人教版生物 植物细胞工程分析

1、细胞工程细胞工程合肥八中 宋 晖专题专题2 2澳洲朱焦穴盘苗澳洲朱焦穴盘苗 指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。术。 应用的原理和方法应用的原理和方法研究的水平研究的水平研究的目的研究的目的细胞生物学和分细胞生物学和分子生物学子生物学细胞整体水平细胞整体水平或细胞器水平或细胞器水平按照人们的意愿来改变按照人们的意愿

2、来改变细胞内的遗传物质或获细胞内的遗传物质或获得细胞产品得细胞产品( (定向改造）定向改造）细胞工程细胞工程植物细胞工程植物细胞工程植物组织培养植物组织培养 植物体细胞杂交植物体细胞杂交动物细胞工程动物细胞工程如何把某种植物的一块组织通过如何把某种植物的一块组织通过培养得到一株完整植株培养得到一株完整植株? ?1、原理原理：细胞细胞的全能性的全能性（1）概念）概念: 已高度分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。 （2）原因）原因： 生物体细胞含有本物种所特有的全套遗传信息。（3）全能性）全能性高低：高低： 受精卵胚胎干细胞生殖细胞体细胞植物细胞动物细胞实验胡萝卜的组织培养(1)(1)在组织培养

3、实验中，为什么要强调所在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？ 防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会和培防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会和培养物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害养物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。的物质，导致培养物迅速死亡。(2)(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）

4、，是否也能培养成小植株，你能用实验的方法花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？进行验证吗？胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。2、植物组织培养的条件植物组织培养的条件v内因（材料）：离体细胞、组织或器官（内因（材料）：离体细胞、组织或器官（外植体外植体）v外因：外因： 适宜适宜的外界环境条件，例如无菌、适宜的温度、湿度、的外界环境条件，例如无菌、适宜的温度、湿度、光照等光照等 培养基培养基（一定的营养物质，激素一定的营养物质，激素）v植物组织培养的培

5、养基植物组织培养的培养基 无机营养成分：无机盐离子 有机营养成分： 含N物质：包括维生素和氨基酸 碳源：2%5%的蔗糖溶液，调节渗透压 激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素 琼脂：起支持作用PH值：5.06.03、 植物组织培养的基本过程植物组织培养的基本过程v 外植体外植体 愈伤组织愈伤组织 胚状体胚状体已分化出根、已分化出根、芽芽 （消毒）（消毒）分化程度降低，分化程度降低，分裂能力增强分裂能力增强重新分化出组织器重新分化出组织器官的过程（官的过程（细胞分细胞分裂素、生长素裂素、生长素）l 整个过程必须保证整个过程必须保证无菌无菌环境。环境。l 细胞分化细胞分化程度与细胞分裂能力呈程度与细胞分

6、裂能力呈负相关。负相关。脱分化脱分化遮光遮光再分化再分化光照光照v 愈伤组织：离体的植物愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种过细胞分裂，形成一种排列疏松无规则、高度排列疏松无规则、高度液泡化、无定形态的薄液泡化、无定形态的薄壁细胞壁细胞组成的组织。组成的组织。植物组织培养（试管苗的形成）植物组织培养（试管苗的形成）试管苗大规模培养试管苗大规模培养移栽移栽经过炼苗的小苗，可以和一般植物一样进行大规模栽培植物组织培养的概念：植物组织培养的概念：在在无菌和人工控制的条件下将无菌和人工控制的条件下将离体的植物器官、组离

7、体的植物器官、组织、细胞织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予一定的，培养在人工配制的培养基上，给予一定的培养条件，诱导产生愈伤组织和培养条件，诱导产生愈伤组织和胚状体胚状体，最终形成完，最终形成完整的植株。整的植株。 1 1、定义：、定义： 将两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的过程。 2 2、优势、优势：克服了远缘杂交不亲和的障碍，拓展了可用于杂交的亲本组合范围。（与有性杂交方法比较）与有性杂交方法比较） (1)(1)(2)(3)(4)(5)标志标志去壁去壁植物植物A A细胞细胞植物植物B B细胞细胞去壁去壁原生质体原生质体A A原生质体原生质体B

