高中生物選修三211植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)2

1、細(xì)胞工程指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過某種工程學(xué)手段，在細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平上，按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。 (分為植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程兩大領(lǐng)域）科技探索之路- 植物細(xì)胞工程發(fā)展史1902，德國科學(xué)家哈伯蘭特提出細(xì)胞全能性理論。1937，美國科學(xué)家懷特用煙草莖段形成層在試管中培育出煙草植物。1958，美科學(xué)家斯圖爾德等利用胡蘿卜的組織培養(yǎng)再次證明了植物細(xì)胞的全能性。1965，沃索等在一定成分的培養(yǎng)基上，由煙草的單細(xì)胞得到再生植株。1970，斯圖爾德用懸浮培養(yǎng)的單個(gè)細(xì)胞也培養(yǎng)出了可育的新植株。20世紀(jì)70年代，以植物細(xì)胞克隆為代

2、表的細(xì)胞工程誕生。植物的花藥培養(yǎng)，原生質(zhì)體培養(yǎng)，植物體細(xì)胞雜交技術(shù)得以確立和發(fā)展。受精卵有絲分裂細(xì)胞分化系統(tǒng)人體骨細(xì)胞上皮細(xì)胞肌肉 細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞上皮組織肌肉組織神經(jīng)組織結(jié)締組織器官細(xì)胞分化植物器官切片圖天竺葵篩管導(dǎo)管根冠分生區(qū)伸長區(qū)成熟區(qū)(根毛區(qū))根尖保衛(wèi)細(xì)胞氣孔這些形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能不同的細(xì)胞都有可能發(fā)育成完整個(gè)體嗎？思考 怎樣才能由一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株？應(yīng)該如何操作?科學(xué)家利用菊花花瓣培養(yǎng)的菊花2.1 植物細(xì)胞工程2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)一團(tuán)沒有特定結(jié)構(gòu)和功能并處于旺盛分裂狀態(tài)的薄壁細(xì)胞，排列疏松，無規(guī)則，高度液泡化2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物的花瓣屬于_的組織，利

3、用它來培育出新的植株，首先要通過細(xì)胞的_過程，培養(yǎng)出_組織，然后再從愈傷組織_形成小植株。 高度分化脫分化愈傷分化回憶、思考1、植物組織培養(yǎng)的大致過程包括哪幾個(gè)階段？2、植物組織培養(yǎng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)是什么？離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化成愈傷組織再分化為根和芽完整植株植物細(xì)胞具有全能性一、細(xì)胞全能性 具有某種生物全部遺傳信息的任何一個(gè)細(xì)胞,都具有發(fā)育成完整生物體的潛能,即每個(gè)細(xì)胞都具有全能性。A、植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞; B、受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞; C、分化程度低的細(xì)胞分化程度高的細(xì)胞1、概念：2、細(xì)胞全能性大小:4、生物體內(nèi)細(xì)胞并沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織器官的原因：3、細(xì)胞具有全能

4、性的遺傳學(xué)基礎(chǔ): 生物體的每一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需的全部基因. 基因在特定的時(shí)間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果不表現(xiàn)全能性表現(xiàn)全能性體內(nèi)，基因的選擇性表達(dá)體外，誘導(dǎo)因素的存在1958年，美國科學(xué)家斯圖爾德（F.C.Steward）將胡蘿卜韌皮部的一些細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)獲得了完整的胡蘿卜新植株。植物組織培養(yǎng)技術(shù)二：植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物組織培養(yǎng)就是在_控制條件下，將_的植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的_上，給予_條件，_其產(chǎn)生_組織、叢芽最終形成完整的植株。 離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織根芽胚狀體植物體脫分化再分化無菌和人工離體培

5、養(yǎng)基適宜的培養(yǎng)誘導(dǎo)愈傷組織一定的營養(yǎng)物質(zhì)、 一定的溫度、 空氣、 無菌環(huán)境、 適合的PH、 適時(shí)光照等。植物激素： 細(xì)胞分裂素、生長素外植體高度分化培養(yǎng)基上培養(yǎng)產(chǎn) 生愈傷組織需要兩個(gè)條件創(chuàng)傷和外源激素本質(zhì)還不清楚 誘導(dǎo)階段往往要暗培養(yǎng)有利于細(xì)胞的脫分化產(chǎn)生愈傷組織 試管苗大規(guī)模培養(yǎng)P35 討論1、2、31、在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，為什么要強(qiáng)調(diào)所用器械的滅菌和實(shí)驗(yàn)人員的無菌操作？ 防止雜菌污染，因?yàn)殡s菌生長快，會(huì)和培養(yǎng)物爭(zhēng)奪營養(yǎng)。雜菌生長過程中會(huì)產(chǎn)生有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。討論2、為什么切取胡蘿卜根的形成層，其他部分也能培養(yǎng)成小植株嗎？因?yàn)檫@部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織；胡蘿卜的其他部分（如莖、葉

