2.1植物細(xì)胞工程課件高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第2章細(xì)胞工程2.1植物細(xì)胞工程2.2動(dòng)物細(xì)胞工程2.3胚胎工程細(xì)胞工程的概念

細(xì)胞工程（cellengineering)是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等學(xué)科的原理和方法，通過(guò)細(xì)胞、細(xì)胞器或組織水平上的操作，有目的地獲得特定的細(xì)胞或組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品的一門(mén)綜合性的生物工程。原理和方法操作水平目的分類(lèi)：⑴依據(jù)操作技術(shù)分：植物組織培養(yǎng)技術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、細(xì)胞融合技術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)等⑵依據(jù)操作對(duì)象分：植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交細(xì)胞工程的發(fā)展歷程哈伯蘭特提出了細(xì)胞全能性的理論，但相關(guān)的實(shí)驗(yàn)嘗試沒(méi)有成功。

斯圖爾德等發(fā)現(xiàn)胡蘿卜的體細(xì)胞可以分化為胚，為細(xì)胞全能性理論提供了強(qiáng)有力的支持?？平鹩谜婢睦w維素酶分解番茄根的細(xì)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(shí)，首次得到了由花藥中的花粉粒發(fā)育而來(lái)的胚。

卡爾森誘導(dǎo)煙草種間原生質(zhì)體融合，獲得了第一株體細(xì)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(jìn)了植物細(xì)胞工程與分子生物學(xué)技術(shù)的緊密結(jié)合。1902年1958年1960年1964年1971年1974年植物細(xì)胞工程細(xì)胞工程的發(fā)展歷程動(dòng)物細(xì)胞工程1890年，希普（W.

Heape，1855-1929）將安哥拉兔的胚胎移入比利時(shí)兔的輸卵管內(nèi)，得到了兩只安哥拉兔，這是世界上胚胎移植成功的首例。1907年，哈里森（R.

G.Harrion，1870-1959）用一滴淋巴液成功培養(yǎng)了蝌蚪的神經(jīng)元，首創(chuàng)了動(dòng)物組織體外培養(yǎng)法。1951年，張明覺(jué)（1908-1991）等發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物精子的獲能現(xiàn)象。1958年，格登（J.Gurdon，1933-）用非洲爪蟾進(jìn)行體細(xì)胞核移植，成功培育出性成熟個(gè)體。同一時(shí)期，童弟周（1902-1979）等開(kāi)展了魚(yú)類(lèi)細(xì)胞核移植工作。1959年試管兔誕生，之后多種試管動(dòng)物相繼出生。1975年，米爾斯坦（C.Milstein，1927-2002）和科勒（G.

K?hler，1946-1995）等創(chuàng)立了單克隆抗體技術(shù)。1978年，小鼠桑葚胚被成功分割。次年，科學(xué)家分割綿羊胚胎獲得了同卵羔羊。1981年，埃文斯（M.J.Evans，1941-）等成功分離和培養(yǎng)小鼠的胚胎干細(xì)胞。1996年，世界上第一只細(xì)胞克隆羊多莉在英國(guó)誕生。隨后多種克隆動(dòng)物相繼問(wèn)世。2006年，山中伸彌（S.Yamanaka，1962-）等獲得了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。我國(guó)科學(xué)家利用這種細(xì)胞培育出了小鼠。2014年，世界上第一個(gè)用單細(xì)胞基因組測(cè)序進(jìn)行遺傳病篩查的試管嬰兒在我國(guó)誕生。2017年，我國(guó)科學(xué)家首次培育出體細(xì)胞克隆猴。第2章細(xì)胞工程第1節(jié)植物細(xì)胞工程一、植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)從社會(huì)中來(lái)“其茅葺，其葉青青，猶綠衣郎，挺節(jié)獨(dú)立，可敬可慕。迨（dài）夫花開(kāi)，凝晴滾露，萬(wàn)態(tài)千妍，薰（xūn）風(fēng)自來(lái)，四坐芬郁，豈非入蘭室乎！豈非有國(guó)香乎！”這是我國(guó)歷史上第一部蘭譜——《金漳（zhānɡ）蘭譜》（宋·趙時(shí)庚）中對(duì)蘭花的一段描述。從古至今，我國(guó)人民都把蘭花看作高潔、典雅的象征，很多人喜歡養(yǎng)蘭花。但是，蘭花種子通常發(fā)育不全，在自然條件下萌發(fā)率極低；傳統(tǒng)分株繁殖的方法又存在繁殖周期長(zhǎng)、繁殖率低等問(wèn)題，如果靠自然繁殖，蘭花的價(jià)格可想而知了。如何能讓名貴的蘭花大量、快速地繁殖，從而走入尋常百姓家呢？葉子花瓣花粉細(xì)胞植物體植物組織培養(yǎng)技術(shù)播種扦插一般情況下（人工栽培）一定條件下：細(xì)胞的全能性一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)（1）概念：細(xì)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(xì)胞的潛能。（3）體現(xiàn)細(xì)胞全能性的標(biāo)志：細(xì)胞

