植物细胞工程

1、植物细胞工程学习要求具体内容标准学习要求简述植物组织培养简述细胞全能性的概念含义；简述植物组织培养的过程和方法；（了解）简述植物体细胞杂交技术；列举植物细胞工程的实际应用；（了解）活动单元一：细胞全能性【导学提纲】1、细胞全能性的概念？2、卵细胞、体细胞、受精卵、动物细胞、植物细胞全能性的比较？【识记】.生物体的所有细胞几乎都含有该物种的全套遗传物质，具有发育成为完整个体所必需的,因此，这些细胞都具有发育成为一个新的生物个体的。细胞的这种特性称为细胞全能性。.植物体细胞在适宜的条件下可培育成完整的正常植株，这就是细胞的有力证据。.植物组织培养是指依据原理，在无菌条件下，分离植物的器官、组织、细

2、胞或（称为外植体），并在培养基上培养，在适宜条件下使其长成部分或完整植株的技术。.植物组织培养最常用的培养材料是植株的茎尖、根尖、叶片和花药等。5.由已经分化的植物细胞形成愈伤组织的过程，称为植物细胞的。愈伤组织重新诱导分化形成根、芽等器官的过程，称为再分化。【理解】全能性totipotency关于全能性的定义基本上可以分三种。一种是说“已分化细胞具有重新发育为完整个体的潜能”，这种说法将受精卵排除在外，但事实上现在人们达成共识认为受精卵全能性最强；一种说法是“一个细胞包含着这种生物的全部遗传信息，在适当的条件下可以发育成一个完整的生物体”，这种说法严格讲是将花药离体培养或卵细胞发育成个体排除

3、在外了（存疑）；1984年国际组织培养协会作出的定义最全面“细胞全能性为细胞的某种特征，有这种能力的细胞保留形成有机体所有细胞类型的能力”，这个定义包含了受精卵、花药、卵细胞的分化发育，也包含了培养细胞生产次生代谢物的情况（如红豆杉细胞培养生产紫杉醇）。植物细胞全能性内涵：高度分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。原因：具有该生物的全部遗传信息。表达的条件：离体，必备的营养物质等。在体内由于基因的选择性表达，而使细胞发生分化。（4）全能性表达由高到低依次为：受精卵,干细胞生殖细胞体细胞；植物细胞,动物细胞。活动单元二：植物组织培养技术【导学提纲】.植物组织培养的过程？.愈伤组织的特点？.脱分化

4、，再分化的意义？.胚状体的应用？【识记】.在一定的培养条件下也可诱导形成胚状体（也称为体细胞胚）。如果模拟植物种子的基本结构，在胚状体外包裹人工胚乳和人工种皮，就可制成“人工种子”。.人工种子有许多优点，如不受因素的制约、繁殖速度快，可在短时间内提供大量种苗、有利于保存种系的优良性状等。.植物细胞培养是指在实验室工厂化生产条件下，将组织培养过程中形成的或其他易分散的组织置于培养基中，进行悬浮培养，得到分散游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖，从而获得大量的的一种技术。.植物细胞培养是在的基础上发展起来的，但与组织培养不同的是，细胞培养的目的不是使细胞形成组织乃至更多的植物体，而是通过大规模的

5、细胞培养以获得人类所需的。.原生质体是指去除后获得的裸露的植物细胞。用于细胞工程的原生质体主要来源于各种植物的叶片、等部位，此外也可从组织培养产生的中获得原生质体。.与未去除细胞壁的植物细胞一样，原生质体仍然具有,即具有再生细胞壁、进行连续分裂并长成完整植株的能力。原生质体在一定条件下，除了能实现外，还能摄入、质粒、病毒、细菌、细胞器等外源物质，是植物细胞工程进行遗传操作，如基因转移的良好材料。.植物体细胞杂交技术是一种非常有用的遗传育种手段，可以克服不同种植物之间杂交的障碍，实现远缘物种之间的核质组合，从而获得新品种植株。.植物细胞工程在育种中成功应用的另一范例是与利用。单倍体植株的特点是植

