選III植物細(xì)胞工程組織培養(yǎng)及其應(yīng)用

1、 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(guò)某種工程學(xué)手段，在細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平按照人們的意愿來(lái)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)。 應(yīng)用的原理和方法研究的水平研究的目的專題2 細(xì)胞工程1前者是細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上生物技術(shù),后者是分子水平上的生物技術(shù)。克隆多莉羊技術(shù)是 水平上的技術(shù)，培育抗蟲棉是 水平上的技術(shù)。細(xì)胞工程與基因工程相比：細(xì)胞分子思考:2按操作對(duì)象分類植物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程專題2 細(xì)胞工程32.1植物細(xì)胞工程2.1.1植物組織細(xì)胞工程的基本技術(shù)專題2 細(xì)胞工程4一、細(xì)胞的全能性1.概念：1)受精卵生殖細(xì)胞具有分生能力的體細(xì)胞2.全能性的比較2)植物細(xì)

2、胞全能性一般比動(dòng)物細(xì)胞強(qiáng)指具有某種生物的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)生物細(xì)胞都具有全能性的特點(diǎn)。成熟的體細(xì)胞3.在生物體內(nèi)細(xì)胞未表現(xiàn)出全能性的原因基因的選擇性表達(dá)54.細(xì)胞表現(xiàn)其全能性的條件（1）首要條件：脫離母體（離體培養(yǎng)）（2）一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和植物激素（3）適宜的環(huán)境條件6獲取離體組織 二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.過(guò)程：（胡蘿卜的組織培養(yǎng)）脫分化再分化愈傷組織試管苗(外植體)接種至培養(yǎng)基上接種到分化培養(yǎng)基上無(wú)菌7植物組織培養(yǎng)的相關(guān)概念 已分化的細(xì)胞，經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)后失去特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞的過(guò)程。愈傷組織繼續(xù)培養(yǎng)，重新分化出根和芽，形成試管苗的過(guò)程

3、。 是指在植物組織培養(yǎng)中，一些分化的細(xì)胞，經(jīng)過(guò)激素的誘導(dǎo)，脫分化后形成的具有分生能力的薄壁細(xì)胞。 (3)脫分化：(2)愈傷組織：(4)再分化：植物組織培養(yǎng)中作為離體培養(yǎng)材料的器官或組織。 (1)外植體: 高度液泡化、無(wú)定形狀態(tài)細(xì)胞排列疏松, 無(wú)規(guī)則, 具有分生能力的薄壁細(xì)胞.8獲取離體組織(外植體)形成試管苗(根,芽)脫分化再分化培養(yǎng)基中要有一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（無(wú)機(jī)物和有機(jī)物）和植物激素(生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素) ；培養(yǎng)過(guò)程應(yīng)提供無(wú)菌環(huán)境, 遮光, 適宜的pH、適宜的溫度。所需條件？形成愈傷組織培養(yǎng)成正常植株植物組織培養(yǎng)的流程簡(jiǎn)圖:9思考：在植物組織培養(yǎng)中為什么選用含形成層細(xì)胞做為外植體？因?yàn)檫@些細(xì)胞

4、全能性較強(qiáng)，容易脫分化形成愈傷組織。10雜菌不但會(huì)和培養(yǎng)物爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)，還會(huì)生成大量有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物死亡。問(wèn)題：在組織培養(yǎng)過(guò)程中為什么要強(qiáng)調(diào)無(wú)菌操作？113.概念： 植物組織培養(yǎng)就是在無(wú)菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、胚狀體，最終形成完整的植株。2.原理：二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物細(xì)胞的全能性12下圖所示胡蘿卜的韌皮部細(xì)胞通過(guò)無(wú)菌操作，接入試管后，在一定的條件下，形成試管苗的培育過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：芽發(fā)育成葉，葉肉細(xì)胞中葉綠素的合成需要光照條件(1)要促進(jìn)細(xì)胞分裂生長(zhǎng)，培養(yǎng)基中應(yīng)有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和激素。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