→完整個(gè)體或其他各種細(xì)胞（4）全能性大小比較：分化程度越高，全能性越低1.植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)——植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全能性>動(dòng)物細(xì)胞全能性受精卵>胚胎干細(xì)胞>生殖細(xì)胞(精細(xì)胞、卵細(xì)胞)>體細(xì)胞（2）細(xì)胞具有全能性的根本原因：生物體的每一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種所特有的全部遺傳物質(zhì)。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)分裂能力強(qiáng)的＞分裂能力弱的。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)在生物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，并不是所有的細(xì)胞都表現(xiàn)出全能性的原因？在特定時(shí)間、空間條件下，基因的選擇性表達(dá)。（1）不體現(xiàn)全能性的實(shí)例：芽原基只能發(fā)育為芽，葉原基只能發(fā)育為葉（2）不體現(xiàn)全能性的原因：（5）植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件：①離體條件②一定的營(yíng)養(yǎng)條件③有關(guān)的植物激素④適宜的條件（溫度、氧氣、PH、光照、無(wú)菌等）2.植物組織培養(yǎng)技術(shù)一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)（1）概念：（3）過(guò)程：指將離體的植物器官、組織或細(xì)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)其形成完整植株的技術(shù)。（2）原理：植物細(xì)胞的全能性接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根移栽成活生殖方式：無(wú)性生殖分裂方式：有絲分裂離體培養(yǎng)的植物器官、組織或細(xì)胞被稱(chēng)為外植體——植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)脫分化再分化再分化

離體、無(wú)菌條件、種類(lèi)和比例適宜的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、植物激素（主要是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素）的誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)、適宜的外界條件（溫度、pH、光照等）。脫分化：在___________________條件的誘導(dǎo)下，已經(jīng)分化的細(xì)胞_______________________，轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)____________，進(jìn)而形成_________的過(guò)程。一定的激素和營(yíng)養(yǎng)等失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能未分化的細(xì)胞愈傷組織愈傷組織：脫分化形成的不定形的薄壁組織團(tuán)塊。再分化：愈傷組織重新分化成芽、根等器官的過(guò)程。適宜的培養(yǎng)條件：脫分化過(guò)程一般不需要光照、再分化過(guò)程需要光照。外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽幼苗完整植株移栽成活一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)①脫分化：

在一定的

和

等條件的

下，

的細(xì)胞

，轉(zhuǎn)變成

的過(guò)程。激素營(yíng)養(yǎng)誘導(dǎo)已經(jīng)分化失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能未分化的細(xì)胞①光照條件：②過(guò)程中涉及的生命活動(dòng)：一般不需要光照只有細(xì)胞增殖（有絲分裂），沒(méi)有細(xì)胞分化③結(jié)果：形成愈傷組織（細(xì)胞排列疏松且無(wú)規(guī)則、高度液泡化、不定形的薄壁組織團(tuán)塊）外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽幼苗完整植株移栽成活一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)②愈傷組織：脫分化形成的不定形的薄壁組織團(tuán)塊。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)特點(diǎn)：細(xì)胞排列疏松無(wú)規(guī)則、高度液泡化、色淺，具有較強(qiáng)的分裂能力③再分化：愈傷組織___________成芽、根等器官的過(guò)程。重新分化①實(shí)質(zhì)：②光照條件：基因的選擇性表達(dá)需要給予適當(dāng)強(qiáng)度的光照誘導(dǎo)葉綠素的合成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用原因：③過(guò)程中涉及的生命活動(dòng)：既有細(xì)胞增殖（有絲分裂），又有細(xì)胞分化。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽幼苗完整植株移栽成活注意事項(xiàng)1.外植體脫分化的難易因植物種類(lèi)、器官來(lái)源及生理狀況的不同而不同。一般來(lái)說(shuō)，植物的花和幼嫩的組織脫分化相對(duì)較易，而植物的莖、葉等成熟的組織脫分化則較難。2.該過(guò)程添加的外源激素主要是細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素（比例適中），

因?yàn)槎吣軓?qiáng)烈地促進(jìn)愈傷組織的形成。3.影響再分化的因素:a.外植體的遺傳特征和取材的位置會(huì)影響愈傷組織的再分化能力。b.培養(yǎng)基的成分和物理性質(zhì)對(duì)器官的形成有一定的影響，但起決定作用的是植物激素，特別是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)探究菊花的組織培養(yǎng)1、實(shí)驗(yàn)原理：①植物細(xì)胞一般具有___________；③植物激素中________和____________是啟動(dòng)_________、_________和_________的關(guān)鍵激素，它們的_____、_____等都會(huì)影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向；生長(zhǎng)素細(xì)胞分裂素細(xì)胞分裂脫分化再分化濃度比例全能性②在一定的激素和營(yíng)養(yǎng)等條件的誘導(dǎo)下，已經(jīng)分化的細(xì)胞可以經(jīng)過(guò)脫分化和再分化，形成胚狀體，長(zhǎng)出芽和根，進(jìn)而發(fā)育成完整的植株，細(xì)胞分裂素生長(zhǎng)素

