浙科版高中生物克隆技术植物的克隆

1、 植物克隆的理论基础是植物克隆的理论基础是 ，技术基础是技术基础是 。 植物组织培养植物组织培养植物细胞的全能性植物细胞的全能性蝴蝶兰属热带气生兰，花形蝴蝶兰属热带气生兰，花形似蝴蝶，因而得名。其花形似蝴蝶，因而得名。其花形态美丽，色彩丰富，花期长，态美丽，色彩丰富，花期长，在热带兰中有在热带兰中有“兰花皇后兰花皇后”之美称，是近年来最受欢迎之美称，是近年来最受欢迎的洋兰之一。的洋兰之一。任务：任务：蝴蝶兰是单茎性气生蝴蝶兰是单茎性气生兰，植株极少发育侧芽，且兰，植株极少发育侧芽，且种子极难萌发种子极难萌发, ,对其进行常规对其进行常规性的繁殖，增殖速度很慢。性的繁殖，增殖速度很慢。请设计快速

2、培育方案。（以请设计快速培育方案。（以3-43-4月龄的植株幼叶繁殖最好）月龄的植株幼叶繁殖最好） 过程由高度分化的植物器官、组织或由高度分化的植物器官、组织或细胞形成为愈伤组织的过程。细胞形成为愈伤组织的过程。蝴蝶兰蝴蝶兰植株植株叶叶细细胞胞愈伤愈伤组织组织胚状体胚状体幼幼体体成熟植株成熟植株脱分化：脱分化：液体悬浮培养液体悬浮培养分散成单细胞分散成单细胞胚性胚性细胞细胞特征：细胞质丰富、液特征：细胞质丰富、液泡小而细胞核大。泡小而细胞核大。再再分分化化愈伤组织愈伤组织想一想：想一想：产生的愈伤组织细胞与叶细胞相比产生的愈伤组织细胞与叶细胞相比（1 1）染色体的数目是否相同？）染色体的数目是

3、否相同？（2 2）染色体上所含的遗传物质是否相同？）染色体上所含的遗传物质是否相同？（3 3）细胞的形态结构是否相同？）细胞的形态结构是否相同？相同相同相同相同不同不同是一种由相对是一种由相对没有分化的活的薄壁细胞团没有分化的活的薄壁细胞团组成的的新生细胞组成的的新生细胞（细胞排列疏松、无规则细胞排列疏松、无规则）。）。胚状体胚状体胚性细胞胚性细胞愈伤组织愈伤组织1. 植物组织培养的过程：植物组织培养的过程：2. 植物组织培养程序：植物组织培养程序：一、植物组织培养程序一、植物组织培养程序 激素：激素： PHPH值：值：配制培养基（半固体）配制培养基（半固体）无机营养成分：无机营养成分： 有机

4、营养成分：有机营养成分：切取小组织块（消毒的根茎叶芽）切取小组织块（消毒的根茎叶芽） 外植体外植体接种，获得愈伤组织（创伤组织）接种，获得愈伤组织（创伤组织）诱导愈伤组织，再生出新植株诱导愈伤组织，再生出新植株水、矿质元素水、矿质元素a 含含N物质：包括维生素和氨基酸物质：包括维生素和氨基酸 b 碳源：碳源：2%5%的蔗糖的蔗糖 c 琼脂：起支持作用琼脂：起支持作用生长素，细胞分裂素和赤霉素生长素，细胞分裂素和赤霉素5.06.0条件：条件： 含有全部营养含有全部营养成分的培养基、成分的培养基、 无菌环境、无菌环境、 适合的适合的PHPH、 一定的温度、一定的温度、 空气、空气、 适时光照等。适

5、时光照等。切取切取接种接种愈伤组织的形成愈伤组织的形成试管苗的形成试管苗的形成应用应用1 1： 培养过程中，在培养基上需加入蔗糖，培养时需要照光，培养过程中，在培养基上需加入蔗糖，培养时需要照光，那么，那么，培养的植物到底是自养型还是异养型？光的作用是什么？培养的植物到底是自养型还是异养型？光的作用是什么？对于上述疑问，某研究性学习小组进行了下列实验：一组在培养对于上述疑问，某研究性学习小组进行了下列实验：一组在培养基中加基中加30%30%的蔗糖，另一组不加蔗糖，接种后，每组再分成两个的蔗糖，另一组不加蔗糖，接种后，每组再分成两个小组，分别在光下和暗中培养。小组，分别在光下和暗中培养。1 1个

6、月后，观察植物体生长、分个月后，观察植物体生长、分化情况，结果为下表：化情况，结果为下表：你能得出什么结论？你能得出什么结论？ 蔗糖为生长、分化的必需成分蔗糖为生长、分化的必需成分( (提供能量提供能量) )，光促进细胞分化。光促进细胞分化。 在组织培养实验中，需要灭菌？在组织培养实验中，需要灭菌？ 有哪些因素会造成杂菌污染？有哪些因素会造成杂菌污染？应用应用2 2：某组织培养实验室的愈伤组织被真菌严重污染，：某组织培养实验室的愈伤组织被真菌严重污染，为查找污染原因设计了为查找污染原因设计了4 4个实验，实验条件除图示外共个实验，实验条件除图示外共他均相同。下列各图表示实验结果，据图可得出的初

