《植物细胞工程的基本技术》理科

专题2细胞工程1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆动物-----克隆羊多利诞生于英国,标志着一种新的生物技术---动物体细胞克隆技术面世,也揭开细胞工程更深层次发展的序幕!细胞工程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。细胞工程应用的原理和方法研究的水平研究的目的细胞生物学和分子生物学细胞整体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动物细胞工程前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术,后者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。细胞工程与基因工程相比：细胞分子思考:利用菊花花瓣微型繁殖培养的菊花如何把一片叶子、一瓣花瓣、甚至一粒花粉通过培养得到一株完整植株?为什么一片叶子、一瓣花瓣、甚至一粒花粉可以培养出一株完整的植株?2.1植物细胞工程§2.1.1植物细胞工程的基本技术植物组织培养合作学习1、植物组织培养的大致过程包括哪几个阶段？离体的器官、组织或细胞脱分化（又叫去分化）愈伤组织再分化根、芽植物体用关键词、箭头表示过程合作学习2、为什么已分化的植物组织或细胞能培养成完整植物体？

植物细胞具有全能性。3、什么是细胞的全能性？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，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点。在特特定定的的时时间间和和空空间间条条件件下下，，基因因选选择择性性表表达达的结结果果。。生物物的的每每一一个个细细胞胞都都有本本物物种种的的全全套套遗遗传传物物质质，都都有有发发育育成成完完整整个个体体的的全全套套基基因因。。4、生生物物体体内内的的细细胞胞为为什什么么没没有有表表现现出出全全能能性性，，而而是是分分化化成成不不同同的的组组织织器器官官？？3、已已分分化化的的细细胞胞为为什什么么具具有有发发育育成成完完整整个个体体的的潜潜能能？？6.细胞胞表表现现全全能能性性的的条条件件有有哪哪些些？？离体体、、营营养养物物质质、、激激素素及及其其它它适适宜宜条条件件。。5、全全能能性性大大小小：：受精精卵卵生殖殖细细胞胞体细细胞胞＞＞2）植物物细细胞胞＞＞动动物物细细胞胞3）1）受受精精卵卵的的全全能能性性最最高高4）分分化化程程度度低低的的细细胞胞＞＞分分化化程程度度高高的的细细胞胞获取取外植植体体无菌菌接接种种诱导导愈愈伤伤组组织织的形形成成试管管苗苗的的形形成成扩大大培培养养移栽栽脱分分化化再分分化化(1)在组组织织培培养养实实验验中中，，为为什什么么要要强强调调所所用用器器械械的的灭灭菌菌和和实实验验人人员员的的无无菌菌操操作作？？防止止杂杂菌菌污污染染，，因因为为杂杂菌菌生生长长快快，，会会和和培培养养物物争争夺夺营营养养。。杂杂菌菌生生长长过过程程中中会会产产生生有有害害的的物物质质，，导导致致培培养养物物迅迅速速死死亡亡。。讨论论(2)在本本实实验验中中，，切切取取胡胡萝萝卜卜块块根根时时强强调调要要切切取取含有有形形成成层层部部分分，，原原因因是是这这部部分分容容易易诱诱导导形形成成愈愈伤伤组组织织。。请请思思考考一一下下，，胡胡萝萝卜卜的的其其他他部部分分（（如如茎茎、、叶叶、、花花）），，是是否否也也能能培培养养成成小小植植株株，，你你能能用用实实验验的的方方法法进进行行验验证证吗吗？？胡萝萝卜卜的的其其他他部部分分（（如如茎茎、、叶叶、、花花））也也能能培培养养再再生生形形成成小小植植株株，，只只是是诱诱导导愈愈伤伤组组织织比比较较困困难难。。