5、包括_和小分子有機(jī)物，激素包括_ _兩類植物激素。(2)此過(guò)程依據(jù)的原理是_ _。A和B階段主要進(jìn)行的分裂方式是_ _，B階段除了細(xì)胞分裂外，還進(jìn)行細(xì)胞_等。(3)此過(guò)程要無(wú)菌操作，主要是指對(duì)_ _進(jìn)行滅菌消毒，B階段需要光照，原因是 。(4)試管苗的根細(xì)胞沒(méi)有葉綠素，而葉的葉肉細(xì)胞具有葉綠素，這是基因_ _的結(jié)果。無(wú)機(jī)物細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素植物細(xì)胞的全能性有絲分裂分化培養(yǎng)基選擇性表達(dá)13水稻(基因型為AaBb)的花藥通過(guò)無(wú)菌操作，接入試管，經(jīng)過(guò)如下過(guò)程培育試管苗。以下選項(xiàng)中正確的是（ ）Aa用花藥離體培養(yǎng)法獲得單倍體植株；b通過(guò)有絲分裂產(chǎn)生愈傷組織； c培養(yǎng)基中至少應(yīng)有乙烯和脫落酸； d試管苗

6、的生長(zhǎng)發(fā)育不需要光照Ba用花藥離體培養(yǎng)法獲得二倍體植株； b通過(guò)減數(shù)分裂產(chǎn)生愈傷組織；c培養(yǎng)基中至少應(yīng)有生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素；d試管苗的生長(zhǎng)發(fā)育不需光照CCa用花藥離體培養(yǎng)法獲得單倍體植株；b通過(guò)有絲分裂產(chǎn)生愈傷組織； c培養(yǎng)基中至少應(yīng)有生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素； d試管苗的生長(zhǎng)發(fā)育需要光照Da用花藥離體培養(yǎng)法獲得二倍體植株；b通過(guò)有絲分裂產(chǎn)生愈傷組織；c培養(yǎng)基中至少應(yīng)有乙烯和脫落酸；d試管苗的生長(zhǎng)發(fā)育需要光照14151你認(rèn)為兩個(gè)來(lái)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？2有沒(méi)有一種溫和的去壁方法呢？3.誘導(dǎo)兩個(gè)原生質(zhì)體發(fā)生融合的方法有哪些？4兩個(gè)原生質(zhì)體能發(fā)生融合與細(xì)胞膜的什么特性有關(guān)？

7、5在細(xì)胞雜交過(guò)程中，能形成什么類型的融合細(xì)胞？請(qǐng)大家閱讀課本P36-37思考下面幾個(gè)問(wèn)題：三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)16植物細(xì)胞 A(馬鈴薯)植物細(xì)胞 B（番茄）原生質(zhì)體 A原生質(zhì)體 B融合成功標(biāo)志：生出新的細(xì)胞壁去除細(xì)胞壁雜種植株(馬鈴薯番茄)脫分化愈傷組織雜種細(xì)胞三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)篩選和組織培養(yǎng)制備原生質(zhì)體誘導(dǎo)原生質(zhì)體的融合 用纖維素酶、果膠酶分解細(xì)胞壁（酶解法） 物理法（離心、振動(dòng)、電激等） 化學(xué)法（聚乙二醇）（植物細(xì)胞A和植物細(xì)胞B雜交時(shí)，產(chǎn)生了AB和AA、BB3種類型的融合細(xì)胞）再分化兩個(gè)細(xì)胞染色體數(shù)之和雜種植物染色體數(shù)目=17原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性和細(xì)胞的全能性融合成功的標(biāo)志：雜種細(xì)

8、胞形成新的細(xì)胞壁植物體細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志：獲得雜種植株三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)18三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)2.概念 就是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.意義和未解決的問(wèn)題 意義：克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交的障礙，出 現(xiàn)自然界沒(méi)有的新品種。未解決的問(wèn)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。19白菜甘藍(lán)白菜甘藍(lán)4.植物細(xì)胞雜交技術(shù)的成果20(1)圖中完成植物體細(xì)胞融合的過(guò)程是(填編號(hào))_。(2)圖中過(guò)程是_，過(guò)程是_，過(guò)程合稱_ _。(3)圖中過(guò)程用到的酶是_ _，作用的結(jié)果是形成_。之所以要用它們是要除去_。(4)在過(guò)程中，可用的化

9、學(xué)誘導(dǎo)劑是_，可用的物理方法是_ _。若在容器中放置若干ab結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)完成且假設(shè)所有細(xì)胞都發(fā)生了融合，然后經(jīng)過(guò)程，形成的d細(xì)胞的類型有_種(這里僅考慮2個(gè)原生質(zhì)體的相互融合)，從中選出_進(jìn)行培養(yǎng)。再分化脫分化植物組織培養(yǎng)纖維素酶和果膠酶原生質(zhì)體細(xì)胞壁聚乙二醇振動(dòng)、電刺激、離心3雜種植株21(6 )e稱為_(kāi) _，f稱為_(kāi) _。(7)這一技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是_ _。（8）利用植物體細(xì)胞雜交的方法培育作物新品種的過(guò)程中，遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循孟德?tīng)柕倪z傳規(guī)律？為什么？_ _。不遵循。因?yàn)橹挥猩镞M(jìn)行有性生殖的過(guò)程中，才遵循孟德?tīng)柕倪z傳規(guī)律，而植物體細(xì)胞雜交育種的過(guò)程不屬于有性生殖愈傷組織雜種植株克服遠(yuǎn)源雜交

