植物細(xì)胞工程

2010年3月20日上午，第10屆亞太蘭花大會(huì)暨第20屆中國(guó)蘭花博覽會(huì)在重慶南坪會(huì)展中心開(kāi)幕。此為獲得金獎(jiǎng)的蓮瓣蘭——“素冠荷鼎”，估價(jià)1500萬(wàn)RMB分株繁殖3年/次種子繁殖胚發(fā)育不全，萌發(fā)率極低

專題2細(xì)胞工程細(xì)胞工程

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)胞整體水平或細(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)品細(xì)胞工程

植物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)核移植技術(shù)動(dòng)物細(xì)胞融合2.1植物細(xì)胞工程一：組織培養(yǎng)1、胡蘿卜根分生區(qū)培養(yǎng)成完整植株的理論基礎(chǔ)是什么？2、植物組織培養(yǎng)中有哪些注意事項(xiàng)？3、概括出植物組織培養(yǎng)的過(guò)程閱讀P34實(shí)驗(yàn)切取形成層無(wú)菌接種誘導(dǎo)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閱讀、思考、討論1、胡蘿卜根分生區(qū)培養(yǎng)成完整植株的理論基礎(chǔ)是什么？植物細(xì)胞具有全能性什么叫做細(xì)胞全能性？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。植物細(xì)胞能表現(xiàn)出全能性的原因是什么？生物體的任何一個(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。

動(dòng)物細(xì)胞有全能性嗎？生物體所有細(xì)胞全能性都一致嗎？受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞;植物細(xì)胞>動(dòng)物細(xì)胞為什么植物的花瓣在植物體內(nèi)沒(méi)有能發(fā)育成完整的植株，而是分化成不同的組織器官？Ａ．細(xì)胞失去了全能性Ｂ．細(xì)胞中的基因部分丟失Ｃ．細(xì)胞中的基因進(jìn)行選擇性表達(dá)Ｄ．細(xì)胞中的基因變異不同

在生物體內(nèi)，在特定的時(shí)間和空間條件下，細(xì)胞基因的選擇性表達(dá)，細(xì)胞不能表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織器官。在植物組培過(guò)程中，為什么要進(jìn)行一系列的消毒，滅菌，并且要求無(wú)菌操作？3、植物組織培養(yǎng)中有哪些注意事項(xiàng)？消毒、滅菌、無(wú)菌操作避免雜菌在上面迅速生長(zhǎng)消耗營(yíng)養(yǎng)，且有些雜菌會(huì)危害培養(yǎng)物的生長(zhǎng)。4、為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過(guò)程中應(yīng)避光培養(yǎng)？在有光時(shí)，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。5、為什么切取胡蘿卜根的形成層，其他部分也能培養(yǎng)成小植株嗎？胡蘿卜根形成層容易誘導(dǎo)成愈傷組織，其他部分如葉、花也能培養(yǎng)成小植株，只是稍微困難些。植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基定義：含有一定營(yíng)養(yǎng)成分，供組織培養(yǎng)植物生長(zhǎng)的基質(zhì)無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分：C，H，O大量元素及部分微量元素有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分①含N物質(zhì)：包括維生素和氨基酸②碳源：2%—5%的蔗糖③瓊脂：起支持作用④生長(zhǎng)激素：生長(zhǎng)素，細(xì)胞分裂素和赤霉素PH值：5.0－6.0二、植物組織培養(yǎng)的過(guò)程離體的植物器官、組織或細(xì)胞植物體愈傷組織脫分化根、芽再分化脫分化:讓已經(jīng)分化的細(xì)胞,經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)后,失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過(guò)程.愈傷組織:由一團(tuán)排列疏松而無(wú)規(guī)則,高度液泡化的呈無(wú)定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞組成.再分化:脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng),又可以重新分化成根或芽等器官,這個(gè)過(guò)程叫做再分化.外植體植物材料消毒接種到誘導(dǎo)培養(yǎng)基誘導(dǎo)出愈傷組織直接誘導(dǎo)分化愈傷組織接種到分化培養(yǎng)基上分化出幼苗完整植株移栽到大田愈傷組織轉(zhuǎn)接到繼代培養(yǎng)基上得到大量的愈傷組織過(guò)渡處理探究：影響植物細(xì)胞再分化的因素閱讀下列有關(guān)材料，分析影響植物細(xì)胞再分化的因素。1、在快速繁殖顫楊時(shí)，如果將一個(gè)枝條平均分成三段，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，靠近頂端的那一段枝條的側(cè)芽離體培養(yǎng)時(shí)繁殖系數(shù)高，中間次之，基部最低。2、有不同種類和比例的植物激素處理離體培養(yǎng)的煙草莖髓，發(fā)現(xiàn)當(dāng)細(xì)胞分裂素/生長(zhǎng)素的比值低時(shí)誘導(dǎo)根的分化；兩者比值處于中間水平時(shí)，愈傷組織生長(zhǎng)而不分化；兩者比值較高時(shí)，則誘導(dǎo)芽的分化。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，不同植物的愈傷組織分化時(shí)所需要的激素比值是不一樣的。3、研究煙草組織培養(yǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，煙草芽的形成以18℃為最好，在12℃以下、30℃以上，芽的形成率很低。——取材位置——培養(yǎng)基中植物激素的比例——溫度影響植物細(xì)胞再分化的因素：外植體的遺傳特征、取材位置、植物激素（特別是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例）、光照、溫度因?yàn)椴煌N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。二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)這幅番茄—馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物體細(xì)胞雜交過(guò)程示意圖在上圖所示的植物體細(xì)胞雜交過(guò)程中，除了形成AB型融合細(xì)胞外。還能形成其他哪些類型的融合細(xì)胞?哪類融合細(xì)胞是植物體細(xì)胞雜交所需要的雜種細(xì)胞?為什么？