芽分化愈傷組織根分化生長(zhǎng)素用量/細(xì)胞分裂素用量結(jié)果比值≈1比值＞1比值＜1促進(jìn)根的分化促進(jìn)芽的分化促進(jìn)愈傷組織的形成一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)（1）了解植物組織培養(yǎng)的基本原理（2）了解生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的濃度、用量比例對(duì)菊花愈傷組織形成和分化的影響。（3）嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.材料用具①外植體：幼嫩的菊花莖段（容易誘導(dǎo)形成愈傷組織）②體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精：對(duì)手、超凈工作臺(tái)、外植體進(jìn)行消毒③質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%左右的次氯酸鈉溶液：對(duì)外植體進(jìn)行消毒④無(wú)菌水：清洗外植體⑤培養(yǎng)基（P116--參見(jiàn)本書(shū)附錄1）包括無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分（水和無(wú)機(jī)鹽）、有機(jī)營(yíng)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(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素）。蔗糖的作用：提供營(yíng)養(yǎng)滅菌方法為：濕熱滅菌法維持培養(yǎng)基的滲透壓固體培養(yǎng)基一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)4.實(shí)驗(yàn)步驟：①外植體的消毒用酒精擦拭雙手和超凈工作臺(tái)臺(tái)面。材料：幼嫩的菊花莖段

流水沖洗→酒精消毒30s→立即用無(wú)菌水清洗2～3次→次氯酸鈉溶液處理30min→立即用無(wú)菌水清洗2～3次。②外植體的切段將消過(guò)毒的外植體置于無(wú)菌的培養(yǎng)皿中→用無(wú)菌濾紙吸去表面的水分→用解剖刀將外植體切成0.5～1cm長(zhǎng)的小段。目的：防止雜菌生長(zhǎng)。雜菌會(huì)與培養(yǎng)物競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)；雜菌產(chǎn)生有害物質(zhì)危害培養(yǎng)物。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)4.實(shí)驗(yàn)步驟：③接種外植體

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。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)瓶上作好標(biāo)記?！咀⒁狻拷臃N時(shí)注意外植體的方向，不要倒插！將“形態(tài)學(xué)上端”朝上，下端朝下④誘導(dǎo)愈傷組織（脫分化）將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養(yǎng)瓶置于18～22℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。在培養(yǎng)過(guò)程中，定期觀(guān)察和記錄愈傷組織的生長(zhǎng)情況。培養(yǎng)條件：①激素比例1：1；②一般不需要光照；③溫度18---22℃。

有光時(shí)，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)4.實(shí)驗(yàn)步驟：⑤誘導(dǎo)生芽生根（再分化）

培養(yǎng)15～20d后，將生長(zhǎng)良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基上培養(yǎng)。長(zhǎng)出芽后，再將其轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基上，進(jìn)一步誘導(dǎo)形成試管苗?！咀⒁狻空T導(dǎo)順序：先誘導(dǎo)生芽，再誘導(dǎo)生根！該過(guò)程每日需要給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照?、抟圃砸圃郧跋却蜷_(kāi)封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長(zhǎng)幾日。用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基后，將幼苗移植到消過(guò)毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長(zhǎng)壯后再移栽入土。每天觀(guān)察并記錄幼苗的生長(zhǎng)情況，適時(shí)澆水、施肥，直至開(kāi)花。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與評(píng)價(jià)（1）接種3～4d后，檢查外植體的生長(zhǎng)情況，統(tǒng)計(jì)有多少外植體被污染，有多少能正常生長(zhǎng)，試分析它們被污染的原因。培養(yǎng)基、接種工具滅菌不徹底；外植體消毒不徹底；操作過(guò)程不符合無(wú)菌操作要求等。（2）從剛接種的外植體到長(zhǎng)出愈傷組織需經(jīng)歷多少天？2周左右（3）你培育的幼苗移栽到露地后，能夠正常生長(zhǎng)嗎？生根苗移栽技術(shù)的關(guān)鍵是既要充分清洗根系表面的培養(yǎng)基，又不能傷及根系。一般使用無(wú)土栽培的辦法。培養(yǎng)基質(zhì)要提前消毒，可以向培養(yǎng)基質(zhì)噴酒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的高錳酸鉀，并用塑料薄膜覆蓋12h。掀開(kāi)塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的組培苗要在溫室過(guò)渡幾天，待其長(zhǎng)壯后再移植到大田或盆中?？梢栽谡n后統(tǒng)計(jì)移栽的成活率，看看移栽是否合格。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)脫分化與再分化的比較名稱(chēng)脫分化再分化過(guò)程外植體→愈傷組織愈傷組織→胚狀體(長(zhǎng)出芽和根)形成體特點(diǎn)排列疏松、無(wú)規(guī)則、高度液泡化的薄壁細(xì)胞團(tuán)塊有根和芽涉及的細(xì)胞活動(dòng)細(xì)胞增殖細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化條件

離體、適宜的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素比例適中比例高時(shí),誘導(dǎo)根的形成;比例低時(shí),誘導(dǎo)芽的形成光照不需要需要?dú)w納總結(jié)例1[2022·浙江6月選考]下列關(guān)于菊花組織培養(yǎng)的敘述,正確的是(