6、株弱小且高度不育，但它们在育种中具有能缩短、获得纯系等重要意义。【理解】.在进行植物组织培养的培养基中总是要添加一定量的生长素和细胞分裂素，其主要目的是什么？【提示】诱导细胞分裂和芽、根的分化。2.具有小灵芝草之称的金钗石斛是一种名贵的中草药，它具有生津益胃、润肺止咳之功效。金钗石斛的有效化学成分为大黄酚和B谷甾醇。我们能否在工厂内大量生产这两种物质呢？【提示】取金钗石斛的茎尖或根尖组织，并培养为愈伤组织一放入液体培养基中，进行悬浮培养一得到游离的悬浮细胞一筛选一采用液体培养基在生物发生器内，利用发酵技术进行培养一获得大量的金钗石斛细胞一从混合液中分离纯化大黄酚和B一谷甾醇。植物组织培养过程（

7、无性繁殖过程）1、配置固体培养基2、无菌操作切取一些小块组织获得离体的植物器官、组织或细胞3、获得愈伤组织4、诱导愈伤组织分化根、芽或胚状体5、再生新植株出现进行植物组织培养的条件和过程条件：植物细胞要处于离体状态。给予一定的营养物质，如有机物(蔗糖、维生素、植物激素等)和矿质元素等。无菌条件：即保证培养材料、培养基、培养用具完全无菌。因为一旦感染微生物，它们就会快速繁殖，争夺营养，并且还会产生毒素，使培养物很快中毒死亡。适宜的环境条件，如适宜的温度和pH等。名称过程结果生长调节剂光脱分化由外植体脱分化为愈伤组织形成排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团生长素与细胞分裂素避光再分化由愈伤组织分化为幼

8、苗或胚状体有根、芽或有生根发芽的能力生长素与细胞分裂素需光营养生长生殖生长发育成完整的植物体由根、茎、叶、花、果实、种子组成自身产生各种激素需光植物激素调节(1)、在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势;(2)、使用顺序影响实验结果：使用顺序实验结果先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂也分化同时使用分化频率提高(3)、激素用量的比例影响实验结果：生长素用量大于细胞分裂素用量时，有利于根的分化、抑制芽的形成；小于时，有利于芽的分化，抑制根的形成；量相等时，促进愈伤组织的生长。总结：生长素细胞分裂素利于根的分化生长素细胞分

9、裂素利于芽的分化生长素=细胞分裂素促进愈伤组织形成人工种子培育过程：植物组织培养诱导体细胞胚状体的发生一胚胎发育同步化的控制一人工种皮的包埋等。结构：人工种皮:躲持蹴体解加糊秋工种前度所朋辆有雕、砥、瓶懒无毒害糊L嘛体份生嬲）:楣于戏粕邮，就优点：可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖；保持亲本的优良性状；节约粮食，减少种子的使用。活动单元三：植物体细胞杂交【细学提纲剂有庙1乳醉傩鞠蛤力、保证其在适宜.去壁的方法？.细胞融合的原理？.体细胞杂交的意义?涮条麻生长发育【识记】植物体细胞杂交技术是指用两个来自不同植物的体细胞融合成一个细胞，且把该细胞培育成的技术。植物体细胞杂交技术的优点或

10、意义：【理解】1.原生质，原生质体，原生质层的区别？原生质与原生质体几乎没有区别在显微镜还不发达的时代，人们通过显微所以，管植物细胞内的结构成为原生质或原生质体。也就是细胞膜+细胞质+细胞核。动物细胞直接就是原生质。在一些植物细胞工程中，常人为去掉细胞壁，这样所获得其余的细胞结构也就成为原生质体。原生质层指成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质。由于成熟植物细胞的液泡体积极大，所以可以把这3部分看成一层极薄的膜，称为原生质层。相当于渗透作用中的半透膜，起到选择透过的作用2.植物体细胞杂交植物体细胞杂交多倍体育种不基本原理不原生质体融合和组织培养染色体数目的变异同同点方法不同原生质体

