第1节植物细胞工程的基本技术

1、第1节 植物细胞工程的基本技术（1）【学习目标】1、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。2、尝试进行植物组织培养。【学习重点】1、植物组织培养的原理和过程2、植物体细胞杂交的原则【学习难点】植物组织培养的实验【自主学习】一、细胞工程1 概念：应用 和的原理和方法，通过 或上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的 或获得的一门综合科学技术。2. 分类：根据操作对象不同，可分为 、。二、植物细胞的全能性1、植物细胞的基本结构包括 、。2、 植物细胞主要的增殖方式是 ，细胞分化是指 ,原 因是 。3、 全能性是指 ，表现为全能性的原因是。4、 在理论上，生物的任何一个细胞都具有 ，但在生物的生长发育过

2、程中，纟田胞并不表现 ，而是分化成各种 。5、 特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有 地表达出各种 ,分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同 。三、植物组织培养技术1. 原理：植物细胞具有 ，具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育 的潜能。2. 过程脱分化再分化亠离体植物的 、组织一幼根和芽或发育亠胚状体完整植株。3. 细胞脱分化：已 的细胞经过诱导后，失去其特有的 而转变成未分化细胞的过程。4. 植物组织培养：在和的条件下，将的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生、丛芽，最终形成完整植株。四、胡萝卜的组织培养实验1、实验原理生物体细

3、胞一般都是由受精卵经过有丝分裂形成的，因而都含有该生物的全套的遗传信息，都具有发育成完整个体的潜能。因此，植物体的根、茎、叶细胞都具有，在一定的营养和激素条件下，可以脱分化形成 。将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其再分化生成胚状体或丛芽，进而发育成。2、实验步骤 .将用自来水充分洗净， 削去外皮，并切成段。用酒精棉球擦手 。 .在超净工作台(或接种箱)上将胡萝卜段用酒精溶液消毒 30s后，立即用 清洗23次，再用 处理30min后，立即用无菌水清洗 23次。 用的滤纸吸去胡萝卜段表面的水分。然后，在 瓷砖上，用无菌的解剖刀将胡萝卜段切成1 cm厚的横切片，再选取有 的部位

4、，切取1 cm。左右的小块。 将 接种到培养基上，用锡箔纸封盖瓶口，并用橡皮筋扎紧。然后，在培养瓶上贴上标签，写明材料名称、接种日期和小组号。 将接种后的胡萝卜组织块，放在 恒温避光条件下培养。4d后，检查培养材料的污染情况；14d后，观察愈伤组织的生长状况。然后，在恒温箱中继续避光培养。在 培养过程中，注意定期观察和记录愈伤组织的生长情况。 .培养一段时间后，将生长良好的 转接到分化培养基上， 培养一段时间后，胡萝卜的愈伤组织就可以诱导出。然后将试管苗移栽到大田，培养成。3、注意事项.外植体的选择与制备 选择外植体时，由于外植体的脱分化难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而有很大差异，因

5、此，选择哪些作为外植体应该注意。一般来讲，烟草、胡萝卜，植物的花和 幼嫩的组织脱分化相对较易，而植物的茎、叶和成熟的老组织则较难。 制备外植体首先要消毒，其次要选取有形成层的部分，因形成层细胞易脱分化。.植物组织培养注意的要点 培养基包括所有操作工具都应进行消毒和灭菌，谨防杂菌污染。 需在无菌条件下操作。 接种，继代培养的转移都应在接种箱内进行。对于植物组织培养来说，光照条件非常重要，包括光照强度、时间和波长。但在由高度 分化的组织形成愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养，而在分化形成试管苗的再生的过程中一定要有光照。诱导形成愈伤组织阶段的暗培养有利于细胞的脱分化产生愈伤组织，如果在光照条件下容易分

6、化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织。由愈伤组织经细胞有丝分裂和分化形成试管苗的过程中需要光照，原因是叶中叶绿素的合成需要光照条件。五、植物体细胞杂交技术1.概念：不同种植物的 ，在一定条件下融合成 ，并把杂种细胞培育成新的 的技术。2过程纤维素酶 ?离体的细胞果胶酶不同细胞原生质体 t原生质体融合 t杂种细胞t杂种植株。3. 植物体细胞杂交步骤：(1) 去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体，目前最常用的去细胞壁的方法是酶解法，也就是在温和条件下用纤维素酶、果胶酶去除植物细胞的细胞壁。(2) 不同植物体细胞原生质体融合，必须通过物理法和化学法来诱导融合。物理方法有：离心、振动、电激等促使原

