《生物選修3》2.1植物細(xì)胞工程

一個(gè)夢(mèng)想?一個(gè)柳樹的枝條插入土中就能成活，并能長(zhǎng)成大樹。那么，植物的一片葉、一段根，甚至一個(gè)細(xì)胞，是否也能長(zhǎng)成一個(gè)完整的植株呢？能否實(shí)現(xiàn)呢？圍繞著這些問(wèn)題，世界各國(guó)的科學(xué)家早在一個(gè)世紀(jì)前就開始了漫長(zhǎng)的探索歷程。并創(chuàng)造出了一項(xiàng)新生物技術(shù)——細(xì)胞工程。白菜——甘藍(lán)多莉綿羊?qū)ｎ}2細(xì)胞工程細(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(guò)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(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細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)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:主要技術(shù)植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞融合單克隆抗體技術(shù)胚胎移植核移植植物細(xì)胞工程技術(shù)動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)異種植物細(xì)胞雜種細(xì)胞轉(zhuǎn)基因植物異種動(dòng)物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞群重組細(xì)胞體細(xì)胞細(xì)胞核早期胚胎受精卵去核卵細(xì)胞克隆動(dòng)物試管嬰兒動(dòng)物細(xì)胞融合植物體細(xì)胞雜交植物組織培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)核移植胚胎移植體外受精細(xì)胞工程的開展歷程科技探索之路思考?從細(xì)胞工程的開展歷程中，你受到什么啟示？細(xì)胞工程不是憑空而來(lái)的，而是經(jīng)過(guò)一代代科學(xué)家執(zhí)著的探索。科學(xué)與技術(shù)是相互促進(jìn)的科學(xué)理論要經(jīng)過(guò)技術(shù)才能轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力2.1植物細(xì)胞工程2.1.1植物細(xì)胞工程的根本技術(shù)所采用技術(shù)的理論根底植物細(xì)胞工程通常采用的技術(shù)手段植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞的全能性一、植物細(xì)胞工程的理論根底：——植物細(xì)胞的全能性1、定義：生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整個(gè)體的潛能的特性。

2、原因：生物體的細(xì)胞一般地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，從理論上講，生物體的每一個(gè)活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性。

受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞＞＞3、大小植物細(xì)胞全能性一般比動(dòng)物細(xì)胞強(qiáng)

思考討論：為什么體內(nèi)細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織、器官？基因在特定空間和時(shí)間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果。在個(gè)體發(fā)育的不同時(shí)期，生物體不同部位的細(xì)胞表達(dá)的基因是不同的，合成的蛋白質(zhì)也不一樣，從而形成了不同的組織和器官。細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件離體狀態(tài)有一定營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物組織培養(yǎng)的概念在無(wú)菌和人工控制的條件下,將離體的植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工控制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織和根、芽，最終形成完整的植株?？茖W(xué)研究說(shuō)明，處于離體狀態(tài)的植物活細(xì)胞，在一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件的作用下，就可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整的植株。人工條件下實(shí)現(xiàn)的這一過(guò)程，就是植物組織培養(yǎng)。1958年Steward和Reinert用胡蘿卜根的愈傷組織誘導(dǎo)成了體細(xì)胞胚，并進(jìn)而獲得了完整植株。

植物組織培養(yǎng)的開展簡(jiǎn)史實(shí)驗(yàn)：胡蘿卜的組織培養(yǎng)切取形成層無(wú)菌接種誘導(dǎo)愈傷組織的形成試管苗的形成培養(yǎng)室移栽脫分化再分化問(wèn)題〔1〕、對(duì)組織塊用什么藥品消毒？為什么？〔2〕、為什么用帶有形成層的組織塊？〔3〕、培養(yǎng)基成分有什么？酒精和次氯酸鈉防止雜菌污染細(xì)胞有分裂能力，細(xì)胞全能性易表達(dá)水、礦質(zhì)元素、有機(jī)物、植物激素、瓊脂〔4〕、愈傷組織？排列疏松、高度液泡化的薄壁細(xì)胞團(tuán)〔5〕、脫分化？由一分化的細(xì)胞分裂形成未分化細(xì)胞的過(guò)程〔6〕、再分化？由未分化的細(xì)胞形成一定形態(tài)結(jié)構(gòu)功能的細(xì)胞的過(guò)程4、植物組織培養(yǎng)的過(guò)程簡(jiǎn)圖植物體根、芽離體的植物器官組織或細(xì)胞愈傷組織脫分化再分化〔7〕、為什么形成愈傷組織前需要避光培養(yǎng)？誘導(dǎo)脫分化5、植物組織培養(yǎng)的條件〔1〕離體條件〔2〕無(wú)菌〔3〕營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素、適宜的溫度、PH氧氣等離體植物細(xì)胞（外植體）根、芽（胚狀體）試管苗愈傷組織脫分化再分化1、過(guò)程植物體優(yōu)勢(shì)？繁殖速度快不受季節(jié)限制工廠化生產(chǎn)幼苗無(wú)毒保持優(yōu)良性狀關(guān)鍵詞：外植體、脫分化、再分化、愈傷組織外植體:從活植物體上切下進(jìn)行培養(yǎng)的那局部組織或器官1〕外植體滅菌消毒〔根尖、莖、芽、嫩葉、種子、花粉等〕2〕用消毒過(guò)的器械將外植體置于培養(yǎng)皿上3〕切取所需的外植體4〕將外植體接種于培養(yǎng)容器的培養(yǎng)基上整個(gè)試驗(yàn)在超凈工作臺(tái)上進(jìn)行，保持無(wú)菌！外植體經(jīng)過(guò)一段時(shí)間在培養(yǎng)基上生長(zhǎng)后，會(huì)形成愈傷組織植物細(xì)胞的脫分化

