、植物細胞工程 植物細胞工程通常采用的技術手段 植物組織培養(yǎng) 植物體細胞雜交植物細胞的全能性所采用技術的理論基礎 1. 概念:： 生物體的細胞具有使后代細胞形成完整個體的潛能的特性。 2. 原因： 生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質，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胞都應該具有全能性。 一 植物細胞的全能性2、原理： 3、差異： （1） 受精卵的全能性最高 （2） 受精卵分化后的細胞中，體細胞的全能性比生殖細胞的低。 4、大小4. 全能性高低： 受精卵生殖細胞體細胞植物細胞動物細胞1.下列植物細胞全能性最

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

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

5、胞內的基因發(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, 應該如何操作呢? 生姜是藥食兩用的經(jīng)濟作物，具有栽培容易、產量高、價格高等特點，近年在各地發(fā)展很快。但是生姜在生產上長期采用無性繁殖，容易感染多種病毒病，使生姜品質變差，葉子皺縮，生長緩慢，一般減產30%50%。設計無病毒生姜幼苗的培育方案請你設計請你設計 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，誘導其產生愈傷組織、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、組織或細胞愈傷組織根、芽植物體外植體脫分化植物激素：細胞分裂素、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。脫分化產生的愈傷組織繼續(xù)進行培養(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、組織或細胞，在培養(yǎng)了一段時間以后，會通過細胞分裂，形成一團細胞而形成的組織叫愈傷組織。愈傷組織的細胞排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細胞。由高度分化的植物器官、組織或細胞產生愈傷組織的過程，稱為植物細胞的脫分化。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)植物生長的基質無機營養(yǎng)成分

7、：C，H，O大量元素及部分微量元素有機營養(yǎng)成分 含N物質：包括維生素和氨基酸 碳源：2%5%的蔗糖 瓊脂：起支持作用 相關激素：生長素，細胞分裂素和赤霉素PH值：5.06.0(1)在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強調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，導致培養(yǎng)物迅速死亡。 (2)在本實驗中，切取胡蘿卜塊根時強調要切取含有形成層部分，原因是這部分容易誘導形成愈傷組織。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)技術的流程簡圖。植物材料消毒接種到誘導培養(yǎng)基誘導出愈傷組織可直接誘導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、為什么誘導愈傷組織的過程中應避光培養(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 植物體細胞雜交1、定義： 用兩個來自不同植物的體細胞融合成一個雜種細胞，且把雜種細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）過程細胞壁的阻礙要想讓兩個來自不同植物的體細胞融合在一起，遇到的第一個障礙是什么？ 2有沒有一種溫和的去除細胞

10、壁的方法？酶解法纖維素酶和果膠酶去除細胞壁原生質體：植物細胞去掉細胞壁以后的部分。原生質：細胞里具有生命活性的物質。原生質層：細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的部分。根據(jù)的原理是:細胞膜的流動性原生質體如何融合的呢？方法:物理 化學:離心.振動.電激聚乙二醇(PEG)作誘導劑成功標志是:雜種細胞產生了新的細胞壁雜種植株融合的原生質體AB再生出細胞壁脫分化愈傷組織再分化1、過程植物細胞的融合植物組織培養(yǎng)植物細胞A原生質體B原生質體A雜種細胞AB去 壁去 壁人工誘導方法？促進融合的方法？融合完成的標志植物細胞B（2）植物體細胞雜交技術的意義克服遠源雜交不親和的障礙，培育出自然界中沒有的、具有優(yōu)良品質的

11、新品種。成果白菜甘藍白菜甘藍1.為什么“番茄馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學家所想像的那樣，地上長番茄、地下結馬鈴薯？ 馬鈴薯番茄沒有像人們預想的那樣地上長番茄、地下結馬鈴薯，主要原因是：生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調控、相互影響的，所以馬鈴薯番茄雜交植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質，但這些遺傳物質的表達受到相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質一樣有序表達，雜交植株不能地上長番茄、地下結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，說明植物的細胞器同樣可以在某些動物細胞中存活，請?zhí)接懀簞游锛毎c植物細胞之間可以實現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請設計出具

12、體實驗方案。植物細胞工程的實際應用一、植物繁殖的新途徑1.微型繁殖 (1)微型繁殖技術:快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術. (2)特點: 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:切取莖尖進行組織培養(yǎng)獲得 (1)特點:后代無形狀分離不受氣候,季節(jié)和地域限制 (2)技術:植物組織培養(yǎng).(3)結構: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: 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、細胞產物的工廠化生產1.種類:蛋白質,脂

13、肪,糖類,藥物,香料,生物堿等. (1)產生:植物組織培養(yǎng)(2)利用:篩選對人們有利突變體,進而培育新品種2.技術:植物的組織培養(yǎng).1、當植物細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、細胞分裂素 B、生長素 C、一定的營養(yǎng)物質 D、以上三者均是 D2、細胞工程是一門綜合科學技術。下列哪項技術不屬于細胞工程（ ） A、有性雜交 B、體細胞雜交 C、組織培養(yǎng) D、細胞核移植A、植物體細胞雜交尚未解決的問題是（ ） A、去掉細胞壁，分離出有活力的原生質體 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、不能人工誘導原生質體融合的方法是（ ） 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.導入其他植物細胞的基因C.脫離母體后，給予適宜的營養(yǎng)和外界條件D.將成熟篩管的細胞核移植到去核的卵細胞內D.生物體的每一個細胞都是由受精卵發(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胞分裂產生新細胞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、組織或細胞，通過離體培養(yǎng)產生愈傷組織的過程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植物體細胞雜交要先去除細胞壁的原因是 （ ）A.植物體細胞的結構組成中不包括細胞壁B.細胞壁使原生質體失去活力C.細胞壁阻礙了原生質體的融合D.細胞壁不是原生質的組成部分C植物體細胞雜交的目的中錯誤的（ ）A.把兩個植