7、生质体融合。化学法是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂来诱导融合。 融合后再生出细胞壁。(3) 用植物组织培养方法进行培育，可得到杂种植株。如图植物Mti胞J去壁 原生质体A融合的原生质体AB化学法)植物B细胞J去壁 原生质体日A植物细胞融合J再生细胞壁 杂种细胞ABA植物组织培养t脱分化愈伤组织J再分化 杂种植株在此过程中需要注意的问题有：植物体细胞杂交过程中，植物细胞融合所依据的生物学 原理是细胞膜的流动性；植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。体细胞融合成功以后，既有AB型杂种细胞，还能形成 AA型和BB型两种融合细胞，但只有 AB型细胞是植物体 细胞杂交所形成的杂种细胞，因此在杂种细胞形成

8、后还应有一个筛选过程。目前常用的去除细胞壁的方法是酶解法，保证了原生质体活性。植物体细胞杂交完成的标志是新细胞壁的 形成。植物体细胞杂交过程仍以植物组织培养为前提，通过植物组织培养完成杂种植株的培育过程。植物体细胞杂交的最大突破是克服远缘杂交不亲和的障碍，但是目前仍有许多理论和技术问题没有解决，离推广应用仍有一定距离。【课后小结】一、细胞工程二、植物细胞的全能性三、植物组织培养技术四、胡萝卜的组织培养实验【巩固练习】1下列细胞的全能性最高的是A、植物的卵细胞C、被子植物的受精卵2 下列属于组织培养的是A 花粉培育成单倍体植株C.根尖分生区发育成成熟区3 组织培养的理论根据是A .培养基中营养物

9、质全面C 细胞的分裂五、植物体细胞杂交技术( )B、植物的花粉D、被子植物的叶肉细胞( )B 芽发育成枝条D未受精的卵细胞发育成个体( )B.细胞的全能性D .细胞的分化4愈伤组织细胞在一种包含所有必需物质的培养基中培养了几个小时，其中一种化合物具 有放射性(氚标记)。当这些细胞被固定后镜检利用放射自显影技术发现放射性物质集中于 细胞核、线粒体和叶绿体。可以肯定标记的化合物是()A 一种氨基酸B.尿嘧啶核苷酸C .胸腺嘧啶脱氧核苷酸D .葡萄糖5. 植物M与N有性杂交不亲和，但科学家设法获得了两者的杂种植株。科学家最可能使 用的方法是()A .将M嫁接到N上，或将 N嫁接到 M上B 利用植物体

10、细胞杂交工程技术手段，培养成一个杂种植株C. 将M的花粉授给N，再将所得种子培养成植株D .将M和N的花粉分别进行离体培养获得单倍体植株，再让两种单倍体植株相互授粉,将获得的种子培养成植株6在不损伤高等植物细胞内部结构的情况下，下列哪种物质适合于除去细胞壁()A 蛋白酶 B 盐酸C 淀粉酶D 纤维素酶和果胶酶7、在植物细胞工程中，当原生质体融合成一个细胞后，需要诱导产生细胞壁，参与这一过 程的细胞器是()A、叶绿体、高尔基体B、线粒体、高尔基体C、叶绿体、线粒体D、线粒体、内质网&植物体细胞杂交尚未解决的问题有()A .去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体B.将杂种细胞培育成植株C .让杂种植物

11、按照人们的需要表现出亲代的优良性状D .尚未培育出杂种植物9、 与传统的有性杂交法相比，植物体细胞杂交的最大优点是()A、可使两个亲本的优良性状组合到一起B、可以克服远缘杂交不亲和的障碍C、可以培育出高产性状明显的新品种D、可以降低生成成本，提高接济效益10、 植物体细胞杂交能解决不同种植物之间由于生殖隔离而不能进行有性杂交的问题。植物体细胞杂交过程不涉及()A 使用限制性内切酶B 使用纤维素酶和果胶酶C 诱导两种不同的细胞融合D 选择利于杂种细胞分裂和分化的培养基11、下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答：植物细胞B(1) 步骤是去掉 ，使植物细胞成为 ，最常用的方法是 。(2) 步骤一

12、般常用的化学试剂是 ,目的是 (3) 在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是 ，其中步骤相当于 ，步骤相当于 。(4) 植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，使两株植物的性状能够在新的植物体上有所表现，其根本原因是 (5) 从理论上讲，杂种植株的育性为 。若运用传统有性杂交方法能否实现？理由是 。因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于 (7)利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？【学后反思】植物细胞工程的基本技术学案参考答案【自主学习】细胞生物学分子生物学细胞水平细胞器水平遗传物质细胞产品植物细胞工程和动物细胞工程细胞壁 细胞膜 细胞质 细胞核有丝分裂在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息执行情况不同（或基因选择性表达）具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。每个细胞都含有该物种全部遗传信息发育成完整植株的潜力全能性组织和器官选择性蛋白质组织和器官全能性完整牛物体器官、组织、细胞愈伤分化结构和功能无菌人工控制条件离体愈伤组织全能性愈伤组织完整的植株胡萝卜根无菌水次氯酸钠溶液尢菌消毒形