)A.用自然生長(zhǎng)的莖進(jìn)行組培須用適宜濃度的乙醇和次氯酸鈉的混合液消毒B.培養(yǎng)瓶用專(zhuān)用封口膜封口可防止外界雜菌侵入并阻止瓶?jī)?nèi)外的氣體交換C.組培苗鍛煉時(shí)采用蛭石作為栽培基質(zhì)的原因是蛭石帶菌量低且營(yíng)養(yǎng)豐富D.不帶葉片的菊花莖切段可以通過(guò)器官發(fā)生的途徑形成完整的菊花植株D練習(xí)題[解析]對(duì)外植體進(jìn)行消毒時(shí),先用乙醇消毒,然后用無(wú)菌水清洗,再用次氯酸鈉溶液處理,最后用無(wú)菌水多次清洗,A錯(cuò)誤;培養(yǎng)瓶用專(zhuān)用封口膜封口的目的是防止外界雜菌污染,并不影響氣體交換,B錯(cuò)誤;組培苗鍛煉時(shí)采用蛭石作為栽培基質(zhì)的原因是蛭石比較松軟,保水性也較好,有利于幼苗根系的發(fā)育,C錯(cuò)誤;不帶葉片的菊花莖切段可通過(guò)脫分化和再分化形成芽和根的途徑形成完整的菊花植株,D正確。二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？不能。因?yàn)閮煞N生物之間存在著天然的生殖隔離植物體細(xì)胞雜交技術(shù)20世紀(jì)60年代，科學(xué)家嘗試將番茄和馬鈴薯雜交，希望培育出一種地上結(jié)番茄、地下長(zhǎng)馬鈴薯的超級(jí)作物。你有什么好妙招？

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)設(shè)想。馬鈴薯番茄二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1.理論（1）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？應(yīng)該怎么處理？去細(xì)胞壁①去壁原因：

。②方法：

。原因原理細(xì)胞壁阻礙著細(xì)胞間的雜交（阻礙了原生質(zhì)體間的融合）酶解法纖維素酶和果膠酶植物細(xì)胞的細(xì)胞壁主要由纖維素和果膠構(gòu)成酶的專(zhuān)一性使溶液具有一定的滲透壓，防止原生質(zhì)體吸水過(guò)多而漲破，保持原生質(zhì)體正常。等滲溶液原生質(zhì)體細(xì)胞壁細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)液泡細(xì)胞核纖維素酶和果膠酶的酶溶液中一般加入一定濃度的無(wú)機(jī)鹽離子和甘露醇，試分析原因？二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1.理論實(shí)現(xiàn)原生質(zhì)體融合可以采用哪些技術(shù)手段？方法：物理方法：電融合法、離心法

化學(xué)方法：聚乙二醇（PEG）融合法、

高Ca2+-高pH融合法理論基礎(chǔ)：細(xì)胞膜具有流動(dòng)性

融合的原生質(zhì)體重新產(chǎn)生細(xì)胞壁，形成雜種細(xì)胞。驗(yàn)證再生出新壁的實(shí)驗(yàn)：質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn)（3）細(xì)胞融合完成的標(biāo)志：去壁融合原生質(zhì)體融合的原生質(zhì)體雜種細(xì)胞再生壁可能出現(xiàn)的融合結(jié)果：（只考慮兩兩融合時(shí)）A番茄B馬鈴薯因此要對(duì)融合后的原生質(zhì)體進(jìn)行篩選。細(xì)胞壁細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)液泡細(xì)胞核

指的是脫去細(xì)胞壁的細(xì)胞。動(dòng)物細(xì)胞也可看做是原生質(zhì)體。原生質(zhì)體成熟植物細(xì)胞的細(xì)胞膜、液泡膜和介于這兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。原生質(zhì)層【注意】質(zhì)壁分離的“質(zhì)”指的是原生質(zhì)層A為2a=20

B為2b=30504

雜種細(xì)胞染色體數(shù)為？

雜種細(xì)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？遺傳物質(zhì)來(lái)自?xún)蓚€(gè)親本，具有雙親的遺傳性狀。染色體數(shù)目增加，屬于染色體數(shù)目的變異辨析：原生質(zhì)層和原生質(zhì)體兩親本染色體數(shù)之和兩親本染色體組數(shù)之和

若A細(xì)胞具有2x條染色體，2個(gè)染色體組，基因型為Aabb。B細(xì)胞含有2y條染色體，2個(gè)染色體組，基因型為ccDd，則通過(guò)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得的新植株的染色體條數(shù)：

；染色體組數(shù)：

；屬于_________倍體植株;基因型：____________；屬于可遺傳變異類(lèi)型中的________________。2x＋2y4個(gè)AabbccDd染色體數(shù)目變異

思考：(異源)四通過(guò)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)得到的雜種植株，理論上——，原因是：可育的雜種植株含有兩整套遺傳物質(zhì)，減數(shù)分裂時(shí)同源染色體能正常聯(lián)會(huì)，形成正常配子。二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)①①