10、不親和的障礙22思考與探究：1. 生物基因的表達(dá)互相調(diào)控、相互影響，雖然雜交植株具備2個(gè)物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)相互干擾。2.植物材料愈傷組織原生質(zhì)體動(dòng)物胚胎細(xì)胞培養(yǎng)脫分化去細(xì)胞壁電脈沖融合融合的胚胎細(xì)胞培養(yǎng)分裂成胚胎移植到受體動(dòng)物的子宮23一、細(xì)胞的全能性1.概念2.全能性的比較4.表現(xiàn)全能性的條件二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.過(guò)程2.原理3.概念2.1.1植物組織細(xì)胞工程的基本技術(shù)3.在生物體內(nèi)細(xì)胞未表現(xiàn)出全能性的原因三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1.過(guò)程、原理、完成標(biāo)志等2.概念3.意義和未解決的問(wèn)題4.成果24C1.下列有關(guān)全能性的表述中，不正確的是( ) .理論上，生物體的每個(gè)細(xì)胞都含

11、有該生物的全套基因，具有全能性 .植物細(xì)胞雖然具有全能性，但并不是所有的細(xì)胞都能表達(dá)全能性 .植物細(xì)胞只有生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞具有全能性，而其他部位細(xì)胞沒(méi)有全能性 .植物細(xì)胞的全能性較高，而動(dòng)物細(xì)胞的全能性較低2.組織培養(yǎng)過(guò)程中，愈傷組織能形成幼苗的過(guò)程屬于 A.分化 B.脫分化 C.再分化 D.分裂C253.在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，愈傷組織的形成和形態(tài)發(fā)生是十分關(guān)鍵的一步。而這除需要必備的營(yíng)養(yǎng)和一些刺激因素外，還需要有起誘導(dǎo)作用的物質(zhì)，它們是( ) A.銅、鋅等微量元素 B.細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素 C.蔗糖和葡萄糖 D.維生素和氨基酸B4.甘薯種植多年后易積累病毒而導(dǎo)致品種退化。目前生產(chǎn)上采用莖尖分生組織離

12、體培養(yǎng)的方法快速繁殖脫毒的種苗，以保證該品種的品質(zhì)和產(chǎn)量水平。這種通過(guò)分生組織離體培養(yǎng)獲得種苗的過(guò)程不涉及細(xì)胞的 A.有絲分裂 B.分化 C.減數(shù)分裂 D.全能性C26離體組織(外植體)試管苗脫分化再分化愈傷組織正常植株植物組織培養(yǎng)的流程簡(jiǎn)圖:培養(yǎng)27植物細(xì)胞 A(馬鈴薯)植物細(xì)胞 B（番茄）原生質(zhì)體 A原生質(zhì)體 B融合成功標(biāo)志：生出新的細(xì)胞壁雜種植株(馬鈴薯番茄)脫分化愈傷組織雜種細(xì)胞三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)篩選和組織培養(yǎng)制備原生質(zhì)體誘導(dǎo)原生質(zhì)體的融合 用纖維素酶、果膠酶分解細(xì)胞壁（酶解法） 物理法（離心、振動(dòng)、電激等） 化學(xué)法（聚乙二醇）（植物細(xì)胞A和植物細(xì)胞B雜交時(shí)，產(chǎn)生了AB和AA、BB

13、3種類型的融合細(xì)胞）再分化兩個(gè)細(xì)胞染色體數(shù)之和雜種植物染色體數(shù)目=28桫欏：國(guó)家列為一類保護(hù)植物，白堊紀(jì)時(shí)期遺留下來(lái)的珍貴樹(shù)種，的出現(xiàn)距今約三億多年。1孢子數(shù)量多，但死亡也多。 2萌發(fā)至形成幼孢子體費(fèi)時(shí)達(dá)1年以上。 3發(fā)育過(guò)程對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)格。29 思考：經(jīng)濟(jì)苗木、名貴花卉、珍稀植物等自然繁殖速度緩慢，繁殖效率低下或優(yōu)良性狀不易保持，有沒(méi)有一種方法可以解決上述問(wèn)題呢？30概念:優(yōu)點(diǎn):快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)。1)高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖2)（無(wú)性生殖）保持優(yōu)良品種的遺傳特性、微型繁殖技術(shù)（快速繁殖技術(shù)）一、植物繁殖的新途徑 31 生姜是藥食兩用的經(jīng)濟(jì)作物，具有栽培容易、產(chǎn)量高、價(jià)格

