高中生物 第二章 克隆技术 第二节 植物的克隆学案 浙科版选修3.doc

第二章 克隆技术 第二节 植物的克隆植物克隆技术的基础是植物组织培养，植物组织培养是将离体的植物细胞、组织、器官通过诱导产生愈伤组织并最终发育成完整的植株的过程。一、植物细胞全能性和组织培养方法1植物组织培养程序(1)配制含有适当营养物质和植物生长调节剂的含0.7%1%琼脂的培养基，倒在灭菌试管中凝固成半固体。该步骤主要是为植物组织培养创造适宜的条件，原因如下：培养的细胞不能进行光合作用，只能从培养基中获得必需的营养物质。生长调节剂有利于诱导细胞的分化。半固体培养基有利于固定生长的植物体。(2)从消毒的根、茎或叶上切取一些小的组织块。消毒的作用有以下几点：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、根、芽，最终形成完整的植株。 避免细菌与组织块争夺营养物质。防止细菌产生的有毒物质影响组织块的发育。获得无病毒的植株。(3)将组织块放在固体培养基上进行培养，获得愈伤组织。脱分化：已经分化定型的细胞，经过诱导成为重新恢复了分裂能力(即分生状态)细胞的过程。愈伤组织：分化的细胞经过脱分化形成的相对分化的活的薄壁细胞团组成的新生组织。(4)以适当配比的营养物质和生长调节剂诱导愈伤组织，由愈伤组织发育成胚状体，进而形成新植株。其过程如下：离体的植物组织细胞愈伤组织根、芽植物体2植物细胞全能性的体现全能性高低的比较：受精卵(最高)卵细胞(精子)体细胞；植物体细胞动物体细胞；胚胎干细胞其他干细胞体细胞。(1)植物细胞全能性的含义：植物细胞具有发育成完整个体的潜能。即使高度成熟和分化的细胞，都保持分生状态的能力，都具有遗传上的全能性。(2)全能性的基础：每个体细胞都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的全部基因。 (3)全能性程度：不同种类的植物或同种植物不同基因型个体之间遗传性的差异，细胞全能性的表达程度大不相同。(4)全能性降低的因素由于染色体畸变、细胞核变异或非整倍体产生；激素平衡被打破或细胞对外源生长物质的敏感性发生改变；缺乏成胚性的细胞系。(5)植物细胞表达全能性的步骤：成熟细胞愈伤组织出根出芽完整植株。(6)克隆成功的注意事项深入探讨特定植物细胞全能性的表达条件；在植物克隆实验研究中，尽量选择性状优良、细胞全能性表达充分的基因型。3细胞培养和器官培养(1)细胞培养有如下几种技术：组织培养：诱发产生愈伤组织，用于研究植物的生长发育、分化和遗传变异；进行无性繁殖；制取代谢产物。悬浮细胞培养：在愈伤组织的基础上发展起来的一种培养技术，适合于进行产业化大规模细胞培养。原生质体培养：脱壁后的植物细胞叫原生质体。特点：一是比较容易摄取外来的遗传物质，如dna；二是便于进行细胞融合；三是与完整细胞一样具有全能性。单倍体培养：通过花药或花粉培养可获得单倍体，经人为将染色体加倍后可得到完全纯合的个体。(2)器官培养愈伤组织是未分化的细胞，而器官的形成是细胞分化的结果。影响器官分化和形成的主要因素是植物激素的含量配比。适量的激动素与细胞分裂素配比有利于芽的分化，适当的吲哚乙酸与减除其他激素有利于诱导生根。(3)细胞培养和器官培养的意义可以进行植物体外受精及受精卵的植物胚胎发育过程研究。可以进行植物生长发育有关的重要基因或影响因素的研究。可以方便地通过实验手段培育植物新品种。4原生质体培养与植物细胞工程原生质体培养的植株保持了母本的性状。(1) 原生质体培养用纤维素酶和果胶酶处理根尖、叶片、愈伤组织或悬浮培养细胞，将细胞壁去除，得到球形的原生质体，通过原生质体培养获得再生植株的过程。(2)植物细胞工程在原生质体培养的基础上，通过原生质体融合(体细胞杂交)和基因工程结合的一种技术。操作过程：培养原生质体培养成特定植株图解如下：植物体细胞杂交：原理：膜的流动性和细胞的全能性；意义：克服不同种生物有性杂交障碍，打破物种之间的生殖隔离。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。5多途径的植物克隆实践(1)将外源遗传物质(dna)导入宿主细胞，可以培育出抗逆、高产及优质的转基因植株。(2)植物细胞培养培养特定细胞系，实现产生次生代谢产物的克隆和产物的工业化生产。通过花药培养，进行单倍体克隆。从新植株中，选择有益性状的作物新类型。在培养基中加入不同浓度的nacl或病原体，诱发和筛选抗盐或抗病突变体；在培养基中加入不同浓度的赖氨酸类似物，能产生抗赖氨酸类似物的突变体。二、植物克隆的发展1探索阶段(20世纪初到30年代中期)(1)1904年，辣根菜胚离体培养成功；(2)1922年，离体根尖培养成功；(3)19251929年，利用人式培养基培养亚麻种间杂种离体胚，证明了远缘杂交的可行性。2奠基阶段(20世纪30年代中到50年代末)(1)1934年，发现了b族维生素与植物生长素iaa对植物生长调节的重要性；(2)1944年，发现腺嘌呤对生长素抑制芽形成作用有解除功能；(3)19581959年，由胡萝卜愈伤组织培养出了胡萝卜体细胞胚。3成熟发展阶段(20世纪60年代)(1)1960