《生物选修3》2.1植物细胞工程

一个梦想?一个柳树的枝条插入土中就能成活，并能长成大树。那么，植物的一片叶、一段根，甚至一个细胞，是否也能长成一个完整的植株呢？能否实现呢？围绕着这些问题，世界各国的科学家早在一个世纪前就开始了漫长的探索历程。并创造出了一项新生物技术——细胞工程。白菜——甘蓝多莉绵羊专题2细胞工程细胞工程指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，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。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前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术,后者是分子水平上的生物技术。克隆多莉羊技术是

水平上的技术，培育抗虫棉是

水平上的技术。细胞工程与基因工程相比：细胞分子思考:主要技术植物组织培养植物体细胞杂交动物细胞培养动物细胞融合单克隆抗体技术胚胎移植核移植植物细胞工程技术动物细胞工程技术异种植物细胞杂种细胞转基因植物异种动物细胞动物细胞群重组细胞体细胞细胞核早期胚胎受精卵去核卵细胞克隆动物试管婴儿动物细胞融合植物体细胞杂交植物组织培养动物细胞培养核移植胚胎移植体外受精细胞工程的开展历程科技探索之路思考?从细胞工程的开展历程中，你受到什么启示？细胞工程不是凭空而来的，而是经过一代代科学家执着的探索。科学与技术是相互促进的科学理论要经过技术才能转化为生产力2.1植物细胞工程2.1.1植物细胞工程的根本技术所采用技术的理论根底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一、植物细胞工程的理论根底：——植物细胞的全能性1、定义：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性。

2、原因：生物体的细胞一般地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、大小植物细胞全能性一般比动物细胞强

思考讨论：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？基因在特定空间和时间条件下选择性表达的结果。在个体发育的不同时期，生物体不同部位的细胞表达的基因是不同的，合成的蛋白质也不一样，从而形成了不同的组织和器官。细胞表现出全能性的条件离体状态有一定营养物质、激素和其他外界条件二、植物组织培养技术植物组织培养的概念在无菌和人工控制的条件下,将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工控制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织和根、芽，最终形成完整的植株。科学研究说明，处于离体状态的植物活细胞，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。人工条件下实现的这一过程，就是植物组织培养。1958年Steward和Reinert用胡萝卜根的愈伤组织诱导成了体细胞胚，并进而获得了完整植株。

植物组织培养的开展简史实验：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问题〔1〕、对组织块用什么药品消毒？为什么？〔2〕、为什么用带有形成层的组织块？〔3〕、培养基成分有什么？酒精和次氯酸钠防止杂菌污染细胞有分裂能力，细胞全能性易表达水、矿质元素、有机物、植物激素、琼脂〔4〕、愈伤组织？排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团〔5〕、脱分化？由一分化的细胞分裂形成未分化细胞的过程〔6〕、再分化？由未分化的细胞形成一定形态结构功能的细胞的过程4、植物组织培养的过程简图植物体根、芽离体的植物器官组织或细胞愈伤组织脱分化再分化〔7〕、为什么形成愈伤组织前需要避光培养？诱导脱分化5、植物组织培养的条件〔1〕离体条件〔2〕无菌〔3〕营养物质、激素、适宜的温度、PH氧气等离体植物细胞（外植体）根、芽（胚状体）试管苗愈伤组织脱分化再分化1、过程植物体优势？繁殖速度快不受季节限制工厂化生产幼苗无毒保持优良性状关键词：外植体、脱分化、再分化、愈伤组织外植体:从活植物体上切下进行培养的那局部组织或器官1〕外植体灭菌消毒〔根尖、茎、芽、嫩叶、种子、花粉等〕2〕用消毒过的器械将外植体置于培养皿上3〕切取所需的外植体4〕将外植体接种于培养容器的培养基上整个试验在超净工作台上进行，保持无菌！外植体经过一段时间在培养基上生长后，会形成愈伤组织植物细胞的脱分化

由高度分化的植物器官、组织或细胞变成未分化的细胞的过程，称脱分化。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那么的组织。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。胚状体:具有生根发芽能力的胚状结构细胞分化:在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。请同学们讨论如何实现?1、定义：

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三、植物体细胞杂交2、过程：

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!纤维素酶、果胶酶促融方法?碰到难题?物理:离心.振动.电刺激化学：PEG再生细胞壁组织培养细胞融合优势？克服远源杂交不亲和的障碍！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、电刺激、聚乙二醇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植物体细胞杂交过程示意图杂种细胞AAAA杂种细胞BBBBAB杂种细胞AB思考：在培养基中有几种细胞？几种融合的细胞？克服不同生物远缘杂交的障碍，扩大了杂交组合的范围。3、意义白菜甘蓝白菜甘蓝同学们设计一下白菜甘蓝培育过程？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”。

目前，已得到栽培烟草与野生烟草、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代，获得了有价值的新品系或育种上有用的新材料。成果：培育出“番茄马铃薯”杂种植株未解决问题：尚未让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状成果和尚未解决的问题：1、有关全能性的表述中，不正确的选项是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．细胞中的基因局部丧失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表达是〔〕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4、植物细胞融合完成的标志的是〔〕A、产生新的细胞壁B、细胞膜发生融合C、细胞质发生融合D、细胞核发生融合BA5、植物体细胞杂交尚未解决的问题是〔〕A、去掉细胞壁，别离出有活力的原生质体B、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状C、将杂种细胞培育成植株D、尚未培育出属间杂种植物6、用植物组织培养技术，可以培育或生产出A、食品添加剂B、无病毒植物C、人工种子D、A、B、C均是7、不能人工诱导原生质体融合的方法是〔〕A、振动B、电剌激C、PEG试剂D、重压7、〔2003.江苏〕用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以产生愈伤组织，以下表达错误的选项是A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的B.该愈伤组织的细胞没有全能性C.该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构B8、〔2003.全国理综〕甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培育的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的A.有丝分裂B.分化C.减数分裂D.全能性C9.以下属于组织培养的是：〔〕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.种子发育成植株10.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要〔〕A.具有完整细胞核的细胞B.离体状态C.导入外源基因D.一定的营养物质和激素AC11、以下图为用细胞杂交方法培育番茄薯的过程图，请据图答复：番茄细胞马铃薯细胞番茄马铃薯细胞杂种