AB1．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？2．有沒(méi)有一種溫和的去壁方法呢？3．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)？4．如果兩個(gè)來(lái)源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了融合，下一步該做何處理？5．如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？請(qǐng)思考：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)程植物細(xì)胞的融合植物組織培養(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)方法？促進(jìn)融合的方法？融合完成的標(biāo)志植物細(xì)胞B二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)2、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、成果和未解決的問(wèn)題

成果：克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交的障礙，出現(xiàn)自然界沒(méi)有的新品種。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。白菜甘藍(lán)白菜－甘藍(lán)二：植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用

1、微型繁殖技術(shù)概念:是快速高效實(shí)現(xiàn)種苗繁植,培育優(yōu)良植物品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù).植物繁殖的新途徑特點(diǎn):①繁殖速度快；②“高保真”（因?yàn)槭菬o(wú)性繁殖）；③不受自然生長(zhǎng)季節(jié)的限制（因?yàn)樵诰哂幸欢ㄈ斯ぴO(shè)施的室內(nèi)生產(chǎn)）。

2010年3月20日上午，第10屆亞太蘭花大會(huì)暨第20屆中國(guó)蘭花博覽會(huì)在重慶南坪會(huì)展中心開(kāi)幕。此為獲得金獎(jiǎng)的蓮瓣蘭——“素冠荷鼎”，估價(jià)1500萬(wàn)RMB分株繁殖3年/次種子繁殖胚發(fā)育不全，萌發(fā)率極低作物脫毒材料:分生區(qū)的細(xì)胞作物脫毒方法:進(jìn)行組織培養(yǎng)結(jié)果:脫毒苗2、作物脫毒脫毒草莓誘導(dǎo)植物愈傷組織↓體細(xì)胞胚的誘導(dǎo)↓體細(xì)胞胚的成熟↓體細(xì)胞胚的機(jī)械化包裹↓貯藏或種植3、人工種子復(fù)習(xí)：?jiǎn)伪扼w的概念:

是指由配子發(fā)育成的個(gè)體單倍體的例子:

蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵發(fā)育來(lái)的單倍體多數(shù)植物都可通過(guò)花藥或花粉來(lái)獲得單倍體

作物新品種的培育1、單倍體育種花藥離體培養(yǎng)過(guò)程:突變體產(chǎn)生:植物組織培養(yǎng)突變體的利用:篩選對(duì)人有利的突變體培育新品種2、突變體的利用種類:利用的枝術(shù):組織培養(yǎng)過(guò)程:3、細(xì)胞