②③④⑤⑥植物體細(xì)胞雜交技術(shù)雜種細(xì)胞去除細(xì)胞壁去除細(xì)胞壁誘導(dǎo)融合脫分化再分化移栽植物組織培養(yǎng)原生質(zhì)體融合（植物細(xì)胞的全能性）（細(xì)胞膜的流動(dòng)性）植物體細(xì)胞雜交技術(shù)成功的標(biāo)志：獲得雜種植株再生出細(xì)胞壁1.概念：指將不同來(lái)源的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新植物體的技術(shù)。4.兩個(gè)標(biāo)志（1）植物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志：再生出新的細(xì)胞壁（2）植物體細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志：培育成新植物體5.意義：打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，培育植物新品種2.融合實(shí)例:3.原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性、植物細(xì)胞的全能性二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1、植物組織培養(yǎng)技術(shù)2、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)所屬范疇原理步驟意義聯(lián)系無(wú)性繁殖細(xì)胞全能性①脫分化②再分化保持優(yōu)良性狀，繁殖速度快植物體細(xì)胞雜交技術(shù)應(yīng)用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)克服不同種生物遠(yuǎn)緣雜交的障礙①去除細(xì)胞壁②融合形成雜種細(xì)胞③組織培養(yǎng)細(xì)胞膜的流動(dòng)性、細(xì)胞全能性染色體變異、基因重組植物組織培養(yǎng)vs植物體細(xì)胞雜交練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測(cè)1.下圖是利用甲、乙兩種植物的各自?xún)?yōu)勢(shì)，通過(guò)植物細(xì)胞工程技術(shù)培育

高產(chǎn)、耐鹽的雜種植株的實(shí)驗(yàn)流程圖。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A.進(jìn)行a處理時(shí)能用胰蛋白酶B.b是誘導(dǎo)融合后得到的雜種細(xì)胞C.c是培養(yǎng)后得到的具有耐鹽性狀的幼芽D.進(jìn)行d選擇時(shí)要將植株種在高鹽環(huán)境中√2.科學(xué)家在制備原生質(zhì)體時(shí)，有時(shí)使用蝸牛消化道提取液來(lái)降解植物細(xì)

胞的細(xì)胞壁。據(jù)此分析，蝸牛消化道提取液中可能含有什么成分?纖維素酶和果膠酶主要原因是∶生物體內(nèi)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"番茄—馬鈴薯"雜種植株的細(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)相互干擾，它們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)，雜種植株自然就不能地上結(jié)番茄、地下長(zhǎng)馬鈴薯了。"番茄—馬鈴薯"雜種植株沒(méi)有如科學(xué)家所想象的那樣，地上結(jié)番茄，地下長(zhǎng)馬鈴薯，這是為什么?拓展應(yīng)用概念植物細(xì)胞融合去細(xì)胞壁過(guò)程變異類(lèi)型植物組織培養(yǎng)再生成細(xì)胞壁原理原理過(guò)程花藥離體培養(yǎng)細(xì)胞全能性操作步驟脫分化再分化外植體根、芽、胚狀體愈傷組織外植體消毒接種切塊形成愈傷組織誘導(dǎo)生芽生根植物體細(xì)胞雜交植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞工程優(yōu)缺點(diǎn)歸納總結(jié)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合細(xì)胞全能性和細(xì)胞膜的流動(dòng)性染色體數(shù)目變異第2章細(xì)胞工程第1節(jié)植物細(xì)胞工程二、植物細(xì)胞工程的應(yīng)用1.快速繁殖20世紀(jì)60年代，荷蘭科學(xué)家成功地利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)來(lái)培育蘭花。目前，荷蘭的蘭花生產(chǎn)已發(fā)展成舉世聞名的蘭花產(chǎn)業(yè)。（1）概念:用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，稱(chēng)為快速繁殖技術(shù)，也叫微型繁殖技術(shù)。我國(guó)組織培養(yǎng)技術(shù)也已經(jīng)廣泛應(yīng)用于蘭花種苗的規(guī)?；敝?，使得名貴蘭花的價(jià)格大幅下降，普通百姓也能購(gòu)買(mǎi)和觀(guān)賞。外植體脫分化愈傷組織再分化芽、根試管苗植株移栽（2）過(guò)程:一、植物繁殖的新途徑(3)優(yōu)點(diǎn)：①高效、快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖；②無(wú)性繁殖，保持優(yōu)良品種的遺傳特性；③可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)注意說(shuō)明

①快速繁殖實(shí)際上是一種無(wú)性繁殖。其細(xì)胞分裂方式是有絲分裂，親、子代細(xì)胞DNA相同，所以可以保持親代優(yōu)良的遺傳特性。②快速繁殖的培養(yǎng)基中需加入細(xì)胞生命活動(dòng)所需的水、礦質(zhì)元素、小分子有機(jī)物以及植物激素等，培養(yǎng)基必須進(jìn)行滅菌處理，操作過(guò)程必須在無(wú)菌條件下進(jìn)行。一、植物繁殖的新途徑1.快速繁殖

一些優(yōu)良的觀(guān)賞植物、經(jīng)濟(jì)林木、無(wú)性繁殖作物和瀕危植物等都實(shí)現(xiàn)了利用快速繁殖技術(shù)來(lái)提供苗木。甘蔗、桉樹(shù)和鐵皮石斛等試管苗的產(chǎn)生已形成一定規(guī)模。(4）實(shí)例：鐵皮石斛一、植物繁殖的新途徑1.快速繁殖2.作物脫毒馬鈴薯（1)作物脫毒的原因草莓香蕉感染的病毒很容易傳給后代無(wú)性繁殖病毒在作物體內(nèi)積累作物產(chǎn)量降低品質(zhì)變差

