植物细胞工程

植物细胞工程第一页，共四十四页，编辑于2023年，星期六自学指导1

请大家用4分钟时间阅读课本第33-34页第一段的内容，思考并在课本上找到以下问题的答案：1、植物组织培养技术的理论基础是什么?2、脱分化、愈伤组织、再分化的概念3、什么叫做细胞全能性?4、为何已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能?第二页，共四十四页，编辑于2023年，星期六1、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。

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、差异：

一、植物细胞的组织培养原理：植物细胞的全能性注：植物体细胞的全能性一般比动物的全能性高,动物体细胞的全能性往往受抑制,但动物细胞的细胞核也能表现较高的全能性.（1）植物细胞

动物细胞（2）受精卵

胚胎细胞

生殖细胞

体细胞>>>>第三页，共四十四页，编辑于2023年，星期六例2.在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为：

A、细胞丧失了全能性

B、基因的表达有选择性

C、不同的细胞内基因不完全相同D、在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化

B例1.以下不能说明细胞全能性的实验是（）A.胡萝卜韧皮部细胞培育出植株B.紫色糯性玉米种子培育出植株C.转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株D.番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株B第四页，共四十四页，编辑于2023年，星期六思考讨论：为什么体内细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官？

基因在特定空间和时间条件下选择性表达的结果。在个体发育的不同时期，生物体不同部位的细胞表达的基因是不同的，合成的蛋白质也不一样，从而形成了不同的组织和器官。第五页，共四十四页，编辑于2023年，星期六自学指导2

请大家用8分钟时间阅读课本第34-35页，重点理解实验：胡萝卜的组织培养，思考并在课本上找到以下问题的答案：

1、细胞具有全能性就一定能表现出全能性吗?（为什么胡萝卜的组织在植物体内没有发育成完整的植株呢?）

2、怎样才能由一块组织通过培养得到一株完整植株，过程如何?补充黑板上的概念图

3、培养过程中需要在培养基中加入什么东西？外界条件如何？第六页，共四十四页，编辑于2023年，星期六离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织丛芽、胚状体植物体外植体脱分化再分化植物组织培养的过程第七页，共四十四页，编辑于2023年，星期六外植体：从活植物体上切下进行培养的那部分组织、器官或细胞植物细胞的脱分化：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。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根或芽等器官的过程。重难点突破第八页，共四十四页，编辑于2023年，星期六愈伤组织：细胞的排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的无定形状的、具分生能力的薄壁细胞。第九页，共四十四页，编辑于2023年，星期六植物组织培养条件条件离体状态有一定营养物质和其他外界条件植物激素:无菌状态生长素、细胞分裂素(主要）生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成；当细胞分裂素的效应高于生长素时，主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成。比值相当时促进愈伤组织的生长，不分化。温度、PH、空气等外界条件适宜适时光照第十页，共四十四页，编辑于2023年，星期六植物组织培养的培养基定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生长的基质无机营养成分：水、无机盐（植物生长所需的矿质元素）有机营养成分①含N物质：包括维生素和氨基酸②碳源：2%—5%的蔗糖③琼脂：起支持作用④生长激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素PH值：5.0－6.0第十一页，共四十四页，编辑于2023年，星期六1.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？提示：植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不规范等。所以在组织培养实验中用到的植物材料和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定要规范，避免带入杂菌。第十二页，共四十四页，编辑于2023年，星期六1.下图所示胡萝卜韧皮部细胞通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下形成试管苗的过程，据图回答：(1)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________和有机物，激素包括细胞分裂素和__________。无机物生长素课堂练习第十三页，共四十四页，编辑于2023年，星期六1.下图所示胡萝卜韧皮部细胞通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下形成试管苗的过程，据图回答：

(2)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阶段除了细胞分裂外，还进行细胞_____________等。

细胞的全能性

有丝分裂分化第十四页，共四十四页，编辑于2023年，星期六1.下图所示胡萝卜韧皮部细胞通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下形成试管苗的过程，据图回答：(3)B阶段需要光照，原因是__________。

(4)试管苗根细胞没有叶绿素，而叶肉细胞具有叶绿素，这是基因________的结果。

芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件选择性表达第十五页，共四十四页，编辑于2023年，星期六(1)过程③和④分别表示

