2.1.1植物细胞工程的基本技术课件-高二下学期生物人教版选择性必修322

第2章

细胞工程概念：

应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获取特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。分类：（1）依据操作对象：植物细胞工程和动物细胞工程（2）依据操作技术：植物组织培养技术、动物细胞培养技术、细胞融合技术、动物细胞核移植技术等。科技探索之路哈伯兰特提出细胞全能性的理论，但相关实验尝试没有成功。斯图尔德等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。科金用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体。古哈等在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚。卡尔森诱导烟草种间原生质体融合，获得了第一株体细胞种间杂种植株。土壤农杆菌的Ti质粒被发现。之后，该质粒应用于植物分子生物学领域，促进了植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。植物细胞工程的发展历程1902年1958年1960年1964年1971年1974年玉米种子萌发多肉进行叶插繁殖植物通常是通过播种或扦插实现繁殖的。细胞具有全能性：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。细胞含有该物种生长发育所特有的全套遗传物质。原因分化程度越高，全能性越低。如：受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞(精细胞、卵细胞)>体细胞全能性的高低生物体生长发育过程中并不是所有细胞都表现出全能性，在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性表达。胡萝卜的植物组织培养一、植物组织培养技术1.概念：在无菌和人工控制的条件下，将离体的植物器官、组织或细胞等，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，最终形成完整植株的技术。植物细胞工程的最基本技术外植体接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽诱导生根移栽成活脱分化再分化脱分化：已分化细胞，失去其特有结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。遮光愈伤组织：细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、不定形的薄壁组织团块。再分化：愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。光照（诱导叶绿素的合成）无性生殖2.生殖方式：3.原理：细胞具有全能性P116·附录1：植物组织培养常用的培养基配方

⑴培养基名称：

；⑵物理性质：

；⑶碳源：

。无机营养成分(水和无机盐)、有机营养成分(蔗糖、氨基酸、维生素等)、特定浓度和比例的激素(主要是生长素和细胞分裂素)。作用：作为碳源，提供能量，调节渗透压MS培养基固体培养基蔗糖P35【探究˙实践】第1段生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。它们的浓度、比例都会影响植物细胞的发育方向。生长素用量/细胞分裂素用量结果比值≈1比值＞1比值＜1促进根的分化促进芽的分化促进愈伤组织的形成巧记：高根低芽中愈伤探究·实践菊花的组织培养4.实验步骤消毒①用酒精擦拭双手和超净工作台面。②流水冲洗外植体(幼嫩的茎段)→酒精消毒30s→无菌水清洗2-3次→次氯酸钠溶液处理30min→无菌水清洗2-3次取材用无菌滤纸吸去表面水分，将外植体切成0.5-1cm长的小段。接种在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3-1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。（注意外植体的方向）培养①脱分化（避光）；②再分化（光照）将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽培养基上出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上。移栽①试管苗在培养箱内生长几日。②移植到消过毒珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。探究·实践菊花的组织培养西红柿土豆×【思考】通过有性杂交能实现吗？为什么？不能，不同种物种间存在生殖隔离。【思考】如何解决？植物体细胞杂交技术将不同来源的植物细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。阅读课文36-38页，图2-4，思考：（1）两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？（2）怎样通过比较温和的方法去掉细胞壁？（3）怎样诱导两个原生质体的融合？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融合形成了杂种细胞，下一步如何将杂种细胞培育成杂种植株？二、植物体细胞杂交技术①①

②③④⑤⑥植物体细胞杂交技术杂种细胞再生出新的细胞壁去除细胞壁诱导融合细胞壁再生脱分化再分化移栽杂种植株植物组织培养原生质体融合（植物细胞的全能性）（细胞膜的流动性）物理法：化学法：电激法、离心法、振荡法等聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+—高pH融合法等。植物细胞融合完成的标志植物体细胞杂交技术完成的标志去除细胞壁酶解法：纤维素酶、果胶酶原理：1.技术流程：二、植物体细胞杂交技术区分原生质体与原生质层原生质体：指植物细胞去除细胞壁后剩余的部分，包括细胞膜、细胞质和细胞核。原生质层原生质层：成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和介于二者间的细胞质，包括细胞膜、细胞质、液泡膜（不包括细胞液和细胞核）【注意】质壁分离的“质”指的是原生质层。二、植物体细胞杂交技术2.概念：3.原理：细胞膜的流动性和植物细胞的全能性4.基础技术：5.变异类型：6.成功标志：7.优点：植物组织培养获得杂种植株打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等染色体数目的变异植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。白菜-甘蓝二、植物体细胞杂交技术需要进一步筛选融合后，培养基中有几种类型的细胞？高尔基体504杂种细胞染色体数为？

此过程中起主要作用的细胞器是？杂种细胞染色体组数为？从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异？染色体数目变异①未融合的细胞：A、B②两两融合的细胞：AA、BB、AB

③多细胞融合体A为2a=20

B为2b=30原生质体融合二、植物体细胞杂交技术主要原因：

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。p38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？项目植物组织培养植物体细胞杂交原理过程结果意义植物组织培养和植物体细胞杂交技术比较植物细胞的全能性细胞膜的流动性植物细胞的全能性完整植株杂种植株繁殖速度快、不受自然生长季节限制打破生殖隔离，实现远缘杂交育种练习与应用一、概念检测1.下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。下列相关叙述错误的是（）A.进行a处理时能用胰蛋白酶B.b是诱导融合后得到的杂种细胞C.c是培养后得到的具有耐盐性状的幼芽D.进行d选择时要将植株种在高盐环境中A2.科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分?纤维素酶和果胶酶

"番茄—马铃薯"没有像人们预想的那样地上结番茄、地下长马铃薯，主要原因是∶生物体内基因的表达不是孤