14、高等特點(diǎn)，近年在各地發(fā)展很快。但是生姜在生產(chǎn)上長(zhǎng)期采用無(wú)性繁殖，容易感染多種病毒病，使生姜品質(zhì)變差，葉子皺縮，生長(zhǎng)緩慢，一般減產(chǎn)30%50%。怎樣培育無(wú)毒的生姜幼苗？提示：病毒容易沿植物體的維管組織傳播，而分生區(qū)中缺乏維管系統(tǒng)，因此病毒極少，甚至無(wú)病毒。322、作物脫毒原因:長(zhǎng)期進(jìn)行無(wú)性繁殖的作物，易積累感染的病毒，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差。材料:方法:結(jié)果:一、植物繁殖的新途徑 分生區(qū)（如莖尖）的細(xì)胞莖尖組織培養(yǎng)技術(shù)獲得脫毒苗3334 思考：微型繁殖試管苗的生產(chǎn)不受自然環(huán)境的限制，具有快速繁殖和保持優(yōu)良品種的遺傳特性的優(yōu)點(diǎn)，但是貯藏和運(yùn)輸相當(dāng)困難。 而天然種子由于有種皮的保護(hù)，方便儲(chǔ)藏和運(yùn)輸，

15、但是一些作物優(yōu)良雜種的后代會(huì)因發(fā)生性狀分離而喪失其優(yōu)良特性；另外天然種子在生產(chǎn)上受季節(jié)等自然環(huán)境條件限制，一般每年只繁殖12次，有些甚至十幾年才繁殖一次，并且需要占用大量的土地。能否一種替代品，既有微型繁殖試管苗也有天然種子的優(yōu)點(diǎn)？353、人工種子 通過(guò)植物組織培養(yǎng)的方法獲得的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過(guò)人工薄膜包裝得到的種子。 （1）優(yōu)點(diǎn)培植周期短后代無(wú)性狀分離，保持優(yōu)良特性不受季節(jié)、氣候和地域的限制易于儲(chǔ)藏和運(yùn)輸36（2）人工種子的結(jié)構(gòu)37 人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長(zhǎng)成小植株的關(guān)鍵部分，請(qǐng)?zhí)接懭斯しN皮中應(yīng)該具有的有效成分是什么？為了促進(jìn)胚狀體的生長(zhǎng)發(fā)育，我們還可以

16、向人工種皮中加入哪些物質(zhì)？（3）人工種皮的有效成分：加入適量的養(yǎng)分、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等。381.單倍體育種二 、作物新品種的培育 體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體單倍體定義： 由配子不經(jīng)過(guò)受精作用而直接發(fā)育成的個(gè) 體，例：蜜蜂中的雄蜂。單倍體形成：長(zhǎng)得弱小，而且高度不育單倍體植株的特點(diǎn)：391、單倍體育種選擇親本有性雜交F1代花藥離體培養(yǎng)單倍體植 株人工誘導(dǎo)染色體加倍可 育純合子選擇所需類型 過(guò)程 優(yōu)點(diǎn)后代都是純合子，能穩(wěn)定遺傳明顯縮短育種年限，加速育種進(jìn)程402、突變體的利用植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，由于培養(yǎng)細(xì)胞一直處于不斷的分生狀態(tài)，易受到培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而產(chǎn)生突變產(chǎn)生：篩選對(duì)人們有利突變體,進(jìn)而培育新品種利用：成就：二 、作物新品種的培育 已篩選到抗病、抗鹽、含高蛋白及高產(chǎn)的突變體，如抗煙草花葉病毒的甘蔗。41蛋白質(zhì),脂肪,糖類,藥物,香料,生物堿等細(xì)胞產(chǎn)物種類：植物的組織培養(yǎng)技術(shù)：成就：三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn) 利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)來(lái)大量生產(chǎn)人參皂甙干粉42植物組織培養(yǎng)技術(shù)在我們生活中的另外一些應(yīng)用 ： a. 拯救瀕危植物； b. 提供食品制作的原料； c. 轉(zhuǎn)基因植物的培育,也要用到植物組織培養(yǎng)的方法.43小結(jié)、微型繁殖技術(shù)（快速繁殖技術(shù)）一、植物繁殖的新途徑 2、作物脫毒3、人工種子1.單倍體育種二 、作物