植物细胞工程的基本技术

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 :地上长番茄地上长番茄地下长土豆地下长土豆番茄番茄 -马铃薯植株马铃薯植株马铃薯 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具有两个物种的遗传物质马马 马、番马、番 -番番所以还要经过所以还要经过 筛选筛选 才能得到杂种植株才能得到杂种植株1958年，美国科学家斯图尔德（ F.C.Steward）将胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培养获得了完整的胡萝卜新植株。植物组织培养技术1.植物组织培养的原理是什么？教材 P33-34页 回答下列问题3.什么是细胞的全能性 ?5.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？细胞的全能性4.全能性大小比较受精卵 生殖细胞 体细胞 第二组第一组植物细胞 动物细胞基因在特定空间和时间条件下 选择性表达 的结果。具有某种生物 _的任何一个细胞，都具有_的潜能。全部遗传信息发育成完整生物体例题辨析 下列关于细胞全能性的说法不正确的是（ ）受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高生物体内，细胞不能表现出全能性，是因为细胞中的基因选择性表达 菊花花瓣或叶片的任何一个活细胞都具有全能性哺乳动物成熟的红细胞也有全能性E、用菊花的一个叶肉细胞培养出了菊花叶片体现了叶肉细胞的全能性 E6.植物组织培养的基本过程植物体离体的植物器官组织或细胞 愈伤组织脱分化 再分化幼根和幼芽胚状体(外植体 )（ 1） 什么是细胞脱分化？（ 2）愈伤组织有什么特点？阅读培养过程回答下列问题 ：组织培养的实例： 胡萝卜的组织培养3.阅读 Ms培养基配方 ， 分析各成分的用途1.概括植物组织培养技术的流程简图制备外植体接种 脱分化培养 再分化培养试管苗 正常植株转接 移栽形成层容易诱导产生愈伤组织，其它部分也可以但诱导愈伤组织蕉困难。2.在本实验中，切取胡萝卜块时强调要切取含有 形成层 部分，原因是什么？胡萝卜的其他部分是否也能培育成小植株？在实际操作中是否还应在其基础上添加其他物质？细胞分裂素 /生长素 基本相等时：维持愈伤组织的生长细胞分裂素 /生长素 维持在高水平时 ： 诱导芽的形成细胞分裂素 /生长素的 比例低时 ： 诱导根的形成使用顺序 实验结果先使用生长素或使用细胞分裂素有利于细胞分裂但不分化先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞分裂也分化同时使用 分化频率加快资料 1根据以上资料，你得出什么结论？资料 2植物激素对脱分化和再分化起到决定性的作用，培养基中植物激素的种类、浓度、比例和使用顺序都会影响实验结果。4.次氯酸钠、无菌水、高压灭菌锅、超净工作台、消毒用棉球都意味组织培养过程全程灭菌，为什么要强调所用器械的 灭菌 和实验人员的 无菌操作 ？杂菌和培养物争夺营养、以及杂菌生长过程中产生大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。你还能提出哪些问题？试管苗大规模培养在 条件下，将 ，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 、丛芽，最终形成 。概念植物组织培养无菌和人工控制离体的植物器官、组织、细胞愈伤组织完整的植株细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件必要条件：注意：全程无菌操作杂种细胞杂种植株甲种细胞 乙种细胞原生质体愈伤组织去壁融合长壁脱分化再分化二、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， 定向改变生物性状3、不足 技术复杂、操作繁琐、工作量大 不一定按人们需要表达优良性状4、 优势形似白菜味近甘蓝生长期短耐热性强易于储存小结植物细胞工程植物组织培养技术植物体细胞杂交技术原理：操作过程：必要条件：操作过程：原理：优点：缺点：巩固新知 1.通过植物组织培养（ ） A.获得的植株都不会出现变异 B.可以证明高度分化的细胞也具有全能 性 C.可以克服远源杂交不清和的障碍 D.可以大量繁育无子番茄 2.下列有关植物体细胞杂交的叙述不正确的是（ ） A.用酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体 B.诱导两种植物细胞的原生质体融合，进而形成杂种细胞 C.植物细胞杂交的最终目的是得到细胞的代谢产物 D.植物体细胞杂交技术可用电击法诱导细胞融合BC 3.下面关于植物细胞工程的叙述，正确的是（ ） A. 叶肉细胞脱分化后可形成无定形状态的薄壁细胞 B叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织C. 融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜 D . 叶肉细胞离体培养时，可以表现出全能性D第一、二组：请设计用叶片快速繁殖非洲紫罗兰的实验流程第三、四组：请设计用花药快速繁殖非洲紫罗兰的实验流程分组讨论并设计实验流程异想天开要是把我老牛的细胞与植物细胞杂交，得到绿色的小奶牛，那岂不是只要晒晒太阳就可以挤出牛奶啦！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，请尝试设计出具体实验方案4.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： 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。 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。 此过程要无菌操作，主要是指对 进行灭菌消毒。B阶段需要光照，原因是 。 试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因 的结果。2. 无机物 生长素 细胞的全能性 有丝分裂 分化 培养基 芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件 选择性表达几个关键词：细胞离体、一定的营养物质、激素（细胞分裂素和生长素）和其他外界条件必要条件 ：外植体 :脱分化 :再分化 :愈伤组织 :胚状体 :从活植物体上切下进行培养的那部分组织或器官已经 分化的细胞 ，在一定的条件下，重新 回复 到原始的 未分化状态脱分化的细胞 ，在一定的条件下，又 重新分化 成各种特异性的组织细胞的过程在人工培养基上由 外植体长出来的一团无序生长的薄壁细胞 （细胞排列疏松、无规则）。具有生根发芽能力的胚状结构细胞分化 : 在发育过程中， 具有全能性的细胞 （如受精卵细胞）逐步 转变成 形态、