选修三211植物细胞工程的技术

2 1 1植物细胞工程的基本技术 白银五中杨振宏 骨细胞 神经细胞 细胞分化 植物器官切片图 天竺葵 筛管 导管 根尖 这些形态结构和功能不同的细胞都有可能发育成完整个体吗 思考 怎样才能由一块组织通过培养得到一株完整植株 应该如何操作 科学家利用菊花花瓣培养的菊花 2 1植物细胞工程 2 1 1植物细胞工程的基本技术 一团没有特定结构和功能并处于旺盛分裂状态的薄壁细胞 排列疏松 无规则 高度液泡化 植物的花瓣属于 的组织 利用它来培育出新的植株 首先要通过细胞的 过程 培养出 组织 然后再从愈伤组织 形成小植株 高度分化 脱分化 愈伤 分化 一 植物组织培养技术 思考 1 植物组织培养的大致过程包括哪几个阶段 2 植物组织培养技术的理论基础是什么 离体的植物器官 组织或细胞 脱分化成愈伤组织 再分化为胚根和胚芽 完整植株 植物细胞具有全能性 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 植物组织培养就是在 控制条件下 将 的植物器官 组织 细胞 培养在人工配制的 上 给予 条件 其产生 组织 丛芽最终形成完整的植株 离体的植物器官 组织或细胞 愈伤组织 根芽胚状体 植物体 脱分化 再分化 无菌和人工 离体 培养基 适宜的培养 诱导 愈伤组织 一定的营养物质 一定的温度 空气 无菌环境 适合的PH 适时光照等 植物激素 细胞分裂素 生长素 外植体高度分化培养基上培养产生愈伤组织 需要两个条件创伤和外源激素本质还不清楚 诱导阶段往往要暗培养有利于细胞的脱分化产生愈伤组织 培养基 试管苗大规模培养 二 细胞全能性 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 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 1 概念 2 细胞全能性大小 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 3 细胞具有全能性的遗传学基础 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 基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果 不表现全能性表现全能性 体内 基因的选择性表达体外 诱导因素的存在 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 防止杂菌污染 因为杂菌生长快 会和培养物争夺营养 杂菌生长过程中会产生有害的物质 导致培养物迅速死亡 讨论 2 为什么切取胡萝卜根的形成层 其他部分也能培养成小植株吗 因为这部分容易诱导形成愈伤组织 胡萝卜的其他部分 如茎 叶 花 也能培养再生形成小植株 只是诱导愈伤组织比较困难 讨论 3 植物组织培养技术的流程图 植物材料 消毒 愈伤组织 再分化 诱导 试管苗 移栽到大田 培养成正常植株 胚状体或丛芽 讨论 请同学们讨论如何实现 三 植物体细胞杂交技术 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 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 读课本请思考 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 杂种细胞 愈伤组织 杂种植株 植物细胞A 植物细胞B 原生质体A 原生质体B 正在融合的原生质体 去细胞壁 再生细胞壁 植物组织培养 植物细胞融合 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 意义 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 秋水仙素处理幼苗 所采用技术的理论基础 植物细胞工程 通常采用的技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交 植物细胞的全能性 小结 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 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 P38思考与探究 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右 2 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 1 有关全能性的表述中 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 生物体内细胞由于分化全能性不能表达 卵细胞和受精卵一样 细胞未分化 全能性很高 在一定条件下 植物细胞离体培养能表现出全能性 C 反馈练习 2 下列有关细胞全能性含义的叙述 正确的是 A 每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能 B 生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能 C 生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能 D 生物体的每个细胞都经过产生 分裂 分化 生长 衰老 死亡的全过程 C 3 下列属于组织培养的是 A 花粉培养成单倍体植株B 芽发育成枝条C 根尖分生区发育成成熟区D 未受精的卵发育成雄蜂 A 4 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 下列哪一项条件是不需要的 A 适宜的营养物质B 适宜的温度C 消毒灭菌D 适宜浓度的生长激素 D 5 植物组织培养过程中的脱分化是指 A 植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞B 未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程C 植物的器官 组织或细胞 通过离体培养产生愈伤组织的过程D 取植物的枝芽培育成一株新植物的过程 C 6 植物学家将胡萝卜的韧皮部细胞分离出来 将单个细胞放入特定培养基中培养 获得了许多完整的植株 这些植株的特点是 A 彼此性状极为相似B 都是单倍体植株C 植株的变异频率较高D 都是纯合体的植株 A 7 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 表示 它能被培养成为 的根本原因是 2 表示 它与 相比分化程度 全能性 3 若 是花药 则 是 继续对其使用处理可获得正常植株