(3)请根根据据上上面面的的实实验验过过程程，，概概括括出出植植物物组组织织培培养养技技术术的的流流程程简简图图。。模型型构构建建植物物材材料料（消消毒毒））脱分化无菌接种、诱导愈伤伤组组织织再分分化化诱导导试管管苗苗移栽栽到到大大田田,培养养成成正正常常植植株株1、有有关关全全能能性性的的表表述述中中，，不不正正确确的的是是Ａ．．受受精精卵卵在在自自然然条条件件下下能能使使后后代代细细胞胞形形成成完完整个个体体，，因因此此全全能能性性最最高高Ｂ．．生生物物体体内内细细胞胞由由于于分分化化全全能能性性不不能能表表达达Ｃ．．卵卵细细胞胞和和受受精精卵卵一一样样，，细细胞胞未未分分化化，，全全能能性很很高高Ｄ．．在在一一定定条条件件下下,植物物细细胞胞离离体体培培养养能能表表现现出全全能能性性趁热热打打铁铁：：强调调几几个个概概念念：（1））愈伤伤组组织织：：离体体的的植植物物器器官官、、组组织织或或细细胞胞，，在在培培养养一一段段时时间间以以后后，，通通过过细细胞胞分分裂裂，，形形成成一一种种高高度度液液泡泡化化、、无无定定形形状状态态薄薄壁壁细细胞胞组组成成的的排排列列疏疏松松无无规规则则的的组组织织。。（2））植物物细细胞胞的的脱脱分分化化：：是让让已已经经分分化化的的细细胞胞，，经经过过诱诱导导后后，，失失去去其其特特有有的的结结构构和和功功能能而而转转变变成成未未分分化化的的细细胞胞的的过过程程。。（3））脱分分化化的的实实质质和和结结果果分分别别是是什什么么？？实质质:恢复复细细胞胞的的全全能能性性过过程程结果果:形成成愈愈伤伤组组织织（4））植物物细细胞胞的的再再分分化化：：脱分分化化产产生生的的愈愈伤伤组组织织在在培培养养过过程程中中重重新新分分化化根根或或芽芽等等器官的的过程程。植物组组织培培养的的培养基基无机营营养成成分：：C，H，O大量元元素及及部分分微量量元素素有机营营养成成分①含含N物质：：包括括维生生素和和氨基基酸②碳碳源：：2%——5%的蔗糖糖③琼琼脂：：起支支持作作用④相相关激激素：：生长长素，，细胞胞分裂裂素和和赤霉霉素PH值：5.0－6.0外植体愈伤组织根、芽植物体脱分化化再分化化一、植植物组组织培培养的的过程程（离体体的,已分化化组织织或细细胞））（未分分化））（分化化）幼芽或或幼根根？条件？？优点？？特点？？繁殖速速度快快不受季季节限限制工厂化化生产产幼苗无无毒保持优优良性性状①适宜宜温度度、光光照、、pH和无菌菌环境境。②无机机物、、有机机物和和植物物激素素（生长素素，细细胞分分裂素素等）无定形形状态态薄壁细细胞高度液液泡化化排列疏疏松、、无规规则无叶绿绿体,不进行行光合合作用分化程程度低低去分分化较较易理论基基础：：细胞的的全能能性反馈练练习1.下列属属于组组织培培养的的是：：A.花粉培培养成成单倍倍体植植株B.芽发育育成枝枝条C.根尖分分生区区发育育成成成熟区区D.未受精精的卵卵发育育成雄雄蜂A2.在离体体的植植物器器官、、组织织或细细胞脱脱分化化形成成愈伤伤组织织的过过程中中，下下列哪哪一项项条件件是不不需要要的（（））A.消毒灭菌菌B.适宜的温温度C.充足的光光照D.适宜的养养料和激激素C3.要将胡萝萝卜韧皮皮部细胞胞培养成成完整植植株，不不需要（（））A.具有完整整细胞核核的细胞胞B.离体状态态C.导入外源源基因D.一定的营营养物质质和激素素C4、若用用“①②②③③④④”表表示植物物组织培培养的过过程。请请回答：：（1）①①表示示，能被培养养成为④④的根本本原因是是（2）②②表示示脱分化再分化离体的植植物器官官、组织织或细胞胞植物细胞胞具有全全能性愈伤组织织番茄与马马铃薯同同属茄科科植物，，但不是是同属植物。。番茄的的果实和和马铃薯薯的块茎茎是我们们经常食食用的蔬蔬菜。马马铃薯块块茎生长长在土壤壤中。人人们曾曾经有这这样一个个幻想：：让一株株植株地地上部分分结番茄茄，地下下部分长长土豆。。这个幻想想可能实实现吗？？一个梦想想?因为不同同种生物物之间存存在着生生殖隔离离，所以以用传统统的有性性杂交方方法是不不可能做做到这一一点的。。