高三生物二轮复习课件：植物细胞工程

细胞工程植物细胞工程细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人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术。根据操作对象的不同，可以分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。细胞工程细胞生物学和分子生物学细胞水平或细胞器水平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概念分类植物细胞工程目的操作水平动物细胞工程应用的原理和方法细胞工程：是细胞水平或细胞器水平上生物技术，基因工程：是分子水平上的生物技术。克隆多莉羊技术是

水平上的技术，培育抗虫棉是

水平上的技术。蛋白质工程是

水平上的技术。细胞工程与基因工程相比：细胞分子思考:分子1.植物细胞工程技术常用的技术手段?植物组织培养植物体细胞杂交2.植物细胞工程理论基础?植物细胞的全能性细胞的全能性一、植物细胞全能性的定义已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。——必修1-P119具有某种生物的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，也就是说，每个细胞都具有全能性的特点。——选修3-P33细胞的全能性二、植物细胞全能性的原因分裂分化分裂分化共同组成生物个体受精卵干细胞体细胞高度分化的细胞仍含有该物种的全部遗传信息，具有发育成完整个体所需要的全套基因。不同细胞的全能性比较：植物细胞

动物细胞(动物细胞的

具有全能性)受精卵

生殖细胞(配子，包括精子和卵细胞)

体细胞体细胞：分化程度低的

分化程度高的幼嫩的

衰老的分裂能力强的

分裂能力弱的在生物体的所有细胞中，

的全能性是最高的。>>>>>>细胞核受精卵植物组织培养技术1.概念植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、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，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。2.植物组织培养的原理：植物细胞具有全能性植物体细胞杂交技术

番茄与马铃薯同是茄科植物，但不是同属的植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。马铃薯的块茎生长在土壤中。

科学家的幻想：让一株植株的地上部分结番茄，地下部分长土豆。这个幻想可能实现吗？1.定义2.原理将不同的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植株的技术。（1）植物体细胞融合依据的生物学原理：细胞膜的流动性。（2）植物细胞培养的理论基础：植物细胞的全能性。杂种植株融合的原生质体AB再生出细胞壁脱分化愈伤组织再分化植物体细胞杂交过程植物细胞融合植物组织培养植物细胞A原生质体B原生质体A杂种细胞AB去壁去壁人工诱导方法？促进融合的方法？融合完的标志植物细胞B去壁的常用方法酶解法（纤维素酶、果胶酶等）原生质体融合方法物理法：离心、振动、电刺激等化学法：聚乙二醇（PEG）原生质体融合后类型？体细胞杂交后形成异源多倍体，每条染色体有同源染色体故理论上讲是可育的。融合的细胞中，两两融合的细胞有几种？对融合的细胞如何处理得到所需杂交细胞。3种（AA，AB，BB）；需进行筛选。优势（与有性杂交方法比较）克服植物远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。融合细胞筛选有两大类：一类是根据遗传和生理生化特性的互补选择法；一类是根据可见性状的机械选择法。1.抗药性筛选系统如亲本A对氨苄青霉素敏感，对卡那霉素不敏感，亲本B对氨苄青霉素不敏感，对卡那霉素敏感，融合后的细胞两种抗生素都不敏感。2.营养互补筛选系统亲本A为色氨酸缺陷型，亲本B为苏氨酸缺陷型，融合细胞可以在不含色氨酸和苏氨酸的培养平板上生长。3.温度敏感突变型融合细胞筛选亲本A具有卡那霉素抗性但只能在37度生长，亲本B为高温敏感型，不具备卡那霉素抗性，融合细胞能在高温和卡那霉素抗性平板上生长。4.物理特性筛选利用细胞在形态、大小、颜色上的差别可以在显微镜下用微管将融合细胞吸取挑选出来，也可以用离心的方式5.荧光标记法利用法绿色荧光的异硫氰酸荧光素和发红色荧光的碱性芯香红荧光素分别标记两个亲本细胞，融合后的细胞内存在两种荧光标记物，利用流式细胞仪可以进行分选。(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物体细胞杂交过程图优势和未解决的问题优势（与有性杂交方法比较）：打破了不同种生物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。未解决的问题：未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状。意义：克服远缘杂交不亲合的障碍，定向培育新品种植物体细胞杂交技术项目

体细胞杂交P1：2n(Aabb)与P2：2m(ccDd)生殖类型变异类型染色体数染色体组数基因组成植物体细胞杂交后代的遗传变化无性繁殖，育种过程中不遵循孟德尔定律染色体数目变异两亲本染色体数之和。2n+2m两亲本染色体组数之和。2+2两亲本基因型之和。AabbccDd白菜紫甘蓝×白菜—甘蓝