馬鈴薯、草莓和香蕉等通常是用無(wú)性繁殖的方式進(jìn)行繁殖的，它們感染的病毒很容易傳給后代。病毒在作物體內(nèi)逐年積累，導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。一、植物繁殖的新途徑（2）脫毒方法：取材：植物頂端分生區(qū)附近（如莖尖、芽尖、根尖）

（病毒極少，甚至無(wú)毒）(植物組織培養(yǎng))脫毒苗注：脫毒苗≠抗毒苗。與快速繁殖相比較，二者無(wú)本質(zhì)區(qū)別，只是取材部位不同。通過(guò)組織培養(yǎng)技術(shù)獲得的脫毒苗是否具有抗病毒能力？抗毒苗：基因工程范疇抗病基因?qū)胫参锛?xì)胞植物組織培養(yǎng)完整植株2.作物脫毒一、植物繁殖的新途徑馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等。莖尖脫分化愈傷組織再分化芽、根試管苗脫毒苗移栽（3）脫毒過(guò)程：（4）原理：植物組織培養(yǎng)（全能性）（5）優(yōu)點(diǎn)：提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)；獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的脫毒植株。（6）實(shí)例：與微型繁殖相比，二者無(wú)本質(zhì)區(qū)別，只是取材部位不同。2.作物脫毒一、植物繁殖的新途徑二、作物新品種的培育1.單倍體育種（1）單倍體：

由生殖細(xì)胞直接發(fā)育而來(lái)，無(wú)論體細(xì)胞中含有幾個(gè)染色體組一律稱(chēng)為單倍體。由配子（如卵細(xì)胞、花粉等）直接發(fā)育而成的個(gè)體。（2）單倍體育種原理：植物細(xì)胞的全能性、染色體（數(shù)目）變異。DDttDtDdTtDDtt自交選擇親本有性雜交F1代花藥離體培養(yǎng)單倍體植株正常植物花藥愈傷組織單倍體幼苗脫分化再分化染色體加倍秋水仙素處理純合二倍體單倍體育種aaBB×AAbb第一年AaBb第二年ABAbaBab減數(shù)分裂花藥（花粉）離體培養(yǎng)ABAbaBab人工誘導(dǎo)染色體加倍AABBAAbbaaBBaabb雜交育種aaBBAAbb×AaBb第一年第二年自交A_B_淘汰第三-六年連續(xù)自交多代穩(wěn)定遺傳性狀分離AA

BB淘汰二、作物新品種的培育1.單倍體育種（3）單倍體育種與雜交育種的比較二、作物新品種的培育1.單倍體育種(4)優(yōu)點(diǎn):①極大地縮短育種年限，節(jié)約大量人力和無(wú)力；②后代大是純合子，能穩(wěn)定遺傳;③可作為進(jìn)行體細(xì)胞誘變育種和研究遺傳突變的理想材料。為什么？

大多數(shù)單倍體植株的細(xì)胞中只含一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現(xiàn)。(4)實(shí)例：我國(guó)科學(xué)家在1974年成功培育出世界上第一個(gè)單倍體作物新品種——單育1號(hào)煙草。我國(guó)科學(xué)家把單倍體育種與常規(guī)育種結(jié)合起來(lái)，育成水稻、玉米、油菜、甘藍(lán)和甜椒等作物的新品種。二、作物新品種的培育1.單倍體育種二、作物新品種的培育2.突變體的利用（2）過(guò)程在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，由于培養(yǎng)細(xì)胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，因此它們?nèi)菀资艿脚囵B(yǎng)條件和誘變因素(如射線(xiàn)、化學(xué)物質(zhì)等)的影響而產(chǎn)生突變突變包括

基因突變和染色體變異外植體愈傷組織試管苗脫分化再分化植株誘變突變體篩選有用的突變體（1）原理（3）原理基因突變和植物細(xì)胞的全能性。二、作物新品種的培育2.突變體的利用（5）實(shí)例：已篩選出抗病、抗鹽、高產(chǎn)以及蛋白質(zhì)含量高的突變體，抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草等。（4）優(yōu)點(diǎn)：提高變異的頻率，加速育種進(jìn)程；大幅度地改良某些性狀。

缺點(diǎn)：由于突變的不定向和低頻性，有利性狀比較少，需要大量處理實(shí)驗(yàn)材料。白三葉草抗除草劑的白三葉草抗花葉病毒的甘蔗抗鹽堿的野生煙草三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠(chǎng)化生產(chǎn)1.植物代謝產(chǎn)物

