克隆技術(shù)植物克隆

克隆技術(shù)植物克隆第1頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三克隆技術(shù)克隆的定義和理論基礎(chǔ)植物組織培養(yǎng)的原理動物的細(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆細(xì)胞融合單克隆抗體ⅡⅡⅠⅠⅠ2011北京高考考試說明要求第2頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)

學(xué)習(xí)要求1.簡述植物的組織培養(yǎng)克隆的概念，植物細(xì)胞全能性植物組織培養(yǎng)的原理、基本技術(shù)和應(yīng)用，植物體細(xì)胞雜交技術(shù)與應(yīng)用2.簡述動物的細(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆動物細(xì)胞培養(yǎng)的原理、技術(shù)和應(yīng)用體細(xì)胞克隆的概念、實(shí)例核移植技術(shù)與應(yīng)用3.舉例說出細(xì)胞融合與單克隆抗體細(xì)胞融合的概念動物細(xì)胞融合的原理、過程雜交瘤技術(shù)單克隆抗體的概念制備過程、價值北京市教學(xué)指導(dǎo)意見和模塊學(xué)習(xí)要求知識目標(biāo)第3頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三情感目標(biāo)關(guān)注細(xì)胞工程的發(fā)展，關(guān)注細(xì)胞工程的應(yīng)用能力目標(biāo)能搜集有關(guān)通過動物體細(xì)胞核移植進(jìn)行克隆的實(shí)例，并評價核移植的生物學(xué)意義北京市教學(xué)指導(dǎo)意見和模塊學(xué)習(xí)要求第4頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三第二章克隆技術(shù)什么是克隆植物克隆動物克隆微生物克?。ㄎ⑸锏呐囵B(yǎng)）第5頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三1：克隆技術(shù)包含的三個層次及原理種類現(xiàn)代生物技術(shù)理論基礎(chǔ)分子克隆PCR技術(shù)DNA分子復(fù)制細(xì)胞克隆

動物細(xì)胞和微生物的培養(yǎng)細(xì)胞增殖個體克隆植物組織培養(yǎng)；動物核移植技術(shù)植物細(xì)胞的全能性；動物細(xì)胞核的全能性基因工程細(xì)胞工程第6頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三4:理清概念之間的關(guān)系第7頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三細(xì)胞的全能性單個細(xì)胞的全能性如果單個細(xì)胞不能發(fā)育成一個完整的個體，需要N個細(xì)胞共同作用才能發(fā)育成一個完整的個體，那么每個細(xì)胞的功能就是一個個體發(fā)育過程中的一部分，不能稱之為細(xì)胞的全能性。種子是有性生殖，是兩個單倍體細(xì)胞（它的染色體是完整細(xì)胞的一半）的共同作用，所以不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性。第8頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三為什么植物用種子進(jìn)行繁殖不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性？全能性要求的是已分化的細(xì)胞變成完整個體，種子中有多個細(xì)胞，所以不能體現(xiàn)全能性，而且種子本身就能發(fā)育成一個個體，所以更不能體現(xiàn)全能性。第9頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)什么是克隆

克隆---由原型發(fā)展或制作成與原型完全一樣的產(chǎn)物的過程生物學(xué)的克隆:動物的細(xì)胞(組織)培養(yǎng)DNA(基因)克隆細(xì)胞克隆個體克隆