1、为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？主要原因是：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，所以马铃薯—番茄杂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，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。白菜“白菜－甘蓝”同普通白菜相比，具有生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。紫甘蓝思考：白菜、甘蓝是二倍体，那么获得的白菜—甘蓝是几倍体？四倍体白菜－甘蓝若A含有2N条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，B含有2M条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为2N+2M，基因型为AabbccDd。（一）植物繁殖新途径：属于无性繁殖植物细胞工程的实际应用1、微型繁殖（快速繁殖）技术快速繁植优良品种的植物组织培养技术特点:①保持优良品种的遗传特性②周期短，不受季节、气候、自然灾害等因素的影响③高效快速地实现种苗的大量繁殖兰花杨树生菜无籽西瓜2、作物脱毒脱毒草莓（1）植物病毒：寄生在植物细胞内的病毒，无性繁殖的作物，容易将病毒传染给后代。病毒积累，导致作物产量降低、品质变差。植物分生区病毒极少。切取茎尖进行组织培养，可获得脱毒苗。2.作物脱毒脱毒苗（无毒苗）植物组织培养

分生区（茎尖/根尖）的细胞1.有些树木需生长数年才能结出种子。2.优良杂交种后代会因发生性状分离而丧失优良特性。3.受季节、气候和地域的限制。4.制种时需要占用大量土地。能否找到天然种子的替代品？

实际问题：天然种子的局限性3、人工种子

胚状体/不定芽/顶芽/腋芽+人工种皮+人工胚乳③优点后代无性状分离，保持优良特性不受季节、气候和地域的限制易于储藏和运输①组成:②特性：在适宜条件下可以萌发长成幼苗。人工胚乳中的有效成分：加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌、植物生长调节剂等。胚人工胚乳人工种皮讨论：人工种皮中应该具有的有效成分？为了保证胚状体的生长发育，还可以加入哪些物质？作物新品种的培育复习:1、传统育种方法——原理:

基因重组

杂交育种结果:通过基因重组，把两亲本的优良性状组合在同一后代中缺点:要不断进行(多年)纯化和选择，才得到一种符合理想要求的新品种P：高杆抗病

DDTT×矮杆感病

ddttF1高杆抗病

DdTt↓第1年↓×选育出需要的矮抗纯种F2D_T_D_ttddT_ddtt矮抗杂交育种第2年第3年×生长ddTTF3配子：DTDtdTdt单倍体幼苗：DTDtdTdt花药离体培养秋水仙素第2年第4年DDttddTTddtt纯合体:DDTT矮抗P高杆抗病

DDTT×矮杆感病

ddttF1高杆抗病

DdTt单倍体育种第1年选择矮抗即为新品种举例：利用高杆抗病DDTT和矮杆感病ddtt品种培育矮杆抗病ddTT品种①单倍体定义：②单倍体例子：2.单倍体育种体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵发育来的单倍体多数植物都可通过花药或花粉来获得单倍体作物新品种的培育花药离体培养亲本植株花药单倍体植株秋水仙素处理纯合子植株4.单倍体育种的原理:染色体（数目）变异3.单倍体育种的过程：染色体加倍5.优点后代都是纯合子，能稳定遗传；明显缩短育种年限，加速育种进程花药

接种脱分化愈伤组织分化出小植物再分化单倍体植株移栽正常植株染色体加倍花粉细胞培养秋水仙素处理突变体的利用1.产生:植物组织培养过程中产生突变2.利用:筛选对人们有利突变体，进而培育新品种突变优点：育种原理：能够产生新性状细胞产物的工厂化生产(1)种类:蛋白质，脂肪，糖类，药物，香料，生物碱等。(2)技术:植物的组织培养。1、细胞产物:细胞产物的工厂化的生产2、技术：3、过程：脱分化分散开愈伤组织细胞悬液发酵、提取细胞产物外植体4、实例：人参皂甙干粉、三七、银杏蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。植物组织培养技术细胞产物的工厂化的生产6～7年人参皂甙干粉20～30天发酵罐工厂化生产人参皂甙的基本过程是什么？第一步，选择人参根作为外植体进行培养，产生愈伤组织，经过培养选择找到增殖速度快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为种质，其中一部分作为保存用，以备下一次生产用，一部分进行发酵生产。第二步，将第一步选择到的细胞株在发酵罐中的适合培养液中进行液体培养，增加细胞数量。第三步，将发酵罐中培养的细胞进行破碎，从中提取人参皂甙。细胞产物的工厂化的生产红豆杉细胞产物的工厂化的生产紫杉醇（抗癌物质）的提取思考：1、高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福人类，但却为濒危的红豆杉带来一场灭顶之灾。以“我们能否利用植物组织培养技术大量生产紫杉醇，从而拯救红豆杉”为题，与同学展开讨论，说出植物组织培养技术在节约资源、保护环境方面的重要意义。细胞产物的工厂化的生产

可以利用植物组织培养技术来大量生产紫杉醇。现在国内外的科学家们正在研究利用植物细胞培养技术来大量培育红豆杉细胞，希望利用这种方法来大量生产紫杉醇。国内外许多实验室开展了用组织培养法生产紫杉醇的研究，红豆杉属的11种植物现都在进行组