11、融合秋水仙素处理萌发的种子和幼苗染色体来源和数目不同一般来自不同种的生物，染色体不一定是倍数关系（）来自同种生物，加倍的是同源染色体同都是通过改变细胞的染色体数目来改变遗传物质，从而改变生物的性状。4、常见育种方式比较方法原理原因实例优点杂交育种基因重组非同源染色体上的非等位基因自由组合抗倒伏抗锈病小麦集中优良性状诱变育种基因突变人工方法使青霉素高产菌株提高变异频率，出现新性状单倍体育种染色体变异秋水仙素处理单倍体使其染色体加倍小麦新品种缩短育种年限多倍体育种染色体变异秋水仙素处理使染色体加倍无籽西瓜器官大，营养成分含量高细胞工程育种染色体变异实现不同种植物之间的核质融合白菜克服远源杂交不亲和

12、的障碍基因工程育种基因重组将不同生物的基因拼接在一起抗虫棉目的性强，打破物种界限【反馈】例1.1958年美国科学家将胡萝卜韧皮部的细胞培养产生完整植根如下图），请回答:试管植物试管植物胚状体科学家所用的胡萝卜韧皮部的细开花的胡萝卜植株胚状体科学家所用的胡萝卜韧皮部的细此实验证明了高度分化的植分化叫韧胸部（细胞通过细胞，在正常生物体内是否能够进行有丝分裂？说明原因。_和“入形成植株，形成的植株的特点是此实验证明了高度分化的植分化叫韧胸部（细胞通过力细胞仍有发发育成完整植株的能力，即具有一，高度具有此特性是由于（4）下表为几种组织培养的培养基配方的部分成分及培养条件和特点。培养基作用糖类大量元素微

13、量元素植物激素条件建立愈伤组织的培养基蔗糖N、P、KCa、Mg、S等B、Cu、Mn、Mo、Cl、Fe等2,4-D25黑暗培养根尖的培养基蔗糖N、P、K、Ca、Mg、S等B、Cu、Mn、Mo、Cl、Fe等15黑暗培养茎尖的培养基蔗糖N、P、K、Ca、Mg、S等B、Cu、Mn、Mo、Cl、Fe等萘乙酸18连续光照根据上表分析说明，组织培养的条件和特点是：试简要说明组织培养技术的优点以及这一技术在实践中的具体应用。.植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是（）细胞的全能性离体植物器官、组织或细胞根，芽生长素和细胞分裂素生长素和乙烯愈伤组织再分化脱分化植物体A.、和B.、和C.、和

14、D.、和例2.医学研究发现紫杉醇能有效治疗某些癌症。获得紫杉醇的传统方法是从红豆杉属植物的树皮中提取，但产量有限，也不利于濒危植物红豆杉的保护。研究发现，红豆杉的其他组织细胞也能生产紫杉醇，有人尝试用植物细胞工程技术生产。下图为三种红豆杉细胞培养过程中细胞数量、紫杉醇产量与培养时间的数据图。请回答：(2)将红豆杉细胞经组织培养形成=。方可接种到培养基中。?45利用组织培养技术生产与传统方法提取紫杉醇相比，前者具有川/J(至少答出两点)优点。.对细胞全能性的表述正确的是A、非离体植物细胞能够表现出全能性B、动物细胞融合标志着动物细胞全能性的实现C、单克隆抗体的制备原理依据是细胞的全能性D、花粉培

15、育成单倍体是细胞全能性的体现.植物细胞表现出全能性的必要条件是A.给予适宜的营养和外界条件B.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件。导入其他植物细胞的基因D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内.在生物体的所有细胞中，全能性最高的是A.卵细胞B植物花粉C.体细胞D.受精卵.在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为：A.细胞丧失了全能性B.基因的表达有选择性C.不同的细胞内基因不完全相同D.在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化.植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是细胞的全能性离体植物器官，组织或细胞根，芽生长素和细胞分裂素生长素和乙烯愈伤组织再分化脱分化植物体A.和B.和C和D.和.植物组织培养可以形成愈伤组织，下列有关愈伤组织的叙述错误的是A.愈伤组织是离体细胞经过脱分化形成的B.形成愈伤组织的培养基不需含有机分子C愈伤组织可以形成具有生根能力的胚状结构D.愈伤组织细胞的线粒体和核糖体可能发生碱基互补配对.能刺激愈伤组织形成的诱导剂是A.细胞分裂素和生长素B、赤霉素C.生长