植物細胞工程80727457

專題二細胞工程細胞工程的概念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(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學技術(shù)。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(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品概念：按操作對象分植物細胞工程動物細胞工程第一節(jié)植物細胞工程植物細胞工程植物細胞工程理論基礎(chǔ)植物細胞的全能性一、植物細胞工程理論基礎(chǔ)----細胞全能性1、定義：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,即每個細胞都具有全能性。思考：人的成熟紅細胞有全能性嗎？生殖細胞有全能性嗎？2、原理：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(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胞都應該具有全能性。3、細胞全能性比較:

A、植物細胞>動物細胞;B、受精卵>生殖細胞>體細胞;C、分化程度低的細胞＞分化程度高的細胞

（分化程度越高，全能性越低）蜜蜂（2N=32）減數(shù)分裂卵細胞(N=16)

發(fā)育雄蜂(N=16)卵細胞可以直接發(fā)育成為一個新個體例：4、生物體內(nèi)細胞并沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織器官的原因：

基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達的結(jié)果4、細胞表現(xiàn)全能性的條件：

●離體狀態(tài)●有一定營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件植物細胞工程植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交植物細胞工程技術(shù)手段植物細胞工程理論基礎(chǔ)植物細胞的全能性二、植物細胞工程技術(shù)手段----組織培養(yǎng)離體的植物器官、組織或細胞愈傷組織根、芽植物體脫分化(去分化)植物激素：細胞分裂素、生長素再分化植物組織培養(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。脫分化再分化植物組織培養(yǎng)的概念：

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。同一株綠色開花植物的不同部位細胞，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得的植株的基因型一定相同嗎？所有的花粉細胞形成的植株的基因型一定相同嗎？所有的體細胞形成的植株的基因型一定相同嗎？一、植物細胞工程技術(shù)手段----植物體細胞雜交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，這些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(shè)想。植物細胞工程植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交植物細胞工程技術(shù)手段植物細胞工程理論基礎(chǔ)植物細胞的全能性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？

植物細胞外面有一層細胞壁，這層細胞壁阻礙著細胞間的雜交。2．有沒有一種溫和的去壁方法呢？

纖維素酶和果膠酶去除細胞壁（酶解法）3、植物細胞去掉細胞壁后叫什么？

原生質(zhì)體4．為什么兩個原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細胞膜的什么特性有關(guān)？(細胞融合的基礎(chǔ))請思考：細胞膜具有一定的流動性7．如何將雜種細胞培育成雜種植株？5、人工誘導原生質(zhì)體融合的方法有哪些？物理法化學法離心、振動、電激等聚已二醇（PEG）作為誘導劑來誘導細胞融合植物組織培育技術(shù)6．原生質(zhì)體融合的標志是什么？產(chǎn)生新的細胞壁8．植物體細胞雜交技術(shù)完成的標志是什么？獲得雜種植株9、植物體細胞雜交的原理是什么？細胞膜的流動性、植物細胞的全能性雜種植株融合的原生質(zhì)體AB再生出細胞壁脫分化愈傷組織再分化1、過程植物體細胞雜交植物組織培養(yǎng)植物細胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體A雜種細胞AB去壁去壁人工誘導植物細胞B2、植物體細胞雜交技術(shù)的概念

將不同種的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術(shù)。3、意義4、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)良性狀?？朔h緣雜交不親和的障礙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(jié)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(jié)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(diào)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(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)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(zhì)一樣有序表達，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。課本38頁思考與討論下圖是植物組織培養(yǎng)的簡略表示。據(jù)此回答：

脫分化

再分化

①——→②——→③——→④（1）①表示

，它能被培養(yǎng)成為④的根本原因是

。（2）②表示

，它與①相比分化程度

，全能性

。

（3）若①是花藥，則④是

，繼續(xù)對其使用

處理可獲得

正常植株，該過程稱為

。

（4）若①是胡蘿卜根尖細胞，則培養(yǎng)成的④的葉片的顏色是

，這說明根尖細胞

。

（5）若利用此項技術(shù)制造治療燙傷、割傷的藥物——紫草素，培養(yǎng)將進行到（填編號）

。離體的植物器官、組織或細胞植物細胞的全能性愈傷組織低高單倍體植株秋水仙素純合單倍體育種綠色含有與葉綠體形成相關(guān)的基因②植物細胞工程的實際應用資料一科學家應用了多倍體育種的方法，培育出三倍體無籽西瓜，具有無子、含糖高、口感好等特點。

但是因其不結(jié)種子，每年必須用四倍體和二倍體西瓜雜交培育種子，不僅增加了生產(chǎn)成本，也給無籽西瓜的普及帶來了困難一、植物繁殖的新途徑1.微型繁殖

(2)特點:

保持優(yōu)良品種的遺傳特性;

繁殖速度快，可大批量生產(chǎn);

取材少，培養(yǎng)周期短;

(1)概念:應用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，快速繁殖優(yōu)良品

種的技術(shù).微型繁殖的應用：蘭花楊樹生菜無籽西瓜工業(yè)化生產(chǎn)作物栽培荷蘭花卉資料二

病毒引起的植物病害有500多種。受害的植物包括糧食作物、蔬菜、果樹和花卉，如水稻、小麥、棉花、馬鈴薯、油菜、大蒜、蘋果、棗、蘭花等。而且沒有有效的防治辦法，只能拔出病株，造成很大的經(jīng)濟損失。