6、、花）也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難。討論3、植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程圖。植物材料（消毒）脫分化無菌接種、誘導(dǎo)愈傷組織再分化誘導(dǎo)試管苗移栽到大田,培養(yǎng)成正常植株脫分化再分化胚狀體或叢芽討論請(qǐng)同學(xué)們討論如何實(shí)現(xiàn)？三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)： 不同種生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到這一點(diǎn)的。于是，這些科學(xué)家試圖用這兩種植物的體細(xì)胞進(jìn)行雜交，來實(shí)現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。1你認(rèn)為兩個(gè)來自不同植物的體細(xì)胞完成融合，遇到的第一個(gè)障礙是什么？ 植物細(xì)胞外面有一層細(xì)胞壁，這層細(xì)胞壁阻礙著細(xì)胞間的雜交。2有沒有一種溫和的去壁方法呢？ 纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁（酶解法）3、植物

7、細(xì)胞去掉細(xì)胞壁后叫什么？ 原生質(zhì)體4為什么兩個(gè)原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細(xì)胞膜的什么特性有關(guān)？(細(xì)胞融合的基礎(chǔ))請(qǐng)思考： 細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性7如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？5、人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法有哪些？物理法化學(xué)法離心、振動(dòng)、電激等聚已二醇（PEG）作為誘導(dǎo)劑來誘導(dǎo)細(xì)胞融合植物組織培育技術(shù)6原生質(zhì)體融合的標(biāo)志是什么？產(chǎn)生新的細(xì)胞壁8植物體細(xì)胞雜交技術(shù)完成的標(biāo)志是什么？獲得雜種植株9、植物體細(xì)胞雜交的原理是什么？細(xì)胞膜的流動(dòng)性、植物細(xì)胞的全能性雜種細(xì)胞愈傷組織雜種植株植物細(xì)胞A植物細(xì)胞B 原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B正在融合的原生質(zhì)體去細(xì)胞壁!再生細(xì)胞壁植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞融合2、植物體細(xì)胞雜

8、交技術(shù)的概念 將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。3、意義4、未解決的問題： 未能讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀。克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙秋水仙素處理幼苗BBAA白菜甘藍(lán)AB白菜甘藍(lán)AABB1.為什么“番茄馬鈴薯”超級(jí)雜種植株沒有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？ 主要原因是：生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯番茄雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個(gè)物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)受到相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá)，雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自

9、然的了。課本38頁 思考與討論提示：根據(jù)眼蟲的特點(diǎn)，動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞之間在理論上是可以實(shí)現(xiàn)雜交的。具體的實(shí)驗(yàn)方案可以設(shè)計(jì)如右：P38思考與探究2. 請(qǐng)?zhí)接懀簞?dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞之間可以實(shí)現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出具體實(shí)驗(yàn)方案。1、有關(guān)全能性的表述中，不正確的是（ ） 受精卵在自然條件下能使后代細(xì)胞形成完 整個(gè)體，因此全能性最高 生物體內(nèi)細(xì)胞由于分化全能性不能表達(dá) 卵細(xì)胞和受精卵一樣，細(xì)胞未分化，全能 性很高 在一定條件下,植物細(xì)胞離體培養(yǎng)能表現(xiàn)出 全能性C反饋練習(xí)2、下列有關(guān)細(xì)胞全能性含義的敘述，正確的是：A、每個(gè)生物體內(nèi)的所有細(xì)胞都具有相同的功能 B、生物體內(nèi)的任何一個(gè)細(xì)胞可以完成該

10、個(gè)體的全 部功能 C、生物體的每一個(gè)活細(xì)胞都具有發(fā)育成完整個(gè)體 的潛能 D、 生物體的每個(gè)細(xì)胞都經(jīng)過產(chǎn)生、分裂、分化、 生長、衰老、死亡的全過程 C3.下列屬于組織培養(yǎng)的是：（ ）A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株B.芽發(fā)育成枝條C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)D.未受精的卵發(fā)育成雄蜂A想一想：判斷全能性的標(biāo)志是什么？4、在離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化形成愈傷 組織的過程中，下列哪一項(xiàng)條件是不需要的？ A、適宜的營養(yǎng)物質(zhì) B、適宜的溫度 C、消毒滅菌 D、適宜濃度的生長激素D5、植物組織培養(yǎng)過程中的脫分化是指 （ ）A植物體的分生組織通過細(xì)胞分裂產(chǎn)生新細(xì)胞B未成熟的種子經(jīng)過處理培育出幼苗的過程C植物的器官、組織或細(xì)胞，通過離體培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織的過程D. 取植物的枝芽培育成一株新植物的過程C6、植物學(xué)家將胡蘿卜的韌皮部細(xì)胞分離出來，將單個(gè)細(xì)胞放入特定培養(yǎng)基中培養(yǎng)，獲得了許多完整的植株，這些植株的特點(diǎn)是（ ）A彼此性狀極為相似 B都是單倍體植株C植株的變異頻率較高 D都是純合體的植株A下圖是植物組織培養(yǎng)的簡略表示。據(jù)此回答： 脫分化 再分化 （1）表示 ，它能被培養(yǎng)成為的根本原因是。（2）表示，它與相比分化程度，全能性。（