克隆技术植物克隆

克隆技术植物克隆第1页，共63页，2023年，2月20日，星期三克隆技术克隆的定义和理论基础植物组织培养的原理动物的细胞培养与体细胞克隆细胞融合单克隆抗体ⅡⅡⅠⅠⅠ2011北京高考考试说明要求第2页，共63页，2023年，2月20日，星期三具体内容标准

学习要求1.简述植物的组织培养克隆的概念，植物细胞全能性植物组织培养的原理、基本技术和应用，植物体细胞杂交技术与应用2.简述动物的细胞培养与体细胞克隆动物细胞培养的原理、技术和应用体细胞克隆的概念、实例核移植技术与应用3.举例说出细胞融合与单克隆抗体细胞融合的概念动物细胞融合的原理、过程杂交瘤技术单克隆抗体的概念制备过程、价值北京市教学指导意见和模块学习要求知识目标第3页，共63页，2023年，2月20日，星期三情感目标关注细胞工程的发展，关注细胞工程的应用能力目标能搜集有关通过动物体细胞核移植进行克隆的实例，并评价核移植的生物学意义北京市教学指导意见和模块学习要求第4页，共63页，2023年，2月20日，星期三第二章克隆技术什么是克隆植物克隆动物克隆微生物克隆（微生物的培养）第5页，共63页，2023年，2月20日，星期三1：克隆技术包含的三个层次及原理种类现代生物技术理论基础分子克隆PCR技术DNA分子复制细胞克隆

动物细胞和微生物的培养细胞增殖个体克隆植物组织培养；动物核移植技术植物细胞的全能性；动物细胞核的全能性基因工程细胞工程第6页，共63页，2023年，2月20日，星期三4:理清概念之间的关系第7页，共63页，2023年，2月20日，星期三细胞的全能性单个细胞的全能性如果单个细胞不能发育成一个完整的个体，需要N个细胞共同作用才能发育成一个完整的个体，那么每个细胞的功能就是一个个体发育过程中的一部分，不能称之为细胞的全能性。种子是有性生殖，是两个单倍体细胞（它的染色体是完整细胞的一半）的共同作用，所以不能体现细胞的全能性。第8页，共63页，2023年，2月20日，星期三为什么植物用种子进行繁殖不能体现细胞的全能性？全能性要求的是已分化的细胞变成完整个体，种子中有多个细胞，所以不能体现全能性，而且种子本身就能发育成一个个体，所以更不能体现全能性。第9页，共63页，2023年，2月20日，星期三第一节什么是克隆

克隆---由原型发展或制作成与原型完全一样的产物的过程生物学的克隆:动物的细胞(组织)培养DNA(基因)克隆细胞克隆个体克隆

单克隆抗体制备:由母体直接产生子代个体运--即无性繁殖系第10页，共63页，2023年，2月20日，星期三克隆技术植物克隆动物克隆第11页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物细胞工程1、植物细胞工程常用手段植物组织培养植物体细胞杂交2、理论基础：植物细胞的全能性第二节植物的克隆第12页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物组织培养植物体细胞杂交第13页，共63页，2023年，2月20日，星期三愈伤组织试管苗植株植物组织培养概念:在无菌及人工控制条件下,将离体的植物器官、组织或细胞在人工控制的培养基上培养成完整的植物体的过程离体组织细胞组培的条件：无菌、离体第14页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物组织培养接种室组培室灭菌：甲醛溶液、高锰酸钾熏蒸；喷洒来苏水；紫外灯照射视频（无菌操作)第15页，共63页，2023年，2月20日，星期三接种用具无菌水第16页，共63页，2023年，2月20日，星期三再分化脱分化愈伤组织外植体：离体器官、组织、细胞胚状体【或诱导生芽/根后再诱导生根/芽】植株植物组织培养1、过程：分化/发育第17页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物组织培养培养基：一般为固体;高压蒸汽灭菌矿质元素大量元素：氮、磷、钾、钙、硫、镁微量元素：铁、铜、锌、锰、钼、硼、碘、钴、氯、钠蔗糖(碳源、能源)维生素,促进离体植物生长植物激素:细胞分裂素和生长素---诱导脱分化和再分化。有机添加剂:如甘氨酸,促进植物细胞和组织分化琼脂：凝固剂营养物质生长调节剂无机盐第18页，共63页，2023年，2月20日，星期三再分化脱分化愈伤组织根、芽植株植物组织培养1、过程：（1）用于离体培养的植物器官或组织片断

