植物细胞工程80727457

专题二细胞工程细胞工程的概念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。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：按操作对象分植物细胞工程动物细胞工程第一节植物细胞工程植物细胞工程植物细胞工程理论基础植物细胞的全能性一、植物细胞工程理论基础----细胞全能性1、定义：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,即每个细胞都具有全能性。思考：人的成熟红细胞有全能性吗？生殖细胞有全能性吗？2、原理：生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。3、细胞全能性比较:

A、植物细胞>动物细胞;B、受精卵>生殖细胞>体细胞;C、分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞

（分化程度越高，全能性越低）蜜蜂（2N=32）减数分裂卵细胞(N=16)

发育雄蜂(N=16)卵细胞可以直接发育成为一个新个体例：4、生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官的原因：

基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果4、细胞表现全能性的条件：

●离体状态●有一定营养物质、激素和其他外界条件植物细胞工程植物组织培养植物体细胞杂交植物细胞工程技术手段植物细胞工程理论基础植物细胞的全能性二、植物细胞工程技术手段----组织培养离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体脱分化(去分化)植物激素：细胞分裂素、生长素再分化植物组织培养条件：含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。脱分化再分化植物组织培养的概念：

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。同一株绿色开花植物的不同部位细胞，经组织培养获得的植株的基因型一定相同吗？所有的花粉细胞形成的植株的基因型一定相同吗？所有的体细胞形成的植株的基因型一定相同吗？一、植物细胞工程技术手段----植物体细胞杂交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，这些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。植物细胞工程植物组织培养植物体细胞杂交植物细胞工程技术手段植物细胞工程理论基础植物细胞的全能性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？

植物细胞外面有一层细胞壁，这层细胞壁阻碍着细胞间的杂交。2．有没有一种温和的去壁方法呢？

纤维素酶和果胶酶去除细胞壁（酶解法）3、植物细胞去掉细胞壁后叫什么？

原生质体4．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？(细胞融合的基础)请思考：细胞膜具有一定的流动性7．如何将杂种细胞培育成杂种植株？5、人工诱导原生质体融合的方法有哪些？物理法化学法离心、振动、电激等聚已二醇（PEG）作为诱导剂来诱导细胞融合植物组织培育技术6．原生质体融合的标志是什么？产生新的细胞壁8．植物体细胞杂交技术完成的标志是什么？获得杂种植株9、植物体细胞杂交的原理是什么？细胞膜的流动性、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1、过程植物体细胞杂交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去壁去壁人工诱导植物细胞B2、植物体细胞杂交技术的概念

将不同种的植物体细胞，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物体的技术。3、意义4、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。克服远缘杂交不亲和的障碍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？

马铃薯—番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、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。课本38页思考与讨论下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：

脱分化

再分化

①——→②——→③——→④（1）①表示

，它能被培养成为④的根本原因是

。（2）②表示

，它与①相比分化程度

，全能性

。

（3）若①是花药，则④是

，继续对其使用

处理可获得

正常植株，该过程称为

。

（4）若①是胡萝卜根尖细胞，则培养成的④的叶片的颜色是

，这说明根尖细胞

。

（5）若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，培养将进行到（填编号）

。离体的植物器官、组织或细胞植物细胞的全能性愈伤组织低高单倍体植株秋水仙素纯合单倍体育种绿色含有与叶绿体形成相关的基因②植物细胞工程的实际应用资料一科学家应用了多倍体育种的方法，培育出三倍体无籽西瓜，具有无子、含糖高、口感好等特点。

但是因其不结种子，每年必须用四倍体和二倍体西瓜杂交培育种子，不仅增加了生产成本，也给无籽西瓜的普及带来了困难一、植物繁殖的新途径1.微型繁殖

(2)特点:

保持优良品种的遗传特性;

繁殖速度快，可大批量生产;

取材少，培养周期短;

(1)概念:应用植物组织培养技术，快速繁殖优良品

种的技术.微型繁殖的应用：兰花杨树生菜无籽西瓜工业化生产作物栽培荷兰花卉资料二

病毒引起的植物病害有500多种。受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉，如水稻、小麦、棉花、马铃薯、油菜、大蒜、苹果、枣、兰花等。而且没有有效的防治办法，只能拔出病株，造成很大的经济损失。

病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼小嫩的器官和为成熟的组织中较少，在分生区几乎不含有病毒2、作物脱毒无性繁殖的作物，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（如茎尖）病毒极少。切取茎尖进行组织培养，可获得脱毒苗。脱毒草莓2、作物脱毒作物脱毒材料:分生区（如茎尖）的细胞作物脱毒方法:进行组织培养结果:脱毒苗优点:作物不会或极少感染病毒脱毒产品甘蔗香蕉马铃薯菠萝树木需生长数年才能结出种子。优良杂交种后代会因发生性状分离而丧失优良特性。受季节、气候和地域的限制。制种时需要占用大量土地。如何克服缺陷？3、人工种子人造种皮胚状体或不定芽或顶芽或腋芽.人工胚乳或子叶人工种子的结构概念：通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。在适宜的条件下可以发芽成苗。由外植体或愈伤组织产生3.神奇的人工种子3.神奇的人工种子

（1）优点:后代无性状分离不受气候,季节和地域限制（2）技术：植物组织培养.

（3）结构：人工薄膜+胚状体

或不定芽或顶芽或腋芽.单倍体育种方法：花药离体培养技术：组织培养获得单倍体秋水素处理单倍体的幼苗，使染色体加倍优点：明显缩短了育种年限后代稳定遗传（都为纯合子）二、作物新品种的培育1、单倍体育种常规选育优良品种需5～6年。花药单倍体植株染色体加倍稳定遗传优良品种当年二、作物新品种的培育单倍体育种采用花药离体培养的方法获得单倍体植株，再人工诱导染色体加倍（常用秋水仙素），获取自交不发生性状分离的稳定遗传的纯系品种。原理：优点：缺点：染色体变异缩短育种年限，获得优良纯种。但方法复杂，技术要求高。单倍体：由配子发育成的个体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年选择矮秆抗病即为新品种返回花药离体培养单倍体AABBAAbbaaBBaabb原理：染色体组成倍减少，再经秋水仙素加倍后得到纯种。AABB×AaBbaabbABAbaBab基因型单倍体育种ABAbaBab杂交育种二倍体、多倍体纯系2、突变体的利用组织培养过程受外界影响突变筛选有利突变体培育新品种抗病、抗盐、含高蛋白、高产。白三叶草细胞产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。6～7年人参皂甙干粉20～30天发酵罐三、细胞产物的工厂化的生产植物细胞工程的实际应用繁殖植物的新途径微型育种作物脱毒人工种子育种新方法单倍体育种诱导突变体细胞产物的工厂化生产小结1、植物的微型繁殖技术是指 （）

A．植物体细胞杂交技术

B．嫁接

C．营养繁殖

D．植物组织培养2、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是（

）

A．彼此性状相似B．变异频率较高

C．单倍体D．都是纯合子课堂演练3．用植物组织培养技术，可以培养或生产（

）

A．食品添加剂

B．无病毒植物

C.人工种子

D．前三项都是4．下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是 （

）

A．花药离体培养得到单倍体植株

B.秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株

C．人工种子的培育

D．“番茄——马铃薯”杂种植株的培育过程

5、马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是（

）

A．选择优良品种进行杂交

B．进行远缘植物体细胞杂交

C．利有芽尖进行组织培养

D．人工诱导基因突变6.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的（）

A.有丝分裂 B.分化

C.减数分裂 D.全能性7.基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：（1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得____________________