7、他均相同。下列各图表示实验结果，据图可得出的初步结论是什么？步结论是什么？污染主要来源于组织培养所用的离体组织；污染主要来源于组织培养所用的离体组织；污染主要不是培养基灭菌时间短造成的；污染主要不是培养基灭菌时间短造成的；调节培养基调节培养基pHpH不能解决污染问题；不能解决污染问题；调节培养温度不能解决污染问题。调节培养温度不能解决污染问题。1 1、定义：、定义： 植物体的每个生活细胞都具有植物体的每个生活细胞都具有遗传上的全能性遗传上的全能性，因而都具有因而都具有发育成完整植株的潜能发育成完整植株的潜能。 如根、尖、叶、花药、子房、幼胚等如根、尖、叶、花药、子房、幼胚等2 2、体现：、体现

8、： （1 1） 受精卵的全能性受精卵的全能性最高最高 （2 2） 植物细胞的全能性植物细胞的全能性动物细胞动物细胞（3）不同植物或同一植物的不同基因型）不同植物或同一植物的不同基因型 的个体，细胞的全能性表达程度不同的个体，细胞的全能性表达程度不同 。 二、植物细胞的全能性二、植物细胞的全能性受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞 4 4、全能性的表达条件：、全能性的表达条件：离体状态、营养物质、激素、其它外界条件离体状态、营养物质、激素、其它外界条件1 1、为什么体内细胞没有表现出全能性，而是分化成为不、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？同的组织、器官？在特定空

9、间和时间条件下在特定空间和时间条件下 的结果的结果基因选择性表达基因选择性表达2 2、不同种类植物或同种植物的不同基因型个体之间细胞、不同种类植物或同种植物的不同基因型个体之间细胞全能性的表达成都相同么？全能性的表达成都相同么？不同，遗传物质有差异不同，遗传物质有差异思考讨论：思考讨论：3 3、为什么有些植物在多次继代培养后，会丧失细胞、为什么有些植物在多次继代培养后，会丧失细胞全能性的全能性的表达表达能力能力阅读阅读P22P22页植物细胞全能性的体现一节页植物细胞全能性的体现一节激素水平打破激素水平打破对外源生长物质敏感性下降对外源生长物质敏感性下降 其他原因其他原因 3 3、为什么有些植物

10、在多次继代培养后，会丧、为什么有些植物在多次继代培养后，会丧失细胞全能性的失细胞全能性的表达表达能力能力3、植物组织培养的应用、植物组织培养的应用培养周期短、繁殖率高（珍稀、培养周期短、繁殖率高（珍稀、濒危物种）濒危物种）培育无病毒植物培育无病毒植物保持母本的优良形状保持母本的优良形状制成制成人工种子人工种子，解决有些植物解决有些植物结子困难、发芽率低、繁殖困难结子困难、发芽率低、繁殖困难等问题等问题人造种皮人造种皮胚状体或不定芽或胚状体或不定芽或顶芽或腋芽顶芽或腋芽. .人工胚乳或子叶人工胚乳或子叶人工种子的结构人工种子的结构为了促进胚状体的生为了促进胚状体的生长发育，可以向其中长发育，可以

11、向其中加入哪些物质？加入哪些物质？人工种子人工种子1 1、 下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：（1 1）表示）表示，它能被培养成为的根本，它能被培养成为的根本原因是原因是。（2 2）表示）表示，它与相比分化程度，它与相比分化程度，全能性全能性。（3 3）若想制作人工种子，应该选用（填编号）若想制作人工种子，应该选用（填编号）。（4 4）若是花药，则是）若是花药，则是，继续对其使，继续对其使用用处理可获得处理可获得正常植株，该正常植株，该过程称为过程称为。（5 5）若是胡萝卜根尖细胞，则培养成的的叶片的颜）若是胡萝卜根尖细胞，则培养成的的叶片的颜色是

12、色是，这说明根尖细胞，这说明根尖细胞。（6 6）若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物）若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物紫紫草素，培养将进行到（填编号）草素，培养将进行到（填编号）。 离体的植物细胞、离体的植物细胞、组织、器官组织、器官 具有植物细胞全能性具有植物细胞全能性 愈伤组织愈伤组织 低低 高高 单倍体植株单倍体植株 秋水仙素秋水仙素 纯合纯合 单倍体育种单倍体育种 绿色绿色 含有与叶绿体形成相关的基因含有与叶绿体形成相关的基因 理论基础 植物的克隆通常采用的技 术 基 础 植物组织培养植物组织培养 植物器官培养植物器官培养植物细胞的全能性植物细胞的全能性主 要 技 术植物细胞培