和

。

2.我国植物学家将名贵兰花的茎尖细胞放在培养基中进行培养，最终发育成完整的新植株。下图是细胞培养形成兰花植株示意图，请据图分析回答：脱分化再分化第十六页，共四十四页，编辑于2023年，星期六(2)在培养过程中，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素及氨基酸外，还需要在培养基中加入

。同时，在培养过程中，除必需的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过程必须保证

。

植物激素无菌第十七页，共四十四页，编辑于2023年，星期六(3)从育种角度看，植物组织培养与有性生殖相比，优势主要有(列举2条)：

————————————————————————————————————————————能保持亲本的优良性状、培养周期短、繁殖效率高等第十八页，共四十四页，编辑于2023年，星期六3、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，下来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C第十九页，共四十四页，编辑于2023年，星期六4、下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是A．培养基加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压B．培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化C．离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织D．同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同D第二十页，共四十四页，编辑于2023年，星期六阅读思考：《植物体细胞杂交》1、细胞融合的原理？植物体细胞杂交在育种上有何重要意义？2、原生质体的含义？如何获得原生质体？用盐酸处理植物细胞能否得到原生质体？3、植物体细胞杂交有哪些关键环节?4、植物体细胞杂交中细胞融合的标志是？5、写出植物体细胞杂交的流程图。6、获得植物多倍体的方法有哪些？第二十一页，共四十四页，编辑于2023年，星期六去壁去壁纤维素酶果胶酶原生质体植物细胞原生质体融合离心、振动、电刺激、聚乙二醇再生细胞壁杂种细胞去分化愈伤组织杂种植株激素筛选等量激素再分化植物体细胞杂交过程示意图去壁的常用方法：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）上图中的融合体有几种类型？该杂交原理？意义？第二十二页，共四十四页，编辑于2023年，星期六1.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？提示：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。第二十三页，共四十四页，编辑于2023年，星期六2.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。提示：根据眼虫的特点，动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。具体的实验方案可以设计如下：第二十四页，共四十四页，编辑于2023年，星期六例5.植物体细胞杂交尚未解决的问题有：A、去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体B、将杂种细胞培育成植株C、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性D、尚未培育出属间杂种植物C

例6.(2012北京东城一模)1.将番茄和马铃薯通过体细胞杂交技术培育成杂种植株，此过程不涉及A．植物细胞的全能性 B．灭活病毒诱导融合

C．酶解法去除细胞壁 D．染色体数目变异B第二十五页，共四十四页，编辑于2023年，星期六例8.在20世纪初，科学家用植物体细胞杂交方法，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄马铃薯”杂种植株，如下图其中①——⑤表示过程,英文字母表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题：(1)过程②叫做

技术，在此之前应使用

、

酶等处理细胞以去除细胞壁，获得有活力的原生质体。如果将已除去壁的原生质体放入等渗溶液中，细胞是何形状？_____________。过程②如放在神州六号飞船上则更易进行，这是因为______________________________。与过程③密切相关的具有单膜的细胞器为

。飞船上无重力干扰更易进行细胞融合原生质体融合纤维素酶果胶酶呈圆球形

高尔基体第二十六页，共四十四页，编辑于2023年，星期六(2)分别用红、绿荧光染料标记a、b细胞膜上的蛋白质，正在融合的原生质体一半发红色荧光，一半发绿色荧光。杂种细胞上a、b两种颜色的荧光均匀分布，这表明细胞膜具有

性。图中过程②就是遵守这个原理。(3)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是

，依据的原理是

，其中过程④相当于

，过程⑤相当于

，涉及的分裂方式称

。(4)若利用此技术生产治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，培养将进行到

(填字母编号)。一定的流动组织培养细胞全能性脱分化再分化有丝分裂e第二十七页，共四十四页，编辑于2023年，星期六(5)人工“种子”与自然种子相比，具有的特殊优点是Ａ．人储运方便B．培植简易C．成活率高Ｄ．保持亲本优良性状(6)若运用传统有性杂交能否得到杂种植株?______理由是________________________________。这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于

。(7)在“番茄一马铃薯”培育过程中，遗传物质的传递是否遵循盂德尔遗传规律?为什么?