8、B原生质体融合原生质体融合融合体融合体再生壁再生壁杂种细胞杂种细胞细胞分裂细胞分裂愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株v细胞壁如何去除？细胞壁如何去除？v原生质层如何融合？融合的基础是什么？原生质层如何融合？融合的基础是什么？v杂交完成的标志是什么？杂交完成的标志是什么？v最后通过什么手段得到新个体最后通过什么手段得到新个体 ？去壁的常用方法：去壁的常用方法：酶解法（纤维素酶、果胶酶等） 原生质体融合方法原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等 化学法：聚乙二醇（PEG） 细胞融合的基础：细胞融合的基础： 细胞膜的流动性杂交成功的标志：杂交成功的标志：获得新个体的方法：获得新个体的方法：杂种

9、细胞生出新的细胞壁 植物组织培养1.1.为什么为什么“番茄番茄马铃薯马铃薯”超级杂种植株没有超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？马铃薯？ 主要原因是：主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，们之间是相互调控、相互影响的，马铃薯马铃薯番茄杂番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，薯或番茄植株中的

10、遗传物质一样有序表达，所以所以杂杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯。交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯。2.2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物自然界中有一种含有叶绿体的原生动物眼虫，说明植物眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。具体实验方案。植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术所属所属范畴范畴原理原理步骤步骤意义意义联系联系无性繁殖无性繁殖细胞全能性细胞全能性脱

11、分化脱分化再分化再分化保持优良性状保持优良性状繁殖速度快、大规模生产繁殖速度快、大规模生产提高经济效益提高经济效益杂交技术应用了组织培养杂交技术应用了组织培养克服不同种生物远源杂交克服不同种生物远源杂交的障碍的障碍去除细胞壁去除细胞壁融合形成杂种细胞融合形成杂种细胞组织培养组织培养膜流动性膜流动性细胞全能性细胞全能性染色体变异、基因重组染色体变异、基因重组植物组织培养植物组织培养不能人工诱导原生质体融合的方法是：A、振动 B、电刺激、 C、PEG试剂、 D、重压植植物物细细胞胞工工程程的的实实际际应应用用1.单倍体育种单倍体育种2.突变体的利用突变体的利用1、微型、微型繁殖繁殖(属无性繁殖属无

12、性繁殖)(1)微型繁殖技术（快速繁殖技术）：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术.(2)特点：保持优良品种的遗传特性；高效快速地实现种苗的大量繁殖。2、培育、培育脱毒作物脱毒作物材料:无病毒的茎尖（分生区）脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得3、人工、人工种子种子v 用人工种皮包被体细胞胚，可以制造人工种子v 人工种皮：藻酸钠v 解决有些植物结子困难、发芽率低、繁殖困难等问题胚胚胚乳胚乳种皮种皮 现在已有胡萝卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、玉米、水稻、橡胶等几十种植物的人工种子试种成功，但由于成本较高，中国尚未应用于生产。1.1.单倍体育种单倍体育种（1 1）方法）方法: :（2 2）过程：）过程：花药

13、离体培养花药离体培养花 药 离体 培 养组 织萌 发自 交人 工 诱 变染 色 体 加 倍培 养发 育单 倍 体 植 株正 常植 株种 子(纯 合 体 ) 新 植 株(新 品 种 )第 一 年第 二 年（3）优点）优点: 后代稳定遗传后代稳定遗传,都是纯合体都是纯合体; 明显缩短育种年限。明显缩短育种年限。2.2.突变体的利用突变体的利用 (1)(1)产生产生: :植物组织培养植物组织培养 (2)(2)利用利用: :筛选对人们有利突变体筛选对人们有利突变体, ,进而培育进而培育新品种新品种1.1.种类：种类： 蛋白质，脂肪，糖类，药物，香料，生蛋白质，脂肪，糖类，药物，香料，生物碱等。物碱等。2.2.技术：技术： 植物的组织培养植物的组织培养 紫草紫草紫草素紫草素 愈伤组织愈伤组织植物组织培养大量生产紫草素 生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、价格高等特点，近年在各地发展很快。但是生姜在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%50%。设计无毒生姜幼苗的培育方案。设计无毒生姜幼苗的培育方案。请你设计请你设计如何培育出上结大豆、下结如何培育出上结大豆、下结花生的新品种？花生的新品种？请你们讨论后设计请你们讨论后设计 【08江苏江苏高考高考】下列下列关于植物组织培养的叙述关于植物组织培养的叙述中，错误的是中，错误