植物細(xì)胞工程80727457

專(zhuān)題二細(xì)胞工程細(xì)胞工程的概念指應(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)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(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)。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：按操作對(duì)象分植物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程第一節(jié)植物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程理論基礎(chǔ)植物細(xì)胞的全能性一、植物細(xì)胞工程理論基礎(chǔ)----細(xì)胞全能性1、定義：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個(gè)細(xì)胞,都具有發(fā)育成完整生物體的潛能,即每個(gè)細(xì)胞都具有全能性。思考：人的成熟紅細(xì)胞有全能性嗎？生殖細(xì)胞有全能性嗎？2、原理：生物體的每一個(gè)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(gè)體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個(gè)活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性。3、細(xì)胞全能性比較:

A、植物細(xì)胞>動(dòng)物細(xì)胞;B、受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞;C、分化程度低的細(xì)胞＞分化程度高的細(xì)胞

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

發(fā)育雄蜂(N=16)卵細(xì)胞可以直接發(fā)育成為一個(gè)新個(gè)體例：4、生物體內(nèi)細(xì)胞并沒(méi)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(shí)間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果4、細(xì)胞表現(xiàn)全能性的條件：

●離體狀態(tài)●有一定營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件植物細(xì)胞工程植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞工程技術(shù)手段植物細(xì)胞工程理論基礎(chǔ)植物細(xì)胞的全能性二、植物細(xì)胞工程技術(shù)手段----組織培養(yǎng)離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織根、芽植物體脫分化(去分化)植物激素：細(xì)胞分裂素、生長(zhǎng)素再分化植物組織培養(yǎng)條件：含有全部營(yíng)養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、一定的溫度、空氣、無(wú)菌環(huán)境、適合的PH、適時(shí)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(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。同一株綠色開(kāi)花植物的不同部位細(xì)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(xì)胞形成的植株的基因型一定相同嗎？所有的體細(xì)胞形成的植株的基因型一定相同嗎？一、植物細(xì)胞工程技術(shù)手段----植物體細(xì)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(diǎn)的。于是，這些科學(xué)家試圖用這兩種植物的體細(xì)胞進(jìn)行雜交，來(lái)實(shí)現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。植物細(xì)胞工程植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞工程技術(shù)手段植物細(xì)胞工程理論基礎(chǔ)植物細(xì)胞的全能性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？

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

纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁（酶解法）3、植物細(xì)胞去掉細(xì)胞壁后叫什么？

原生質(zhì)體4．為什么兩個(gè)原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細(xì)胞膜的什么特性有關(guān)？(細(xì)胞融合的基礎(chǔ))請(qǐng)思考：細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性7．如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？5、人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法有哪些？物理法化學(xué)法離心、振動(dòng)、電激等聚已二醇（PEG）作為誘導(dǎo)劑來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞融合植物組織培育技術(shù)6．原生質(zhì)體融合的標(biāo)志是什么？產(chǎn)生新的細(xì)胞壁8．植物體細(xì)胞雜交技術(shù)完成的標(biāo)志是什么？獲得雜種植株9、植物體細(xì)胞雜交的原理是什么？細(xì)胞膜的流動(dòng)性、植物細(xì)胞的全能性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)程植物體細(xì)胞雜交植物組織培養(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)植物細(xì)胞B2、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的概念

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)。3、意義4、未解決的問(wèn)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(yuǎn)緣雜交不親和的障礙1.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？

馬鈴薯—番茄沒(méi)有像人們預(yù)想的那樣地上長(zhǎng)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(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)，雜交植株不能地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。課本38頁(yè)思考與討論下圖是植物組織培養(yǎng)的簡(jiǎn)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(duì)其使用

處理可獲得

正常植株，該過(guò)程稱(chēng)為

。

（4）若①是胡蘿卜根尖細(xì)胞，則培養(yǎng)成的④的葉片的顏色是

，這說(shuō)明根尖細(xì)胞

。

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

。離體的植物器官、組織或細(xì)胞植物細(xì)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(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用資料一科學(xué)家應(yīng)用了多倍體育種的方法，培育出三倍體無(wú)籽西瓜，具有無(wú)子、含糖高、口感好等特點(diǎn)。

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(wú)籽西瓜的普及帶來(lái)了困難一、植物繁殖的新途徑1.微型繁殖

(2)特點(diǎn):

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(yīng)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(yīng)用：蘭花楊樹(shù)生菜無(wú)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(shù)和花卉，如水稻、小麥、棉花、馬鈴薯、油菜、大蒜、蘋(píng)果、棗、蘭花等。而且沒(méi)有有效的防治辦法，只能拔出病株，造成很大的經(jīng)濟(jì)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(wú)性繁殖的作物，容易將病毒傳染給后代。病毒積累，導(dǎo)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(jìn)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(xì)胞作物脫毒方法:進(jìn)行組織培養(yǎng)結(jié)果:脫毒苗優(yōu)點(diǎn):作物不會(huì)或極少感染病毒脫毒產(chǎn)品甘蔗香蕉馬鈴薯菠蘿樹(shù)木需生長(zhǎng)數(shù)年才能結(jié)出種子。優(yōu)良雜交種后代會(huì)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(shí)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(guò)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(guò)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(diǎn):后代無(wú)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(diǎn)：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(dāng)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(dǎo)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(diǎn)：缺點(diǎn)：染色體變異縮短育種年限，獲得優(yōu)良純種。但方法復(fù)雜，技術(shù)要求高。單倍體：由配子發(fā)育成的個(gè)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(zhǎng)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(guò)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(xì)胞產(chǎn)物：蛋白質(zhì)、脂肪、糖類(lèi)、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(xì)胞產(chǎn)物的工廠化的生產(chǎn)植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)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(dǎo)突變體細(xì)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(xì)胞雜交技術(shù)

B．嫁接

C．營(yíng)養(yǎng)繁殖

D．植物組織培養(yǎng)2、科學(xué)工作者把胡蘿卜的韌皮部細(xì)胞分離出來(lái)，將單個(gè)細(xì)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(diǎn)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(wú)病毒植物

C.人工種子

D．前三項(xiàng)都是4．下列四個(gè)選項(xiàng)中沒(méi)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(guò)程

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

）

A．選擇優(yōu)良品種進(jìn)行雜交

B．進(jìn)行遠(yuǎn)緣植物體細(xì)胞雜交

C．利有芽尖進(jìn)行組織培養(yǎng)

D．人工誘導(dǎo)基因突變6.甘薯種植多年后易積累病毒而導(dǎo)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(guò)分生組織離體培養(yǎng)獲得種苗的過(guò)程不涉及細(xì)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(guò)無(wú)菌操作接入試管后，在一定條件下形成試管苗，問(wèn)：（1）愈傷組織是花粉細(xì)胞不斷分裂后形成的不規(guī)則的細(xì)胞團(tuán)，愈傷組織形成過(guò)程中，必須從培養(yǎng)基中獲得____________________