生物生長(zhǎng)生存所必需的代謝活動(dòng)，如糖類(lèi)、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等植物代謝會(huì)產(chǎn)生一些一般認(rèn)為不是植物基本的生命活動(dòng)所必需的產(chǎn)物①初生代謝物：②次生代謝物：本質(zhì)：一類(lèi)小分子有機(jī)化合物（如酚類(lèi)、萜類(lèi)和含氮化合物等）用途：在植物抗病、抗蟲(chóng)等方面發(fā)揮作用，也是很多藥物、香料和色素等的重要來(lái)源。應(yīng)用多、產(chǎn)量低、破壞植物資源，有些產(chǎn)物不能或難以通過(guò)化學(xué)合成途徑得到相關(guān)信息出生代謝：生物生長(zhǎng)生存所必需的代謝活動(dòng)，一直進(jìn)行著。如糖類(lèi)、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等。次生代謝：在特定的組織或器官中，并在一定的環(huán)境和時(shí)間條件下才進(jìn)行。三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠(chǎng)化生產(chǎn)2、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠(chǎng)化生產(chǎn)

利用植物細(xì)胞培養(yǎng)來(lái)獲得目標(biāo)產(chǎn)物，這個(gè)過(guò)程就是細(xì)胞產(chǎn)物的工廠(chǎng)化生產(chǎn)。①概念在離體條件下對(duì)單個(gè)植物細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)②方法植物細(xì)胞培養(yǎng)③過(guò)程:外植體愈傷組織脫分化細(xì)胞懸液培養(yǎng)、提取、破碎分散開(kāi)去壁細(xì)胞產(chǎn)物（液體培養(yǎng)基）④結(jié)果：只培養(yǎng)到愈傷組織階段該過(guò)程不能體現(xiàn)植物細(xì)胞的全能性三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠(chǎng)化生產(chǎn)2、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠(chǎng)化生產(chǎn)⑤優(yōu)點(diǎn)：不占用耕地，幾乎不受季節(jié)、天氣等的限制，因此對(duì)于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)具有重要意義⑥實(shí)例：紫草寧、紫杉醇、人參皂苷的植物細(xì)胞工程產(chǎn)品。

紫草寧——具有抗菌、消炎和抗腫瘤等活性

紫杉醇——具有高抗癌活性，已被用于乳腺癌等癌癥的治療人參→人參皂苷紫草→紫草寧紅豆杉→紫杉醇當(dāng)堂小結(jié)到社會(huì)中去市場(chǎng)上有一種叫作“手指植物“的工藝品受到很多人的歡迎這些“手指植物”通常培育在裝有彩色固體培養(yǎng)基的小玻璃瓶中，只要保證充足的光照和適宜的溫度，不需要額外補(bǔ)充水分或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，它們就能在玻璃瓶中生長(zhǎng)三四個(gè)月之久學(xué)習(xí)了本節(jié)課之后，你也可以嘗試制作“手指植物”。如果有商店正在出售這種植物，你還可以做個(gè)市場(chǎng)調(diào)查，了解它們的銷(xiāo)售情況和經(jīng)濟(jì)效益，分析它們?yōu)槭裁词軞g迎，并寫(xiě)出調(diào)查報(bào)告。手指植物的制作方法用到了植物組織培養(yǎng)技術(shù)。在制作過(guò)程中，一定要注意做好滅菌和消毒工作，為了防止污染，可在培養(yǎng)基中加入一定量的抑菌劑。另外，還可以根據(jù)個(gè)人喜好，在培養(yǎng)基中加人適量的色素或者熒光劑，使“手指植物”更具有觀(guān)賞價(jià)值。比較項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞培養(yǎng)目的

原理

過(guò)程應(yīng)用植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞增殖獲得植物體獲得細(xì)胞產(chǎn)物快速繁殖、作物脫毒、單倍體育種等細(xì)胞產(chǎn)物的工廠(chǎng)化生產(chǎn)，如紫草寧、人參皂苷、紫杉醇等歸納總結(jié)一、概念檢測(cè)1.運(yùn)用植物細(xì)胞工程技術(shù)可以培育單倍體植株和進(jìn)行細(xì)胞產(chǎn)物的工廠(chǎng)化生產(chǎn)。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）用花藥培養(yǎng)得到單倍體植株需要用到植物組織培養(yǎng)技術(shù)。（

）（2）細(xì)胞產(chǎn)物的工廠(chǎng)化生產(chǎn)主要是利用促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)的培養(yǎng)條件，提高了單個(gè)細(xì)胞中次生代謝物的含量。（）2.生產(chǎn)中培育香蕉脫毒苗常用的方法是（）