选择：大小合适；植物的幼嫩组织和器官

消毒：次氯酸钠溶液浸泡操作者消毒：肥皂洗手、75%酒精擦拭离体器官组织细胞第19页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物组织培养（3）愈伤组织：细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的具有分生能力的薄壁细胞。菠萝愈伤组织薄壁细胞（2）脱分化：由已分化的细胞,经过诱导,失去其特有的结构和功能而转变为未分化的细胞,重新具有分裂能力而产生愈伤组织的过程。又叫去分化。第20页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物组织培养第21页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物组织培养再分化：愈伤组织继续培养，又可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。②细胞分裂素和生长素的比例影响再分化过程中芽和根的发生:细胞分裂素含量生长素含量高：利于芽的发生低：利于根的发生(6)培养过程中控制光照、温度、PH等。（5）激素的作用：

①细胞分裂素和生长素同时使用可促进脱分化。接近1时---愈伤组织不分化第22页，共63页，2023年，2月20日，星期三再分化脱分化愈伤组织离体器官组织细胞试管苗植株植物组织培养第23页，共63页，2023年，2月20日，星期三组培技术的核心是：脱分化、再分化植物细胞全能性表现的条件：离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件。可以将愈伤组织在液体悬浮液上利用摇床分散成单个细胞,在培养成胚状体,最后形成植株.植物所有活细胞(生殖细胞体细胞受精卵)都具有全能性第24页，共63页，2023年，2月20日，星期三再分化脱分化愈伤组织外植体试管苗植株植物组织培养2、应用：第25页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物组织培养2、应用：移栽植物体快速繁殖、培育无病毒植株

再分化脱分化愈伤组织离体器官组织细胞根、芽(幼苗）（1）、转基因植物培育第26页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物组织培养2、应用：再包上人工种皮,制成人工种子再分化脱分化愈伤组织离体器官组织细胞胚状体（2）胚状体—具有生根发芽能力的胚状结构，是新植物的幼体

制做人工种子第27页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物组织培养把胚状体包埋在胶囊内形成球状结构。胶质化合物薄膜——人工种皮营养成分和植物激素—人工胚乳胚状体——具有生根发芽能力的胚状结构，是新植物的幼体第28页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物组织培养2、应用：

制做人工种子再分化脱分化愈伤组织离体器官组织细胞胚状体（2）优点：快速繁殖，解决作物繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。胚状体：是指在组织培养过程中，在植物组织块或愈伤组织上产生的一种结构，与正常受精卵发育形成的胚有类似的结构和发育过程。P40第29页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物组织培养2、应用：再分化脱分化愈伤组织花药离体培养单倍体（3）纯合体秋水仙素离体器官组织细胞植物体单倍体育种第30页，共63页，2023年，2月20日，星期三判断：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。生殖细胞、体细胞2．下图表示应用植物组织培养技术培育优质玉米的过程。对此过程的相关描述错误的是A．B→E过程中细胞全能性的高低发生了改变B．C试管中形成的是高度液泡化的薄壁细胞C．A植株和F植株体细胞中的染色体组数相同D．培养出的F植株一般不能直接应用于扩大种植C第31页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物组织培养2、应用：再分化脱分化愈伤组织离体器官组织细胞植物体（1）利用突变体育种植物组织培养过程中,细胞一直处于分生状态,容易受环境(如射线化学物质等)的影响而产生突变(如抗病毒抗盐碱等),人们可以筛选有用的突变体得到所需新品种第32页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物组织培养2、应用：提取代谢产物生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等。如从紫草愈伤组织中提取紫草素脱分化愈伤组织（5）离体器官组织细胞用愈伤组织生产细胞代谢产物第33页，共63页，2023年，2月20日，星期三生产紫衫醇-----植物组织培养第34页，共63页，2023年，2月20日，星期三

人参细胞生产

人参皂甙第35页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物组织培养2、应用小结：(1)快速繁殖、培育无病毒植株、转基因植物培育(2)制作人工种子(3)单倍体育种(4)利用突变体育种(5)用愈伤组织生产细胞代谢产物第36页，共63页，2023年，2月20日，星期三20世纪60年代，一些科学家提出一个设想：让番茄与马铃薯杂交，培育出地上结番茄，地下结马铃薯块茎的植物。植物体细胞杂交如果要实现这一设想，你认为可以采用哪些方法？第37页，共63页，2023年，2月20日，星期三

就是将不同种的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培养成新的植物体的技术.植物体细胞杂交第38页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物体细胞杂交来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？植物细胞细胞壁细胞膜细胞质细胞核原生质体第39页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物体细胞杂交植物细胞壁：纤维素、果胶

