2.1.1植物細胞工程的基本技術(shù)課件-高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修322

第2章

細胞工程概念：

應(yīng)用細胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法，通過細胞器、細胞或組織水平上的操作，有目的地獲取特定的細胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。分類：（1）依據(jù)操作對象：植物細胞工程和動物細胞工程（2）依據(jù)操作技術(shù)：植物組織培養(yǎng)技術(shù)、動物細胞培養(yǎng)技術(shù)、細胞融合技術(shù)、動物細胞核移植技術(shù)等?？萍继剿髦饭m特提出細胞全能性的理論，但相關(guān)實驗嘗試沒有成功。斯圖爾德等發(fā)現(xiàn)胡蘿卜的體細胞可以分化為胚，為細胞全能性理論提供了強有力的支持。科金用真菌的纖維素酶分解番茄根的細胞壁，成功獲得了原生質(zhì)體。古哈等在培養(yǎng)毛曼陀羅的花藥時，首次得到了由花藥中的花粉粒發(fā)育而來的胚?？柹T導(dǎo)煙草種間原生質(zhì)體融合，獲得了第一株體細胞種間雜種植株。土壤農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒被發(fā)現(xiàn)。之后，該質(zhì)粒應(yīng)用于植物分子生物學(xué)領(lǐng)域，促進了植物細胞工程與分子生物學(xué)技術(shù)的緊密結(jié)合。植物細胞工程的發(fā)展歷程1902年1958年1960年1964年1971年1974年玉米種子萌發(fā)多肉進行葉插繁殖植物通常是通過播種或扦插實現(xiàn)繁殖的。細胞具有全能性：細胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能。細胞含有該物種生長發(fā)育所特有的全套遺傳物質(zhì)。原因分化程度越高，全能性越低。如：受精卵>胚胎干細胞>生殖細胞(精細胞、卵細胞)>體細胞全能性的高低生物體生長發(fā)育過程中并不是所有細胞都表現(xiàn)出全能性，在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性表達。胡蘿卜的植物組織培養(yǎng)一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.概念：在無菌和人工控制的條件下，將離體的植物器官、組織或細胞等，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，最終形成完整植株的技術(shù)。植物細胞工程的最基本技術(shù)外植體接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根移栽成活脫分化再分化脫分化：已分化細胞，失去其特有結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化的細胞的過程。遮光愈傷組織：細胞排列疏松且無規(guī)則、高度液泡化、不定形的薄壁組織團塊。再分化：愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化根或芽等器官的過程。光照（誘導(dǎo)葉綠素的合成）無性生殖2.生殖方式：3.原理：細胞具有全能性P116·附錄1：植物組織培養(yǎng)常用的培養(yǎng)基配方

⑴培養(yǎng)基名稱：

；⑵物理性質(zhì)：

；⑶碳源：

。無機營養(yǎng)成分(水和無機鹽)、有機營養(yǎng)成分(蔗糖、氨基酸、維生素等)、特定濃度和比例的激素(主要是生長素和細胞分裂素)。作用：作為碳源，提供能量，調(diào)節(jié)滲透壓MS培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基蔗糖P35【探究˙實踐】第1段生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素。它們的濃度、比例都會影響植物細胞的發(fā)育方向。生長素用量/細胞分裂素用量結(jié)果比值≈1比值＞1比值＜1促進根的分化促進芽的分化促進愈傷組織的形成巧記：高根低芽中愈傷探究·實踐菊花的組織培養(yǎng)4.實驗步驟消毒①用酒精擦拭雙手和超凈工作臺面。②流水沖洗外植體(幼嫩的莖段)→酒精消毒30s→無菌水清洗2-3次→次氯酸鈉溶液處理30min→無菌水清洗2-3次取材用無菌濾紙吸去表面水分，將外植體切成0.5-1cm長的小段。接種在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3-1/2插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中。（注意外植體的方向）培養(yǎng)①脫分化（避光）；②再分化（光照）將生長良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生芽培養(yǎng)基上出芽后，再將其轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基上。移栽①試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長幾日。②移植到消過毒珍珠巖等環(huán)境中，待其長壯后再移栽入土。探究·實踐菊花的組織培養(yǎng)西紅柿土豆×【思考】通過有性雜交能實現(xiàn)嗎？為什么？不能，不同種物種間存在生殖隔離?！舅伎肌咳绾谓鉀Q？植物體細胞雜交技術(shù)將不同來源的植物細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術(shù)。閱讀課文36-38頁，圖2-4，思考：（1）兩個來自不同植物的體細胞融合在一起，遇到的第一個障礙是什么？（2）怎樣通過比較溫和的方法去掉細胞壁？（3）怎樣誘導(dǎo)兩個原生質(zhì)體的融合？與細胞膜的什么特性有關(guān)？（4）如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生融合形成了雜種細胞，下一步如何將雜種細胞培育成雜種植株？二、植物體細胞雜交技術(shù)①①

