选修3-2.1.1植物细胞工程基本技术

专题2细胞工程

1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆动物-----克隆羊多利诞生于英国。这样的生物技术属于何种生物工程？细胞工程

细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。什么叫细胞工程？包括哪两大领域？细胞工程应用的原理和方法研究的水平研究的目的细胞生物学和分子生物学细胞整体水平或细胞器水平按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品概念分类植物细胞工程动物细胞工程理论基础细胞的全能性2.1植物细胞工程§2.1.1植物细胞工程的基本技术植物组织培养利用菊花花瓣微型繁殖培养的菊花为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？

植物细胞具有全能性。1、定义：

生物体的细胞具有使后代细胞发育成完整个体的潜能的特性。

2、原理：

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，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。

受精卵生殖细胞体细胞＞＞3、大小：一、细胞的全能性:植物细胞＞动物细胞

4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？

在特定的时间和空间条件下，基因选择性地表达的结果。

5、表现全能性的条件有哪些？

离体、提供营养物质、激素及其它适宜条件。

要把一块组织通过培养得到一株完整植株,应该如何操作呢?请同学们阅读P34实验完成P35讨论题。实验：胡萝卜的组织培养切取形成层无菌接种诱导愈伤组织的形成试管苗的形成培养室移栽脱分化再分化(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？

植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不规范等。(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？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。(3)请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。试管苗大规模培养

1、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。能力提高：2、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？植物激素

植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、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、丛芽，最终形成完整的植株。二、植物细胞工程技术：（一）植物组织培养：1、概念：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体外植体脱分化植物激素：细胞分裂素、生长素再分化2、过程：植物组织培养条件：

含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。强调几个概念：（1）愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种高度液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织。（2）植物细胞的脱分化：

由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。脱分化的实质和结果分别是什么？实质是恢复细胞的全能性过程。结果是形成愈伤组织。（3）植物细胞的再分化：脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。微生物实验中的灭菌和消毒：消毒：是指使用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物（不包括芽孢和孢子）。灭菌：是指使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物（包括芽孢和孢子）。因为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。（二）、植物体细胞杂交技术：这幅番茄—马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？

1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。背景资料1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种——“Potamato”。

白菜甘蓝白菜－甘蓝杂种植株融合的原生质体AB再生出细胞壁脱分化愈伤组织再分化植物细胞的融合植物组织培养植物细胞A原生质体B原生质体A杂种细胞AB去壁去壁人工诱导方法？促进融合的方法？融合完成的标志植物细胞B去壁去壁纤维素酶果胶酶原生质体植物细胞原生质体融合离心、振动、电激、聚乙二醇PEG再生细胞壁杂种细胞去分化愈伤组织杂种植株激素筛选等量激素再分化1、植物体细胞杂交过程：2、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。3、优势和未解决的问题：

优势（与有性杂交方法比较）：打破了不同种生物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。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。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、有关全能性的表述中，不正确的是（）Ａ．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Ｂ．生物体内细胞由于分化全能性不能表达Ｃ．卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高Ｄ．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性自我评价C2、在一个生物体内，细胞没有表现出全能性，原因是（）Ａ．细胞失去了全能性Ｂ．细胞中的基因部分丢失Ｃ．细胞中的基因选择性表达Ｄ．细胞中的基因变异不同C3、关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（）A、愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果B、愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果C、愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果D、愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果D4、植物组织培养形成的愈伤组织进行培养，又可以分化形成根、芽等器官，这一过程称为()A、脱分化B、去分化C、再分化D、脱分化或去分化C5.植物体细胞杂交尚未解决的问题有：A、去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体B、将杂种细胞培育成植株C、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性D、尚未培育出属间杂种植物6.不能人工诱导原生质体融合的方法是：A、振动B、电刺激、C、PEG试剂、D、重压植物组织培养形成的愈伤组织进行培养，又可以分化形成根、芽等器官，这一过程称为：A、脱分化B、去分化C、再分化D、脱分化或去分化下列不能作为植物组织培养的材料是：A、秋海棠的叶B、马铃薯的块茎C、成熟的花粉D、木质部中的导管细胞(一)

植物繁殖的新途