單克隆抗體制備:由母體直接產(chǎn)生子代個體運(yùn)--即無性繁殖系第10頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三克隆技術(shù)植物克隆動物克隆第11頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物細(xì)胞工程1、植物細(xì)胞工程常用手段植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交2、理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞的全能性第二節(jié)植物的克隆第12頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交第13頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三愈傷組織試管苗植株植物組織培養(yǎng)概念:在無菌及人工控制條件下,將離體的植物器官、組織或細(xì)胞在人工控制的培養(yǎng)基上培養(yǎng)成完整的植物體的過程離體組織細(xì)胞組培的條件：無菌、離體第14頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物組織培養(yǎng)接種室組培室滅菌：甲醛溶液、高錳酸鉀熏蒸；噴灑來蘇水；紫外燈照射視頻（無菌操作)第15頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三接種用具無菌水第16頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三再分化脫分化愈傷組織外植體：離體器官、組織、細(xì)胞胚狀體【或誘導(dǎo)生芽/根后再誘導(dǎo)生根/芽】植株植物組織培養(yǎng)1、過程：分化/發(fā)育第17頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物組織培養(yǎng)培養(yǎng)基：一般為固體;高壓蒸汽滅菌礦質(zhì)元素大量元素：氮、磷、鉀、鈣、硫、鎂微量元素：鐵、銅、鋅、錳、鉬、硼、碘、鈷、氯、鈉蔗糖(碳源、能源)維生素,促進(jìn)離體植物生長植物激素:細(xì)胞分裂素和生長素---誘導(dǎo)脫分化和再分化。有機(jī)添加劑:如甘氨酸,促進(jìn)植物細(xì)胞和組織分化瓊脂：凝固劑營養(yǎng)物質(zhì)生長調(diào)節(jié)劑無機(jī)鹽第18頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三再分化脫分化愈傷組織根、芽植株植物組織培養(yǎng)1、過程：（1）用于離體培養(yǎng)的植物器官或組織片斷

選擇：大小合適；植物的幼嫩組織和器官

消毒：次氯酸鈉溶液浸泡操作者消毒：肥皂洗手、75%酒精擦拭離體器官組織細(xì)胞第19頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物組織培養(yǎng)（3）愈傷組織：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)的具有分生能力的薄壁細(xì)胞。菠蘿愈傷組織薄壁細(xì)胞（2）脫分化：由已分化的細(xì)胞,經(jīng)過誘導(dǎo),失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只募?xì)胞,重新具有分裂能力而產(chǎn)生愈傷組織的過程。又叫去分化。第20頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物組織培養(yǎng)第21頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物組織培養(yǎng)再分化：愈傷組織繼續(xù)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。②細(xì)胞分裂素和生長素的比例影響再分化過程中芽和根的發(fā)生:細(xì)胞分裂素含量生長素含量高：利于芽的發(fā)生低：利于根的發(fā)生(6)培養(yǎng)過程中控制光照、溫度、PH等。（5）激素的作用：

①細(xì)胞分裂素和生長素同時使用可促進(jìn)脫分化。接近1時---愈傷組織不分化第22頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三再分化脫分化愈傷組織離體器官組織細(xì)胞試管苗植株植物組織培養(yǎng)第23頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三組培技術(shù)的核心是：脫分化、再分化植物細(xì)胞全能性表現(xiàn)的條件：離體、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件?？梢詫⒂鷤M織在液體懸浮液上利用搖床分散成單個細(xì)胞,在培養(yǎng)成胚狀體,最后形成植株.植物所有活細(xì)胞(生殖細(xì)胞體細(xì)胞受精卵)都具有全能性第24頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三再分化脫分化愈傷組織外植體試管苗植株植物組織培養(yǎng)2、應(yīng)用：第25頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物組織培養(yǎng)2、應(yīng)用：移栽植物體快速繁殖、培育無病毒植株

再分化脫分化愈傷組織離體器官組織細(xì)胞根、芽(幼苗）（1）、轉(zhuǎn)基因植物培育第26頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物組織培養(yǎng)2、應(yīng)用：再包上人工種皮,制成人工種子再分化脫分化愈傷組織離體器官組織細(xì)胞胚狀體（2）胚狀體—具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)，是新植物的幼體

制做人工種子第27頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物組織培養(yǎng)把胚狀體包埋在膠囊內(nèi)形成球狀結(jié)構(gòu)。膠質(zhì)化合物薄膜——人工種皮營養(yǎng)成分和植物激素—人工胚乳胚狀體——具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)，是新植物的幼體第28頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物組織培養(yǎng)2、應(yīng)用：

