植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)-高二下學(xué)期生物人教版選修3

專題二細(xì)胞工程應(yīng)用的原理和方法

細(xì)胞生物學(xué)分子生物學(xué)細(xì)胞水平細(xì)胞器水平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1.概念研究的目的研究的水平2.分類動(dòng)物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物細(xì)胞工程的應(yīng)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)1.簡(jiǎn)述植物組織培養(yǎng)技術(shù)的原理和過程2.知道細(xì)胞的全能性3.區(qū)分脫分化、再分化等相關(guān)概念【學(xué)習(xí)目標(biāo)】【科學(xué)資料】無論是絢麗多姿的花草，還是碧綠參天的大樹，大多都是通過種子播種或枝條扦插實(shí)現(xiàn)繁殖的。其實(shí)在一定的條件下，利用它們的一片葉子、一瓣花瓣，甚至一?；ǚ?，同樣可以得到大量的幼小植株。圖2-1是科學(xué)家利用菊花的花瓣培養(yǎng)出的菊花怎樣把植物的一個(gè)花瓣培育成完整的植株？？高度分化的花瓣完整植株花瓣愈傷組織幼根和芽小植株脫分化再分化脫分化：已經(jīng)分化的細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過程。一、實(shí)例高度分化的花瓣完整植株花瓣愈傷組織幼根和芽小植株脫分化再分化愈傷組織：細(xì)胞排列疏松且無規(guī)則、高度液泡化、呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。一、實(shí)例高度分化的花瓣完整植株花瓣愈傷組織幼根和芽小植株脫分化再分化再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)，又可以重新分化出根或芽等器官的過程。為什么植物的一個(gè)花瓣就可以培育出完整的植株呢？一、實(shí)例

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，也就是說，每個(gè)細(xì)胞都具有全能性的特點(diǎn)。二、細(xì)胞的全能性1、定義分裂分化分裂分化共同組成生物個(gè)體受精卵干細(xì)胞體細(xì)胞二、細(xì)胞的全能性2、植物細(xì)胞全能性的原因

生物體的每個(gè)細(xì)胞都含有本物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的全部基因。分裂分化分裂分化共同組成生物個(gè)體受精卵干細(xì)胞體細(xì)胞二、細(xì)胞的全能性4、細(xì)胞在生物體內(nèi)沒有表現(xiàn)全能性的原因基因的選擇性表達(dá)3、體現(xiàn)細(xì)胞全能性的標(biāo)志由細(xì)胞發(fā)育成完整的個(gè)體分化程度低的

分化程度高的分裂能力強(qiáng)的

分裂能力弱的不同類型細(xì)胞的全能性

受精卵＞生殖細(xì)胞＞體細(xì)胞受精卵＞干細(xì)胞＞體細(xì)胞不同生物細(xì)胞的全能性

植物細(xì)胞＞動(dòng)物細(xì)胞>二、細(xì)胞的全能性5、細(xì)胞全能性大小的分析>1、實(shí)驗(yàn)：胡蘿卜的組織培養(yǎng)根、莖、葉愈傷組織叢芽胚狀體小植株脫分化再分化（外植體：用于植物組織培養(yǎng)的離體的植物器官、組織或細(xì)胞）三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)?原理三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)?步驟：制備外植體a洗凈，削皮，切段，手消毒b材料消毒c取材：有形成層部位（具有分裂能力，容易誘導(dǎo)形成愈傷組織）接種人工配制的固體培養(yǎng)基上營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：無機(jī)物

有機(jī)物（蔗糖：提供能量，調(diào)節(jié)滲透壓）植物激素：生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素瓊脂三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)?步驟：培養(yǎng)脫分化培養(yǎng)基：誘導(dǎo)培養(yǎng)基（生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例適中）結(jié)果：形成愈傷組織條件：避光再分化培養(yǎng)基：分化培養(yǎng)基

生長(zhǎng)素<細(xì)胞分裂素→利于芽的分化

生長(zhǎng)素>細(xì)胞分裂素→利于根的分化結(jié)果：形成小植株條件：有光照（葉綠素的形成需要光照）移栽2、植物組織培養(yǎng)（1）概念：在無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、叢芽，最終形成完整的植株。三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)（2）原理：植物細(xì)胞的全能性（3）流程簡(jiǎn)圖：離體無菌適宜物質(zhì)誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)（植物激素）適宜的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)適宜的外界條件（溫度、pH、光照等）誘導(dǎo)培養(yǎng)基避光分化培養(yǎng)基光照外植體脫分化愈傷組織再分化完整植株胚狀體或叢芽（4）條件：（5）植物組織培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)保持優(yōu)良性狀，繁殖快，可大規(guī)模生產(chǎn)如何生產(chǎn)該植物？地上長(zhǎng)番茄，地下長(zhǎng)馬鈴薯三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1.定義p37植物體細(xì)胞雜交（plantsomaticehybridization）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)胞培育成新植物體的技術(shù)。2、過程植物體細(xì)胞雜交植物組織培養(yǎng)三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)①方法：酶解法?！?】原生質(zhì)體的獲得。用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁。利用酶的專一性。2、過程三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)原生質(zhì)體與原生質(zhì)層的區(qū)別原生質(zhì)體：

脫去細(xì)胞壁的細(xì)胞叫原生質(zhì)體。動(dòng)物細(xì)胞也可算做原生質(zhì)體。原生質(zhì)層：成熟植物細(xì)胞的細(xì)胞膜、液泡膜和介于這兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。包括細(xì)胞膜，細(xì)胞質(zhì)，液泡膜。原生質(zhì)層2、過程植物細(xì)胞融合+植物組織培養(yǎng)三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)原理：【2】原生質(zhì)體的融合細(xì)胞膜具有流動(dòng)性方法：物理方法(離心、振動(dòng)、電激等)化學(xué)方法(聚乙二醇(PEG)誘導(dǎo))2、過程三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)【2】原生質(zhì)體的融合2、過程三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)原理：【2】原生質(zhì)體的融合細(xì)胞膜具有流動(dòng)性方法：物理方法(離心、振動(dòng)、電激等)化學(xué)方法(聚乙二醇(PEG)誘導(dǎo))思考：融合后，培養(yǎng)基中有幾種類型的細(xì)胞？A、B、AA、BB、AB2、過程三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)【3】再生細(xì)胞壁，形成雜種細(xì)胞。思考：參與此過程中的主要細(xì)胞器是？高爾基體——細(xì)胞融合成功的標(biāo)志。2、過程三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)【4】植物組織培養(yǎng)技術(shù)，獲得雜種植株。2、過程——雜交成功的標(biāo)志。三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)技術(shù)：植物組織培養(yǎng)技術(shù)過程：脫分化、再分化原理：植物細(xì)胞全能性項(xiàng)目

體細(xì)胞雜交P1：2n(Aabb)與P2：2m(ccDd)生殖類型變異類型染色體數(shù)染色體組數(shù)基因組成植物體細(xì)胞雜交后代的遺傳變化無性繁殖，育種過程中不遵循孟德爾定律染色體數(shù)目變異兩親本染色體數(shù)之和。2n+2m兩親本染色體組數(shù)之和。2+2兩親本基因型之和。AabbccDd三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)3、原理細(xì)胞膜的流動(dòng)性、植物細(xì)胞的全能性。三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)4、優(yōu)點(diǎn)：克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙5、局限性原因：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。所以雜交植株的細(xì)胞中雖具備兩個(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(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)

目前仍有許多理論和技術(shù)問題未解決，還