《植物细胞工程的基本技术》课件(新人教版-选修3)---副本

专题2细胞工程浦北中学陈乙平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某种植物的一块组织通过培养得到一株完整植株?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12345再分化(愈伤组织)植物组织培养6脱分化探究：1、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。2、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。在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。生物的每一个细胞都有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？3、已分化的细胞为什么具有发育成完整个体的潜能？6.细胞表现全能性的条件有哪些？

离体、营养物质、激素及其它适宜条件。5、大小：

受精卵生殖细胞体细胞＞＞2）

植物细胞＞动物细胞

3）

1）受精卵的全能性最高

4）分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞强调几个概念：愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种高度液泡化，由无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织。植物细胞的脱分化：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。脱分化的实质和结果分别是什么？实质是恢复细胞的全能性过程。结果是形成愈伤组织。植物细胞的再分化：脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化成根或芽等器官的过程。光照遮光外植体愈伤组织根、芽植物体脱分化再分化一、植物组织培养的过程（离体的,已分化组织或细胞）（未分化）（分化）幼芽或幼根？条件？优点？特点？繁殖速度快不受季节限制工厂化生产幼苗无毒保持优良性状①适宜温度、光照、pH和无菌环境。②无机物、有机物和植物激素（生长素，细胞分裂素等）无定形状态薄壁细胞高度液泡化排列疏松、无规则无叶绿体,不进行光合作用分化程度低去分化较易理论基础：细胞的全能性

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。植物的组织培养知识拓展

当细胞分裂素和生长素共同使用时，能刺激愈伤组织的形成，而通过调节二者的浓度比，就可以调控植物细胞培养过程中芽和根的形成，称为“激素杠杆”。具体内容详见P42拓展视野(1)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？

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的物质，导致培养物迅速死亡。讨论(2)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组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？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。反馈练习1.下列属于组织培养的是：A.花粉培养成单倍体植株B.芽发育成枝条C.根尖分生区发育成成熟区D.未受精的卵发育成雄蜂A2.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（）A.消毒灭菌B.适宜的温度C.充足的光照D.适宜的养料和激素C3.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要（）A.具有完整细胞核的细胞B.离体状态C.导入外源基因D.一定的营养物质和激素C4、若用“①

②

③④”表示植物组织培养的过程。请回答：

（1）①表示

，能被培养成为④的根本原因是（2）②表示脱分化再分化离体的植物器官、组织或细胞植物细胞具有全能性愈伤组织1995年，美国世界观察研究所所长莱斯特布朗曾经提出“谁来养活中国”的问题，他认为到2030年中国由于人口增长、耕地减少、粮食产量难以提高等原因，粮食缺口达到数亿吨，世界上没有一个国家能为中国提供这么多的出口粮食，从而造成国际市场粮价飞涨，导致全世界挨饿。

资料:地上长番茄地下长土豆番茄------马铃薯植株因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。于是，科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。二、植物体细胞杂交技术这幅番茄—马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？理想图

1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。背景资料1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种——“马铃薯番茄”。

白菜甘蓝白菜－甘蓝“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。1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？2．有没有一种温和的去壁方法呢？3．为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？4．如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？5．如何将杂种细胞培育成杂种植株？请思考：马铃薯细胞番茄细胞杂种细胞1.阻碍植物细胞亲和的结构是什么？怎么去除？融合长壁原生质体纤维素酶和果胶酶2.去壁以后的结构叫什么？3.用什么方法才能让细胞紧密接触并发生融合？4.融合的过程是怎样的？其过程中用到了膜的什么特性？5.融合完成的标志是什么？6.杂种细胞遗传物质有什么特点？7.融合后除杂种细胞外还有哪些融合细胞？

物理方法：离心、振动、电击.

化学方法：聚乙二醇（PEG）诱导细胞膜融合细胞质融合细胞核融合流动性单核、长出新的细胞壁具有两个物种的遗传物质马—马、番--番所以还要经过筛选才能得到杂种植株杂种植株融合的原生质体再生出细胞壁脱分化愈伤组织再分化植物细胞的融合植物组织培养植物细胞A原生质体B原生质体A杂种细胞去壁去壁人工诱导方法？促进融合的方法？融合完成的标志植物细胞B二、植物体细胞杂交1、概念将

，在一定条件下融合成

，并将其培养成

。不同种的植物体细胞杂种细胞新的植物体2、原理（1）细胞膜的流动性（2）细胞的全能性可以克服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3、不足①技术复杂、操作繁琐、工作量大②不一定按人们需要表达优良性状4、优势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，2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物──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。所采用技术的理论基础植物细胞工程通常采用的技术手段植物组织培养植物体细胞杂交植物细胞的全能性小结：1、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2、植物细胞融合完成的标志的是（）A、产生新的细胞壁B、细胞膜发生融合C、细胞质发生融合D、细胞核发生融合AD4.如下图所示为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作，接入试管后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请根据图回答下列问题：⑴要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括

和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和

两类植物激素。⑵此过程依据的原理是

。A和B阶段主要进行的分裂方式是

，B阶段