于是，科科学家试试图用这这两种植植物的体体细胞进进行杂交交，来实实现这一一美妙的的设想。。二、植物物体细胞胞杂交技技术这幅番茄茄—马铃薯图图利用传传统有性性杂交方方法能实实现吗？？为什么么？理想图1972年卡尔森森等通过过两个烟烟草品种种之间原原生质体体的融合合，获得得了第一一个体细细胞杂种种。背景资料料1978年梅尔彻彻斯(Melchers)等首次获获得了番番茄和马马铃薯的的属间体体细胞杂杂种——“马铃薯番番茄”。。目前，已已得到栽栽培烟草草与野生生烟草、、栽培大大豆与野野生大豆豆、籼稻稻与野生生稻、籼籼稻与粳粳稻、小小麦与鹅鹅冠草等等细胞杂杂种及其其后代，，获得了了有价值值的新品品系或育育种上有有用的新新材料。。白菜甘蓝白菜－甘蓝“白菜－－甘蓝””同普通通白菜相相比，具具有生长长期短、、耐热性性强和易易于贮藏藏等优点点。1．你认为为两个来来自不同同植物的的体细胞胞完成融融合，遇遇到的第第一个障障碍是什什么？2．有没有有一种温温和的去去壁方法法呢？3．为什么么两个原原生质体体能发生生融合，，这与细细胞膜的的什么特特性有关关？4．如果两两个来源源不同的的原生质质体发生生了融合合，下一一步该做做何处理理？5．如何将将杂种细细胞培育育成杂种种植株？？请思考：：利用电激法将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合杂种植株株融合的原原生质体体AB再生出细细胞壁脱分化愈伤组织织再分化1、过程植物细胞胞的融合合植物组织织培养植物细胞胞A原生质体体B原生质体体A杂种细胞胞AB去壁去壁人工诱导方法？促进融合合的方法法？融合完成成的标志植物细胞胞B二、植物物体细胞胞杂交技技术去壁去壁纤维素酶酶果胶酶酶原生质体体植物细胞胞原生质体体融合离心、振振动、电电刺激、、聚乙二醇醇再生细胞胞壁杂种细胞胞去分化愈伤组织织杂种植株株激素筛选等量激素再分化植物体细细胞杂交交过程示意意图2、概念将不同种种的植物物体细胞胞，在一一定条件件下融合合成杂种种细胞，，并把杂杂种细胞胞培育成成新的植植物体的的技术。。3、意义在克服不不同种生物远缘缘杂交的的障碍上上，取得得了巨大大的突破破，从而而扩大了了可用于于杂交的的亲本组组合。4.未能解决的问问题：未能让让杂种植物按按照人们的需要表现出出亲代的优良良性状。1.为什么“番茄茄—马铃薯”超级级杂种植株没没有如科学家家所想像的那那样，地上长长番茄、地下下结马铃薯？？主要原因是：：生物基因的表表达不是孤立立的，它们之之间是相互调调控、相互影影响的，马铃薯—番茄杂交植株株的细胞中虽虽然具备两个个物种的遗传传物质，但这这些遗传物质质的表达受到到相互干扰，，不能再像马马铃薯或番茄茄植株中的遗遗传物质一样样有序表达，，所以杂交植株不能能地上长番茄茄、地下结马马铃薯。2.自然界中有一一种含有叶绿绿体的原生动动物──眼虫虫，说明植物物的细胞器同同样可以在某某些动物细胞胞中存活，请请探讨：动物物细胞与植物物细胞之间可可以实现杂交交吗？如果理理论上可行，，请设计出具具体实验方案案。比较植物组织培养植物体细胞杂交技术所属范畴原理步骤意义联系无性繁殖细胞全能性①脱分化②再分化保持优良性状状繁殖速度快、、大规模生产产提高经济效益益杂交技术应用用了组织培养养克服不同种生生物远源杂交交的障碍①去除细胞壁壁②融合形成杂杂种细胞③组织培养膜流动性细胞全能性染色体变异、、基因重组1、不能人工诱诱导原生质体体融合的方法法是（））A、振动B、电刺激C、PEG试剂D、重压2、植物细胞融融合完成的标标志的是（））A、产生新的细细胞壁B、细胞膜发生生融合C、细胞质发生生融合D、细胞核发生生融合AD生姜是药食两两用的经济作作物，具有栽栽培容易、产产量高、价格格高等特点，，近年在各地地发展很快。。但是生姜在在生产上长期期采用无性繁繁殖，容易感感染多种病毒毒病，使生姜姜品质变差，，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。