由高度分化的植物器官、組織或細(xì)胞變成未分化的細(xì)胞的過(guò)程，稱脫分化。愈傷組織離體的植物器官、組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時(shí)間以后，通過(guò)細(xì)胞分裂，形成一種高度液泡化、無(wú)定形狀態(tài)薄壁細(xì)胞組成的排列疏松無(wú)規(guī)那么的組織。植物細(xì)胞的再分化脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過(guò)程中重新分化根或芽等器官的過(guò)程。胚狀體:具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)細(xì)胞分化:在個(gè)體發(fā)育中，由一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過(guò)程。請(qǐng)同學(xué)們討論如何實(shí)現(xiàn)?1、定義：

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)三、植物體細(xì)胞雜交2、過(guò)程：

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!纖維素酶、果膠酶促融方法?碰到難題?物理:離心.振動(dòng).電刺激化學(xué)：PEG再生細(xì)胞壁組織培養(yǎng)細(xì)胞融合優(yōu)勢(shì)？克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙！去壁去壁纖維素酶果膠酶原生質(zhì)體植物細(xì)胞原生質(zhì)體融合離心、振動(dòng)、電刺激、聚乙二醇再生細(xì)胞壁雜種細(xì)胞去分化愈傷組織雜種植株激素篩選等量激素再分化植物體細(xì)胞雜交過(guò)程示意圖雜種細(xì)胞AAAA雜種細(xì)胞BBBBAB雜種細(xì)胞AB思考：在培養(yǎng)基中有幾種細(xì)胞？幾種融合的細(xì)胞？克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交的障礙，擴(kuò)大了雜交組合的范圍。3、意義白菜甘藍(lán)白菜甘藍(lán)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)一下白菜甘藍(lán)培育過(guò)程？1972年卡爾森等通過(guò)兩個(gè)煙草品種之間原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個(gè)體細(xì)胞雜種。背景資料1978年梅爾徹斯(Melchers)等首次獲得了番茄和馬鈴薯的屬間體細(xì)胞雜種——“Potamato”。

目前，已得到栽培煙草與野生煙草、栽培大豆與野生大豆、秈稻與野生稻、秈稻與粳稻、小麥與鵝冠草等細(xì)胞雜種及其后代，獲得了有價(jià)值的新品系或育種上有用的新材料。成果：培育出“番茄馬鈴薯”雜種植株未解決問(wèn)題：尚未讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀成果和尚未解決的問(wèn)題：1、有關(guān)全能性的表述中，不正確的選項(xiàng)是Ａ．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Ｂ．生物體內(nèi)細(xì)胞由于分化全能性不能表達(dá)Ｃ．卵細(xì)胞和受精卵一樣，細(xì)胞未分化，全能性很高Ｄ．植物細(xì)胞離體培養(yǎng)在一定條件下能表現(xiàn)出全能性自我評(píng)價(jià)C2、在一個(gè)生物體內(nèi)，細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)出全能性，原因是〔〕Ａ．細(xì)胞失去了全能性Ｂ．細(xì)胞中的基因局部喪失Ｃ．細(xì)胞中的基因選擇性表達(dá)Ｄ．細(xì)胞中的基因變異不同C3、關(guān)于愈傷組織形成過(guò)程的正確表達(dá)是〔〕A、愈傷組織的形成是離體植物細(xì)胞分化的結(jié)果B、愈傷組織的形成是離體植物細(xì)胞分裂的結(jié)果C、愈傷組織的形成是離體動(dòng)物細(xì)胞分化的結(jié)果D、愈傷組織的形成是離體植物細(xì)胞脫分化的結(jié)果4、植物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志的是〔〕A、產(chǎn)生新的細(xì)胞壁B、細(xì)胞膜發(fā)生融合C、細(xì)胞質(zhì)發(fā)生融合D、細(xì)胞核發(fā)生融合BA5、植物體細(xì)胞雜交尚未解決的問(wèn)題是〔〕A、去掉細(xì)胞壁，別離出有活力的原生質(zhì)體B、讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀C、將雜種細(xì)胞培育成植株D、尚未培育出屬間雜種植物6、用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，可以培育或生產(chǎn)出A、食品添加劑B、無(wú)病毒植物C、人工種子D、A、B、C均是7、不能人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法是〔〕A、振動(dòng)B、電剌激C、PEG試劑D、重壓7、〔2003.江蘇〕用高度分化的植物細(xì)胞、組織和器官進(jìn)行組織培養(yǎng)可以產(chǎn)生愈傷組織，以下表達(dá)錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A.該愈傷組織是細(xì)胞經(jīng)過(guò)脫分化和分裂形成的B.該愈傷組織的細(xì)胞沒(méi)有全能性C.該愈傷組織是由排列疏松的薄壁細(xì)胞組成D.該愈傷組織可以形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)B8、〔2003.全國(guó)理綜〕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體培育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C9.以下屬于組織培養(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.種子發(fā)育成植株10.要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株，不需要〔〕A.具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞B.離體狀態(tài)C.導(dǎo)入外源基因D.一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和激素AC11、以下圖為用細(xì)胞雜交方法培育番茄薯的過(guò)程圖，請(qǐng)據(jù)圖答復(fù)：番茄細(xì)胞馬鈴薯細(xì)胞番茄馬鈴薯細(xì)胞雜種