13、养植物细胞培养植物体细胞杂交植物体细胞杂交原生质体培养原生质体培养1.1.器官培养：器官培养： 指以植物的根、茎、叶、花、果等指以植物的根、茎、叶、花、果等 器官为外植体器官为外植体的离体无菌培养。的离体无菌培养。三、细胞培养和组织培养三、细胞培养和组织培养 指以指以单个游离细胞单个游离细胞为外植体为外植体的离体无菌培养。的离体无菌培养。 通过平衡的植物激素配比进行调控通过平衡的植物激素配比进行调控如何剥离如何剥离细胞壁呢？细胞壁呢？用纤维素酶、果胶酶处理用纤维素酶、果胶酶处理植物植物细胞细胞0.50.5 0.6mol/L0.6mol/L的甘露醇的甘露醇( (较高渗透压较高渗透压) )纤维素酶

14、纤维素酶和果胶酶和果胶酶球型的球型的原生质体原生质体防止原生质体吸水胀破防止原生质体吸水胀破植植株株白菜白菜甘蓝甘蓝五、植物细胞工程五、植物细胞工程植物体细胞杂交植物体细胞杂交将两种植物的体细胞融合成一个杂种细胞；再通过组将两种植物的体细胞融合成一个杂种细胞；再通过组织培养技术将杂种细胞培育成新的植物体。织培养技术将杂种细胞培育成新的植物体。概念：概念： 过程过程再生出再生出细胞壁细胞壁融合的融合的原生质原生质体体ABAB脱分化脱分化再分化再分化植物细胞的融合植物细胞的融合植物组织培养植物组织培养植物细胞植物细胞A原生质体原生质体B原生质体原生质体A杂种杂种细胞细胞AB去去 壁壁人工人工诱导诱

15、导植物细胞植物细胞B去去 壁壁愈伤愈伤组织组织杂种杂种植株植株成果和未解决的问题成果和未解决的问题 成果：成果：克服不同生物远缘杂交的障碍，克服不同生物远缘杂交的障碍， 出现自然界没有的新品种。出现自然界没有的新品种。未解决的问题：未解决的问题：未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲 代的优良性状。代的优良性状。植物细胞植物细胞 A A植物细胞植物细胞 B B原生质体原生质体 B B杂种细胞杂种细胞脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株类型？类型？遗传物质？遗传物质？优势？优势？原生质体原生质体 A A人工诱导人工诱导再生出细胞壁再生出细胞壁植物体细胞杂

16、交过程示意图植物体细胞杂交过程示意图克服远源杂交不克服远源杂交不亲和的障碍，培亲和的障碍，培育作物新品种育作物新品种酶解法酶解法去除细胞壁去除细胞壁方法？方法？正在融合的原生质体正在融合的原生质体再分化再分化促融方法？促融方法？物理：离心、振物理：离心、振 动、电刺激动、电刺激化学：聚乙二醇化学：聚乙二醇 （PEGPEG）融合完成融合完成的标志？的标志？AAAA、BBBB、ABABBA3.3.下列不能作为植物组织培养的材料是：下列不能作为植物组织培养的材料是：A A、秋海棠的叶、秋海棠的叶 B B、马铃薯的块茎、马铃薯的块茎C C、成熟的花粉、成熟的花粉 D D、木质部中的导管细胞、木质部中的

17、导管细胞D D总结：总结：植物细胞工程概念：植物细胞工程概念：应用：应用：4.4.下列有关植物组织培养过程中细胞脱分化的说法，不正确是下列有关植物组织培养过程中细胞脱分化的说法，不正确是A A、已经分化的细胞失去特有的结构和功能而转变成未分化的、已经分化的细胞失去特有的结构和功能而转变成未分化的 细胞的过程细胞的过程B B、已经分化的细胞转变为具有分生能力的薄壁细胞，进而形、已经分化的细胞转变为具有分生能力的薄壁细胞，进而形 成植物愈伤组织的过程成植物愈伤组织的过程C C、离体的植物组织在一定的条件下分化出根和芽的过程、离体的植物组织在一定的条件下分化出根和芽的过程D D、离体的植物组织在脱分

18、化形成愈伤组织的过程中必须经过、离体的植物组织在脱分化形成愈伤组织的过程中必须经过 有关激素的诱导有关激素的诱导C1 1、细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，下列不正确的是、细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，下列不正确的是 A A分化发生在生物体的整个生命进程中分化发生在生物体的整个生命进程中 B B分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果 C C未离体的体细胞不会表现出全能性未离体的体细胞不会表现出全能性 D D分化过程中遗传物质发生了改变分化过程中遗传物质发生了改变D D2 2、将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是、将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是 A A、具有完整细胞核的细胞、具有完整细胞核的细胞 B B、一定的营养物质和植物激素、一定的营养物质和植物激素 C C、离体状态、离体状态 D D、导入指定基因、导入指定基因D D3、植物组织培养过程中的脱分化是指、植物组织培养过程中的脱分化是指 （ ） A.A.植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞 B.B.未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程 C.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植物的器官、组织或细