请你设计案例一如何培育出上上结大豆、下下结花生的新新品种？请你们讨论后后设计案例二一、植物繁殖的新新途径1.微型繁殖(1)微型繁殖技术术:(2)特点:保持优良品种种的遗传特性性;高效快速地实实现种苗的大大量繁殖.快速繁殖优良良品种的植物组织培养养技术.2.作物脱毒(1)材料:无病毒的茎尖尖(2)脱毒苗:切取茎尖进行行组织培养获获得3.人工种子(1)特点:(2)技术:(3)结构:后代无性状分分离不受气候,季节和地域限限制植物组织培养养.人工种皮、胚乳、胚状体或不定芽或顶芽或腋芽.二、作物新品种的的培育1.单倍体育种(1)方法:(2)优点：花药的离体培培养秋水仙素诱导导后代都是纯合合体，稳定遗遗传；明显缩短育种种年限2.突变体的利用用(1)产生:植物组织培养养(2)利用:筛选对人们有有利突变体,进而培育新品品种三、细胞产物的工工厂化生产1.种类:蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等.2.技术:植物的组织培培养.培育到什么阶阶段提取？所采用技术的的理论基础植物细胞工程程通常采用的技技术手段植物组织培养养植物体细胞杂杂交植物细胞的全全能性小结再见9、静夜四无无邻，荒居居旧业贫。。。12月-2212月-22Thursday,December8,202210、雨中黄叶叶树，灯下下白头人。。。01:48:0801:48:0801:4812/8/20221:48:08AM11、以我独沈沈久，愧君君相见频。。。12月-2201:48:0801:48Dec-2208-Dec-2212、故人江江海别，，几度隔隔山川。。。01:48:0801:48:0801:48Thursday,December8,202213、乍见翻疑梦梦，相悲各问问年。。12月-2212月-2201:48:0801:48:08December8,202214、他乡生白发发，旧国见青青山。。08十二月月20221:48:08上午01:48:0812月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月221:48上上午午12月月-2201:48December8,202216、行动出出成果，，工作出出财富。。。2022/12/81:48:0801:48:0908December202217、做前前，能能够环环视四四周；；做时时，你你只能能或者者最好好沿着着以脚脚为起起点的的射线线向前前。。。1:48:09上上午1:48上上午午01:48:0912月月-229、没有失败败，只有暂暂时停止成成功！。12月-2212月-22Thursday,December8,202210、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有结结果果，，但但是是不不努努力力却却什什么么改改变变也也没没有有。。。。01:48:0901:48:0901:4812/8/20221:48:09AM11、成功功就是是日复复一日日那一一点点点小小小努力力的积积累。。。12月月-2201:48:0901:48Dec-2208-Dec-2212、世间成事事，不求其其绝对圆满满，留一份份不足，可可得无限完完美。。01:48:0901:48:0901:48Thursday,December8,202213、不知香香积寺，，数里入入云峰。。。12月-2212月-2201:48:0901:48:09December8,202214、意志坚强的的人能把世界界放在手中像像泥块一样任任意揉捏。08十二月月20221:48:09上午01:48:0912月-2215、楚塞三湘湘接，荆门门九派通。。。。十二月221:48上上午12月-2201:48December8,202216、少年十五二二十时，步行行夺得胡马骑骑。。2022/12/81:48:0901:48:0908December202217、空山新新雨后，，天气晚晚来秋