②③④⑤⑥植物體細胞雜交技術(shù)雜種細胞再生出新的細胞壁去除細胞壁誘導(dǎo)融合細胞壁再生脫分化再分化移栽雜種植株植物組織培養(yǎng)原生質(zhì)體融合（植物細胞的全能性）（細胞膜的流動性）物理法：化學(xué)法：電激法、離心法、振蕩法等聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+—高pH融合法等。植物細胞融合完成的標志植物體細胞雜交技術(shù)完成的標志去除細胞壁酶解法：纖維素酶、果膠酶原理：1.技術(shù)流程：二、植物體細胞雜交技術(shù)區(qū)分原生質(zhì)體與原生質(zhì)層原生質(zhì)體：指植物細胞去除細胞壁后剩余的部分，包括細胞膜、細胞質(zhì)和細胞核。原生質(zhì)層原生質(zhì)層：成熟植物細胞的細胞膜、液泡膜和介于二者間的細胞質(zhì)，包括細胞膜、細胞質(zhì)、液泡膜（不包括細胞液和細胞核）【注意】質(zhì)壁分離的“質(zhì)”指的是原生質(zhì)層。二、植物體細胞雜交技術(shù)2.概念：3.原理：細胞膜的流動性和植物細胞的全能性4.基礎(chǔ)技術(shù)：5.變異類型：6.成功標志：7.優(yōu)點：植物組織培養(yǎng)獲得雜種植株打破生殖隔離，實現(xiàn)遠緣雜交育種，培育植物新品種等染色體數(shù)目的變異植物體細胞雜交是指將不同來源的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術(shù)。白菜-甘藍二、植物體細胞雜交技術(shù)需要進一步篩選融合后，培養(yǎng)基中有幾種類型的細胞？高爾基體504雜種細胞染色體數(shù)為？

此過程中起主要作用的細胞器是？雜種細胞染色體組數(shù)為？從雜種植株的染色體組成上看屬于何種變異？染色體數(shù)目變異①未融合的細胞：A、B②兩兩融合的細胞：AA、BB、AB

③多細胞融合體A為2a=20

B為2b=30原生質(zhì)體融合二、植物體細胞雜交技術(shù)主要原因：

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。p38為什么“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？項目植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交原理過程結(jié)果意義植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交技術(shù)比較植物細胞的全能性細胞膜的流動性植物細胞的全能性完整植株雜種植株繁殖速度快、不受自然生長季節(jié)限制打破生殖隔離，實現(xiàn)遠緣雜交育種練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測1.下圖是利用甲、乙兩種植物的各自優(yōu)勢，通過植物細胞工程技術(shù)培育高產(chǎn)、耐鹽的雜種植株的實驗流程圖。下列相關(guān)敘述錯誤的是（）A.進行a處理時能用胰蛋白酶B.b是誘導(dǎo)融合后得到的雜種細胞C.c是培養(yǎng)后得到的具有耐鹽性狀的幼芽D.進行d選擇時要將植株種在高鹽環(huán)境中A2.科學(xué)家在制備原生質(zhì)體時，有時使用蝸牛消化道提取液來降解植物細胞的細胞壁。據(jù)此分析，蝸牛消化道提取液中可能含有什么成分?纖維素酶和果膠酶

"番茄—馬鈴薯"沒有像人們預(yù)想的那樣地上結(jié)番茄、地下長馬鈴薯，主要原因是∶生物體內(nèi)基因的表達不是孤