制做人工種子再分化脫分化愈傷組織離體器官組織細(xì)胞胚狀體（2）優(yōu)點(diǎn)：快速繁殖，解決作物繁殖能力差、結(jié)子困難或發(fā)芽率低等問題。胚狀體：是指在組織培養(yǎng)過程中，在植物組織塊或愈傷組織上產(chǎn)生的一種結(jié)構(gòu)，與正常受精卵發(fā)育形成的胚有類似的結(jié)構(gòu)和發(fā)育過程。P40第29頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物組織培養(yǎng)2、應(yīng)用：再分化脫分化愈傷組織花藥離體培養(yǎng)單倍體（3）純合體秋水仙素離體器官組織細(xì)胞植物體單倍體育種第30頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三判斷：同一株綠色開花植物不同部位的細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因相同。生殖細(xì)胞、體細(xì)胞2．下圖表示應(yīng)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育優(yōu)質(zhì)玉米的過程。對此過程的相關(guān)描述錯誤的是A．B→E過程中細(xì)胞全能性的高低發(fā)生了改變B．C試管中形成的是高度液泡化的薄壁細(xì)胞C．A植株和F植株體細(xì)胞中的染色體組數(shù)相同D．培養(yǎng)出的F植株一般不能直接應(yīng)用于擴(kuò)大種植C第31頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物組織培養(yǎng)2、應(yīng)用：再分化脫分化愈傷組織離體器官組織細(xì)胞植物體（1）利用突變體育種植物組織培養(yǎng)過程中,細(xì)胞一直處于分生狀態(tài),容易受環(huán)境(如射線化學(xué)物質(zhì)等)的影響而產(chǎn)生突變(如抗病毒抗鹽堿等),人們可以篩選有用的突變體得到所需新品種第32頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物組織培養(yǎng)2、應(yīng)用：提取代謝產(chǎn)物生產(chǎn)藥物、食品添加劑、香料、色素和殺蟲劑等。如從紫草愈傷組織中提取紫草素脫分化愈傷組織（5）離體器官組織細(xì)胞用愈傷組織生產(chǎn)細(xì)胞代謝產(chǎn)物第33頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三生產(chǎn)紫衫醇-----植物組織培養(yǎng)第34頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三

人參細(xì)胞生產(chǎn)

人參皂甙第35頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物組織培養(yǎng)2、應(yīng)用小結(jié)：(1)快速繁殖、培育無病毒植株、轉(zhuǎn)基因植物培育(2)制作人工種子(3)單倍體育種(4)利用突變體育種(5)用愈傷組織生產(chǎn)細(xì)胞代謝產(chǎn)物第36頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三20世紀(jì)60年代，一些科學(xué)家提出一個設(shè)想：讓番茄與馬鈴薯雜交，培育出地上結(jié)番茄，地下結(jié)馬鈴薯塊莖的植物。植物體細(xì)胞雜交如果要實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想，你認(rèn)為可以采用哪些方法？第37頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三

就是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)胞培養(yǎng)成新的植物體的技術(shù).植物體細(xì)胞雜交第38頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物體細(xì)胞雜交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？植物細(xì)胞細(xì)胞壁細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核原生質(zhì)體第39頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞壁：纖維素、果膠

纖維素酶果膠酶酶解法第40頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物體細(xì)胞雜交1、過程：⑴酶解法去除細(xì)胞壁，獲得有活力的原生質(zhì)體。⑵誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法物理方法：離心、振動、電刺激化學(xué)方法：聚乙二醇（PEG）第41頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三利用電激法將野生馬鈴薯與栽培馬鈴薯進(jìn)行細(xì)胞融合的顯微照片植物體細(xì)胞雜交第42頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法物理法：離心、振動、電刺激化學(xué)法：聚乙二醇,結(jié)合高Ca2+

高pH(加拿大高國楠首創(chuàng))化學(xué)融合的機(jī)制：高pH—高Ca2+法誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的基本原理是中和原生質(zhì)體表面所帶的電荷，使原生質(zhì)體的質(zhì)膜緊密接觸，從而有利于質(zhì)膜的接觸融合。