纤维素酶果胶酶酶解法第40页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物体细胞杂交1、过程：⑴酶解法去除细胞壁，获得有活力的原生质体。⑵诱导原生质体融合诱导原生质体融合的方法物理方法：离心、振动、电刺激化学方法：聚乙二醇（PEG）第41页，共63页，2023年，2月20日，星期三利用电激法将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合的显微照片植物体细胞杂交第42页，共63页，2023年，2月20日，星期三诱导原生质体融合的方法物理法：离心、振动、电刺激化学法：聚乙二醇,结合高Ca2+

高pH(加拿大高国楠首创)化学融合的机制：高pH—高Ca2+法诱导原生质体融合的基本原理是中和原生质体表面所带的电荷，使原生质体的质膜紧密接触，从而有利于质膜的接触融合。

物理融合的机制：常用方法为电融合法。此法是先将两种原生质体以适当的比例混合成悬浮液，将其滴入电融合小室中，给小室两极以交变电流，使原生质体沿电场方向排列成串珠状，接着给以瞬间高强度的电脉冲，使原生质体膜产生局部破损而导致融合。第43页，共63页，2023年，2月20日，星期三利用电激法将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合的显微照片植物体细胞杂交两两融合的细胞有几种情况？杂种细胞需要筛选第44页，共63页，2023年，2月20日，星期三筛选杂种细胞杂种细胞的筛选方法有：①细胞系互补的选择方法，包括叶绿素缺失互补、营养缺陷互补和抗性互补等；②利用物理特异性差异的选择方法：包括原生质体的大小、颜色、浮密度等的不同来选择；③利用生长特异性差异的选择方法。对再生植株的杂种性状进行鉴定。第45页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物体细胞杂交1、过程：⑴酶解法去除细胞壁，获得有活力的原生质体。⑵诱导原生质体融合⑶筛选杂种细胞⑷利用植物组织培养技术获得杂种植株。脱分化再分化第46页，共63页，2023年，2月20日，星期三克服远缘杂交不亲和的障碍植物体细胞杂交2、意义:杂种植株可育，利用此方法培育新作物的过程不遵循孟德尔的遗传定律，因为不属于有性生殖。第47页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物克隆的发展教材第48页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物细胞工程1、植物细胞工程常用手段植物组织培养植物体细胞杂交2、理论基础：植物细胞的全能性第二节植物的克隆植物克隆技术基础---植物组织培养第49页，共63页，2023年，2月20日，星期三讨论实例1：植物组织培养技术3:“分析操作流程”理解细胞工程第50页，共63页，2023年，2月20日，星期三一、植物组织培养根植株根茎叶花果实种子×××××1、与细胞分化(基因的选择性表达)的知识相联系；

2、根无法直接分化出茎、叶、花、果实和种子等器官，需要“以退为进”获得愈伤组织。未分化组织第51页，共63页，2023年，2月20日，星期三植物组织培养的过程与应用离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织脱分化植物激素的作用名词：外植体根、芽植物体再分化其细胞特点给出名词：胚状体植物次生代谢产物的生产人工种子的生产微型繁殖、作物脱毒、单倍体育种、突变体的利用、植物基因工程板书设计第52页，共63页，2023年，2月20日，星期三注意组培技术操作中的一些具体技术细节，例如灭菌，激素的应用等等。注意细胞分化知识的复习。注意组培技术在育种中的应用。第53页，共63页，2023年，2月20日，星期三离体的植物器官、组织或细胞（外植体）脱分化（又叫去分化）愈伤组织（排列疏松而无规则，薄壁细胞）分化芽、根等器官或胚状体植物体再分化例：植物组织培养技术第54页，共63页，2023年，2月20日，星期三例：植物体细胞杂交技术第55页，共63页，2023年，2月20日，星期三脱分化再分化第56页，共63页，2023年，2月20日，星期三普通小麦体细胞原生质体B细胞融合新原生质体杂种细胞杂种植株(小黑麦)黑麦体细胞原生质体A细胞壁再生组织培养普通小麦黑麦配子受精作用四倍体杂种杂种植株(八倍体小黑麦)配子诱导染色体加倍注：四倍体杂种不育的机制第57页，共63页，2023年，2月20日，星期三问题探讨(一):1.植物组织培养的基本原理是什么?2.激素在脱分化和再分化中的作用有何不同?3.在实验操作过程中为什么要换瓶操作?4.组培过程中的每一步都需要光照吗?5.灭菌和消毒的区别及在组培中的应用?6.组培中用的蔗糖作为能源和原料物质，用葡萄糖行不行？7.花药离体培养获得的植物幼苗都是单倍体吗？培养条件加蔗糖不加蔗糖光