《植物細胞工程的基本技術》課件(新人教版-選修3)---副本

專題2細胞工程浦北中學陳乙平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(nèi)的遺傳物質或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學技術。細胞工程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(nèi)的遺傳物質或獲得細胞產(chǎn)品概念分類植物細胞工程動物細胞工程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:利用菊花花瓣微型繁殖培養(yǎng)的菊花如何把某種植物的一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株?2.1植物細胞工程§2.1.1植物細胞工程的基本技術植物組織培養(yǎng)12345再分化(愈傷組織)植物組織培養(yǎng)6脫分化探究：1、為什么已分化的植物組織或細胞能培養(yǎng)成完整植物體？

植物細胞具有全能性。2、什么是細胞的全能性？具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞，都具有發(fā)育成完整生物體的潛能，也就是說，每個生物細胞都具有全能性的特點。在特定的時間和空間條件下，基因選擇性的表達的結果。生物的每一個細胞都有本物種的全套遺傳物質，都有發(fā)育成完整個體的全套基因。4、生物體內(nèi)的細胞為什么沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成不同的組織器官？3、已分化的細胞為什么具有發(fā)育成完整個體的潛能？6.細胞表現(xiàn)全能性的條件有哪些？

離體、營養(yǎng)物質、激素及其它適宜條件。5、大?。?/p>

受精卵生殖細胞體細胞＞＞2）

植物細胞＞動物細胞

3）

1）受精卵的全能性最高

4）分化程度低的細胞＞分化程度高的細胞強調幾個概念：愈傷組織：離體的植物器官、組織或細胞，在培養(yǎng)一段時間以后，通過細胞分裂，形成一種高度液泡化，由無定形狀態(tài)薄壁細胞組成的排列疏松無規(guī)則的組織。植物細胞的脫分化：由高度分化的植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程，又稱去分化。脫分化的實質和結果分別是什么？實質是恢復細胞的全能性過程。結果是形成愈傷組織。植物細胞的再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化成根或芽等器官的過程。光照遮光外植體愈傷組織根、芽植物體脫分化再分化一、植物組織培養(yǎng)的過程（離體的,已分化組織或細胞）（未分化）（分化）幼芽或幼根？條件？優(yōu)點？特點？繁殖速度快不受季節(jié)限制工廠化生產(chǎn)幼苗無毒保持優(yōu)良性狀①適宜溫度、光照、pH和無菌環(huán)境。②無機物、有機物和植物激素（生長素，細胞分裂素等）無定形狀態(tài)薄壁細胞高度液泡化排列疏松、無規(guī)則無葉綠體,不進行光合作用分化程度低去分化較易理論基礎：細胞的全能性

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(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。植物的組織培養(yǎng)知識拓展

當細胞分裂素和生長素共同使用時，能刺激愈傷組織的形成，而通過調節(jié)二者的濃度比，就可以調控植物細胞培養(yǎng)過程中芽和根的形成，稱為“激素杠桿”。具體內(nèi)容詳見P42拓展視野(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？

防止雜菌污染，因為雜菌生長快，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，導致培養(yǎng)物迅速死亡。討論(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、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。反饋練習1.下列屬于組織培養(yǎng)的是：A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株B.芽發(fā)育成枝條C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)D.未受精的卵發(fā)育成雄蜂A2.在離體的植物器官、組織或細胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下列哪一項條件是不需要的（）A.消毒滅菌B.適宜的溫度C.充足的光照D.適宜的養(yǎng)料和激素C3.要將胡蘿卜韌皮部細胞培養(yǎng)成完整植株，不需要（）A.具有完整細胞核的細胞B.離體狀態(tài)C.導入外源基因D.一定的營養(yǎng)物質和激素C4、若用“①

②

③④”表示植物組織培養(yǎng)的過程。請回答：

（1）①表示

，能被培養(yǎng)成為④的根本原因是（2）②表示脫分化再分化離體的植物器官、組織或細胞植物細胞具有全能性愈傷組織1995年，美國世界觀察研究所所長萊斯特布朗曾經(jīng)提出“誰來養(yǎng)活中國”的問題，他認為到2030年中國由于人口增長、耕地減少、糧食產(chǎn)量難以提高等原因，糧食缺口達到數(shù)億噸，世界上沒有一個國家能為中國提供這么多的出口糧食，從而造成國際市場糧價飛漲，導致全世界挨餓。

資料:地上長番茄地下長土豆番茄------馬鈴薯植株因為不同種生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到這一點的。于是，科學家試圖用這兩種植物的體細胞進行雜交，來實現(xiàn)這一美妙的設想。二、植物體細胞雜交技術這幅番茄—馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實現(xiàn)嗎？為什么？理想圖

1972年卡爾森等通過兩個煙草品種之間原生質體的融合，獲得了第一個體細胞雜種。背景資料1978年梅爾徹斯(Melchers)等首次獲得了番茄和馬鈴薯的屬間體細胞雜種——“馬鈴薯番茄”。

白菜甘藍白菜－甘藍“白菜－甘藍”同普通白菜相比，具有生長期短、耐熱性強和易于貯藏等優(yōu)點。1．你認為兩個來自不同植物的體細胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？2．有沒有一種溫和的去壁方法呢？3．為什么兩個原生質體能發(fā)生融合，這與細胞膜的什么特性有關？4．如果兩個來源不同的原生質體發(fā)生了融合，下一步該做何處理？5．如何將雜種細胞培育成雜種植株？請思考：馬鈴薯細胞番茄細胞雜種細胞1.阻礙植物細胞親和的結構是什么？怎么去除？融合長壁原生質體纖維素酶和果膠酶2.去壁以后的結構叫什么？3.用什么方法才能讓細胞緊密接觸并發(fā)生融合？4.融合的過程是怎樣的？其過程中用到了膜的什么特性？5.融合完成的標志是什么？6.雜種細胞遺傳物質有什么特點？7.融合后除雜種細胞外還有哪些融合細胞？

物理方法：離心、振動、電擊.

化學方法：聚乙二醇（PEG）誘導細胞膜融合細胞質融合細胞核融合流動性單核、長出新的細胞壁具有兩個物種的遺傳物質馬—馬、番--番所以還要經(jīng)過篩選才能得到雜種植株雜種植株融合的原生質體再生出細胞壁脫分化愈傷組織再分化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二、植物體細胞雜交1、概念將

，在一定條件下融合成

，并將其培養(yǎng)成

。不同種的植物體細胞雜種細胞新的植物體2、原理（1）細胞膜的流動性（2）細胞的全能性可以克服遠緣雜交不親和的障礙，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍3、不足①技術復雜、操作繁瑣、工作量大②不一定按人們需要表達優(yōu)良性狀4、優(yōu)勢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？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，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，請設計出具體實驗方案。所采用技術的理論基礎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小結：1、不能人工誘導原生質體融合的方法是（）A、振動B、電刺激C、PEG試劑D、重壓2、植物細胞融合完成的標志的是（）A、產(chǎn)生新的細胞壁B、細胞膜發(fā)生融合C、細胞質發(fā)生融合D、細胞核發(fā)生融合AD4.如下圖所示為胡蘿卜的韌皮部細胞通過無菌操作，接入試管后，在一定的條件下，形成試管苗的培育過程，請根據(jù)圖回答下列問題：⑴要促進細胞分裂生長，培養(yǎng)基中應有營養(yǎng)物質和激素。營養(yǎng)物質包括

和小分子有機物，激素包括細胞分裂素和

兩類植物激素。⑵此過程依據(jù)的原理是

。A和B階段主要進行的分裂方式是

，B階段