病毒多集中在種子、老葉等器官中，在幼小嫩的器官和為成熟的組織中較少，在分生區(qū)幾乎不含有病毒2、作物脫毒無性繁殖的作物，容易將病毒傳染給后代。病毒積累，導致作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。植物分生區(qū)（如莖尖）病毒極少。切取莖尖進行組織培養(yǎng)，可獲得脫毒苗。脫毒草莓2、作物脫毒作物脫毒材料:分生區(qū)（如莖尖）的細胞作物脫毒方法:進行組織培養(yǎng)結(jié)果:脫毒苗優(yōu)點:作物不會或極少感染病毒脫毒產(chǎn)品甘蔗香蕉馬鈴薯菠蘿樹木需生長數(shù)年才能結(jié)出種子。優(yōu)良雜交種后代會因發(fā)生性狀分離而喪失優(yōu)良特性。受季節(jié)、氣候和地域的限制。制種時需要占用大量土地。如何克服缺陷？3、人工種子人造種皮胚狀體或不定芽或頂芽或腋芽.人工胚乳或子葉人工種子的結(jié)構(gòu)概念：通過植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子。在適宜的條件下可以發(fā)芽成苗。由外植體或愈傷組織產(chǎn)生3.神奇的人工種子3.神奇的人工種子

（1）優(yōu)點:后代無性狀分離不受氣候,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.單倍體育種方法：花藥離體培養(yǎng)技術(shù)：組織培養(yǎng)獲得單倍體秋水素處理單倍體的幼苗，使染色體加倍優(yōu)點：明顯縮短了育種年限后代穩(wěn)定遺傳（都為純合子）二、作物新品種的培育1、單倍體育種常規(guī)選育優(yōu)良品種需5～6年?；ㄋ巻伪扼w植株染色體加倍穩(wěn)定遺傳優(yōu)良品種當年二、作物新品種的培育單倍體育種采用花藥離體培養(yǎng)的方法獲得單倍體植株，再人工誘導染色體加倍（常用秋水仙素），獲取自交不發(fā)生性狀分離的穩(wěn)定遺傳的純系品種。原理：優(yōu)點：缺點：染色體變異縮短育種年限，獲得優(yōu)良純種。但方法復雜，技術(shù)要求高。單倍體：由配子發(fā)育成的個體P：高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTt↓第1年↓×選育出需要的矮抗純種F2D_T_D_ttddT_ddtt矮抗雜交育種第2年第3年×生長ddTTF3配子：DTDtdTdt單倍體幼苗：DTDtdTdt花藥離體培養(yǎng)秋水仙素第2年第4年DDttddTTddtt純合體:DDTT矮抗P高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTt單倍體育種第1年選擇矮稈抗病即為新品種返回花藥離體培養(yǎng)單倍體AABBAAbbaaBBaabb原理：染色體組成倍減少，再經(jīng)秋水仙素加倍后得到純種。AABB×AaBbaabbABAbaBab基因型單倍體育種ABAbaBab雜交育種二倍體、多倍體純系2、突變體的利用組織培養(yǎng)過程受外界影響突變篩選有利突變體培育新品種抗病、抗鹽、含高蛋白、高產(chǎn)。白三葉草細胞產(chǎn)物：蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。6～7年人參皂甙干粉20～30天發(fā)酵罐三、細胞產(chǎn)物的工廠化的生產(chǎn)植物細胞工程的實際應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突變體細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)小結(jié)1、植物的微型繁殖技術(shù)是指 （）

A．植物體細胞雜交技術(shù)

B．嫁接

C．營養(yǎng)繁殖

D．植物組織培養(yǎng)2、科學工作者把胡蘿卜的韌皮部細胞分離出來，將單個細胞放入培養(yǎng)基中培養(yǎng)，獲得了許多完整的植株，這些植株的特點是（

）

A．彼此性狀相似B．變異頻率較高

C．單倍體D．都是純合子課堂演練3．用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，可以培養(yǎng)或生產(chǎn)（

）

A．食品添加劑

B．無病毒植物

C.人工種子

D．前三項都是4．下列四個選項中沒有采取植物組織培養(yǎng)技術(shù)的是 （

）

A．花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株

B.秋水仙素處理幼苗獲得多倍體植株

C．人工種子的培育

D．“番茄——馬鈴薯”雜種植株的培育過程

5、馬鈴薯利用它的塊莖進行無性繁殖，種植的世代多了以后往往會感染病毒而減產(chǎn)，為此農(nóng)戶都希望得到無病毒的幼苗進行種植。獲得無病毒幼苗的最佳辦法是（

）

A．選擇優(yōu)良品種進行雜交

B．進行遠緣植物體細胞雜交

C．利有芽尖進行組織培養(yǎng)

D．人工誘導基因突變6.甘薯種植多年后易積累病毒而導致品種退化。目前生產(chǎn)上采用莖尖分生組織離體培養(yǎng)的方法快速繁殖脫毒的種苗，以保證該品種的品質(zhì)和產(chǎn)量水平。這種通過分生組織離體培養(yǎng)獲得種苗的過程不涉及細胞的（）

A.有絲分裂 B.分化

C.減數(shù)分裂 D.全能性7.基因型為AaBb的水稻（含24條染色體）的花藥通過無菌操作接入試管后，在一定條件下形成試管苗，問：（1）愈傷組織是花粉細胞不斷分裂后形成的不規(guī)則的細胞團，愈傷組織形成過程中，必須從培養(yǎng)基中獲得____________________