D不能不同种或属的植物存在生殖隔离克服远缘杂交不亲和障碍，扩大杂交亲本的组合范围不遵循，因为在生物进行有性生殖过程中，才遵循孟德尔遗传规律，而植物细胞杂交育种过程不属于有性生殖第二十八页，共四十四页，编辑于2023年，星期六若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞含n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞内含______条染色体；若杂种细胞培育成为“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于几倍体_________。

m+n单倍体(8)如果过程②的a、b细胞都是番茄细胞，那么更简单的得到番茄多倍体植株的方法是

。(9)假如番茄的某两种性状分别由A、a、B、b控制，且两对等位基因不在同一对同源染色体上，那么，AABB个体与aabb个体杂交所得F１，再自交得到F２，那么F２中出现AABb个体概率是

。用秋水仙素处理萌发的种子和幼苗1／8第二十九页，共四十四页，编辑于2023年，星期六谢谢合作！第三十页，共四十四页，编辑于2023年，星期六植物细胞工程的实际应用第三十一页，共四十四页，编辑于2023年，星期六一、植物繁殖的新途径1.微型繁殖

(1)又叫快速繁殖技术：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术.(2)特点:

a保持优良品种的遗传特性;b高效快速地实现种苗的大量繁殖

c不受自然生长季节的限制(3).应用：兰花、生菜、杨树以及无子西瓜的试管苗第三十二页，共四十四页，编辑于2023年，星期六第三十三页，共四十四页，编辑于2023年，星期六2.作物脱毒

(1)材料:茎尖（2）理论依据：植物分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒。

(3)技术:采用组织培养技术脱除病毒得到脱毒苗（4）应用：在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝和香蕉等经济作物获得成功。第三十四页，共四十四页，编辑于2023年，星期六3.神奇的人工种子（与传统种子的比较）(1)特点:

(2)技术:(3)结构:①后代无性状的分离，固定杂种优势。②不受气候、季节和地域的限制，方便运输和储藏；③它解决了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。④人工种子可以工业化生产，提高农业的自动化程度。⑤人工胚乳中除含有胚状体发育所需的营养物质外，还可以添加各种附加成分，如固氮细菌、防病虫农药、除草剂和植物激素类似物等，有利于幼苗茁壮成长，提高作物产量。植物组织培养.人工种皮包裹胚状体或不定芽或顶芽或腋芽而成。第三十五页，共四十四页，编辑于2023年，星期六二、作物新品种的培育1.单倍体育种

(1)方法:花药离体培养

(2)优点:

后代都是纯合体能够稳定遗传明显缩短育种年限.第三十六页，共四十四页，编辑于2023年，星期六2.突变体的利用

(1)产生:植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变。

(2)利用:筛选对人们有利突变体,进而培育新品种第三十七页，共四十四页，编辑于2023年，星期六三、细胞产物的工厂化生产1.细胞产物种类: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.3.应用：人参、三七、紫草、银杏和紫杉醇培养到愈伤组织第三十八页，共四十四页，编辑于2023年，星期六第三十九页，共四十四页，编辑于2023年，星期六

思考与探究1.通过查阅资料，请你再列举出植物组织培养技术在我们生活中的另外一些应用。提示：

a.拯救濒危植物；

b.提供食品制作的原料；

c.利用愈伤组织进行转基因操作。第四十页，共四十四页，编辑于2023年，星期六1.(双选)下列实例中能体现细胞全能性的是A用悬浮培养的胡萝卜单个细胞也培养出了可育的植株B植物用种子进行繁殖后代C马铃薯用块茎繁殖D用烟草组织培养的单个组织培养出了可育的完整植株ADC2.关于细胞分化的叙述，下列哪一项是错误的A、细胞分化是一种持久性的变化，它发生在生物体的整个生命进程中B、细胞分化在胚胎时期达到最大限度C、随着细胞分化的进行，细胞中的遗传物质种类会发生变化D、高度分化的动物细胞的细胞核保持着全能性课堂练习第四十一页，共四十四页，编辑于2023年，星期六3、为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法图中两对相对性状独立遗传。据图分析，不正确的是