物理融合的機(jī)制：常用方法為電融合法。此法是先將兩種原生質(zhì)體以適當(dāng)?shù)谋壤旌铣蓱腋∫?，將其滴入電融合小室中，給小室兩極以交變電流，使原生質(zhì)體沿電場方向排列成串珠狀，接著給以瞬間高強(qiáng)度的電脈沖，使原生質(zhì)體膜產(chǎn)生局部破損而導(dǎo)致融合。第43頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三利用電激法將野生馬鈴薯與栽培馬鈴薯進(jìn)行細(xì)胞融合的顯微照片植物體細(xì)胞雜交兩兩融合的細(xì)胞有幾種情況？雜種細(xì)胞需要篩選第44頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三篩選雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞的篩選方法有：①細(xì)胞系互補(bǔ)的選擇方法，包括葉綠素缺失互補(bǔ)、營養(yǎng)缺陷互補(bǔ)和抗性互補(bǔ)等；②利用物理特異性差異的選擇方法：包括原生質(zhì)體的大小、顏色、浮密度等的不同來選擇；③利用生長特異性差異的選擇方法。對再生植株的雜種性狀進(jìn)行鑒定。第45頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物體細(xì)胞雜交1、過程：⑴酶解法去除細(xì)胞壁，獲得有活力的原生質(zhì)體。⑵誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合⑶篩選雜種細(xì)胞⑷利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得雜種植株。脫分化再分化第46頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙植物體細(xì)胞雜交2、意義:雜種植株可育，利用此方法培育新作物的過程不遵循孟德爾的遺傳定律，因?yàn)椴粚儆谟行陨?。?7頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物克隆的發(fā)展教材第48頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物細(xì)胞工程1、植物細(xì)胞工程常用手段植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交2、理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞的全能性第二節(jié)植物的克隆植物克隆技術(shù)基礎(chǔ)---植物組織培養(yǎng)第49頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三討論實(shí)例1：植物組織培養(yǎng)技術(shù)3:“分析操作流程”理解細(xì)胞工程第50頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三一、植物組織培養(yǎng)根植株根莖葉花果實(shí)種子×××××1、與細(xì)胞分化(基因的選擇性表達(dá))的知識相聯(lián)系；

2、根無法直接分化出莖、葉、花、果實(shí)和種子等器官，需要“以退為進(jìn)”獲得愈傷組織。未分化組織第51頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三植物組織培養(yǎng)的過程與應(yīng)用離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織脫分化植物激素的作用名詞：外植體根、芽植物體再分化其細(xì)胞特點(diǎn)給出名詞：胚狀體植物次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)人工種子的生產(chǎn)微型繁殖、作物脫毒、單倍體育種、突變體的利用、植物基因工程板書設(shè)計第52頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三注意組培技術(shù)操作中的一些具體技術(shù)細(xì)節(jié)，例如滅菌，激素的應(yīng)用等等。注意細(xì)胞分化知識的復(fù)習(xí)。注意組培技術(shù)在育種中的應(yīng)用。第53頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三離體的植物器官、組織或細(xì)胞（外植體）脫分化（又叫去分化）愈傷組織（排列疏松而無規(guī)則，薄壁細(xì)胞）分化芽、根等器官或胚狀體植物體再分化例：植物組織培養(yǎng)技術(shù)第54頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三例：植物體細(xì)胞雜交技術(shù)第55頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三脫分化再分化第56頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三普通小麥體細(xì)胞原生質(zhì)體B細(xì)胞融合新原生質(zhì)體雜種細(xì)胞雜種植株(小黑麥)黑麥體細(xì)胞原生質(zhì)體A細(xì)胞壁再生組織培養(yǎng)普通小麥黑麥配子受精作用四倍體雜種雜種植株(八倍體小黑麥)配子誘導(dǎo)染色體加倍注：四倍體雜種不育的機(jī)制第57頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三問題探討(一):1.植物組織培養(yǎng)的基本原理是什么?2.激素在脫分化和再分化中的作用有何不同?3.在實(shí)驗(yàn)操作過程中為什么要換瓶操作?4.組培過程中的每一步都需要光照嗎?5.滅菌和消毒的區(qū)別及在組培中的應(yīng)用?6.組培中用的蔗糖作為能源和原料物質(zhì)，用葡萄糖行不行？7.花藥離體培養(yǎng)獲得的植物幼苗都是單倍體嗎？培養(yǎng)條件加蔗糖不加蔗糖光