A.人工誘導(dǎo)基因突變B.選擇優(yōu)良品種進(jìn)行雜交

C.進(jìn)行遠(yuǎn)緣植物體細(xì)胞雜交D.取莖尖分生組織進(jìn)行組織培養(yǎng)√×D練習(xí)與應(yīng)用（P42）1.紫色非甜玉米（基因型為AASuSu）和白色甜玉米（基因型為aasusu）雜交（Su和su代表一對(duì)等位基因）,得到的F1（AaSusu）再進(jìn)行自交，F(xiàn)2會(huì)有紫色甜玉米的表型產(chǎn)生。如果運(yùn)用常規(guī)育種方法，應(yīng)該如何篩選出純合的紫色甜玉米？如果利用花藥培養(yǎng)的技術(shù)，又應(yīng)該怎樣做呢？請(qǐng)你設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的思路。【答案】F2中的紫色甜玉米的基因型可能為Aasusu或Aasusu。如果運(yùn)用常規(guī)育種方法，將F2中的紫色甜玉米與白色甜玉米(aasusu)進(jìn)行測(cè)交，可以選擇出基因型為AASUSU的純種紫色甜玉米。但這種方法比較煩瑣，耗時(shí)也較長(zhǎng)，需要至少三年的選種和育種時(shí)間。其實(shí)在F1產(chǎn)生的花粉中就可能有Asu的組合，如果利用花藥培養(yǎng)的技術(shù)獲得單倍體植株，再經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)染色體加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的純合體。這種方法可以大大縮短育種周期。二、拓展應(yīng)用2.甜葉菊是一種菊科植物，植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右，而它的熱量卻很低，所以它逐漸成為一些用糖行業(yè)歡迎的新糖源。甜葉菊的種子小，發(fā)芽率低，種子繁殖遺傳性狀不穩(wěn)定；而扦插植株的根系弱，且需要原始材料多，這些都會(huì)限制甜葉菊的生產(chǎn)。假如你是某甜葉菊生產(chǎn)公司的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，該公司當(dāng)前運(yùn)行狀況良好，但一直未能解決種子發(fā)芽率低的問(wèn)題，為了提高公司的甜葉菊繁育效率，你應(yīng)該如何作出決策，并請(qǐng)說(shuō)出理由?！咎崾尽糠e極探索其他的繁育途徑。例如，研究如何利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)繁育甜葉菊，研究?jī)?nèi)容涉及植物組織培養(yǎng)材料的選擇，培養(yǎng)基配方的優(yōu)化，提高試管苗移栽成活率的方法等，最終目的是建立一套利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)繁育甜葉菊的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)甜葉菊種苗的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。概念植物細(xì)胞融合去細(xì)胞壁過(guò)程變異類(lèi)型植物組織培養(yǎng)再生成細(xì)胞壁原理原理過(guò)程花藥離體培養(yǎng)細(xì)胞全能性操作步驟脫分化再分化外植體根、芽、胚狀體愈傷組織外植體消毒接種切塊形成愈傷組織誘導(dǎo)生芽生根植物體細(xì)胞雜交植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞工程優(yōu)缺點(diǎn)歸納總結(jié)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合細(xì)胞全能性和細(xì)胞膜的流動(dòng)性染色體數(shù)目變異歸納總結(jié)(1)微型繁殖技術(shù)利用了植物細(xì)胞的全能性。 (

)(2)以莖尖為材料利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可獲得具有抗病毒特性的新品種。(

)(3)體細(xì)胞誘變育種獲得的都是具有優(yōu)良性狀的新品種。 (

)(4)單倍體育種是通過(guò)花藥離體培養(yǎng)直接形成新品種的過(guò)程。 (

)(5)單倍體育種獲得的個(gè)體都是純合子。 (

)(6)植物細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)是次生代謝物。 (

)√××[解析]以莖尖為材料利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可獲得脫毒植株[解析]體細(xì)胞誘變育種的原理是基因突變,獲得的不都是具有優(yōu)良性狀的新品種。[解析]單倍體育種是通過(guò)花藥離體培養(yǎng)形成單倍體植株,再誘導(dǎo)其染色體數(shù)目加倍形成新品種的過(guò)程?！?.正誤辨析×如親本基因型為AAaa的個(gè)體,經(jīng)單倍體育種獲得的個(gè)體可能出現(xiàn)基因型為AAaa的雜合子?！羀解析]植物細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)是初生代謝物,而不是次生代謝物。D[解析]植物組織培養(yǎng)通常選用分生區(qū)細(xì)胞,A錯(cuò)誤;產(chǎn)生花粉的過(guò)程中會(huì)發(fā)生基因分離,不能保持結(jié)球生菜的優(yōu)良遺傳性狀,應(yīng)該選用體細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)來(lái)保持結(jié)球生菜的優(yōu)良遺傳性狀,B錯(cuò)誤;在誘導(dǎo)生根時(shí),應(yīng)提高培養(yǎng)基中生長(zhǎng)素的比例和用量,C錯(cuò)誤;植物組織培養(yǎng)時(shí)需使用酒精和次氯酸鈉溶液對(duì)外植體進(jìn)行消毒處理,D正確。3.[2023·吉林東北師大附中期中]某科研小組擬培育一種名貴菊花的脫毒苗,下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 (

)A.植物頂端分生區(qū)附近分裂旺盛且病毒少,適合作為外植體B.應(yīng)將外植體全部插入培養(yǎng)基中,但要注意插入方向C.外植體培養(yǎng)成試管苗過(guò)程中需要更換培養(yǎng)基D.試管苗移植前需要用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基B[解析]植物的分生區(qū)細(xì)胞的全能性相對(duì)較高,病毒極少或不含病毒,故適合作為外植體,A正確;應(yīng)將外植體部分插入培養(yǎng)基中,且需考慮莖段或根段的插入方向,B錯(cuò)誤;在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中,需要在不同時(shí)期,根據(jù)培養(yǎng)對(duì)象的需求添加或減少一些物質(zhì),尤其是植物激素的比例,故植物組織培養(yǎng)得到試管苗的過(guò)程