細胞工程植物細胞工程的基本技術第二章第一節(jié)

細胞工程就是指應用細胞生物學和分子生物學得原理和方法,通過細胞水平或細胞器水平上得操作,按照人們得意愿來改變細胞內(nèi)得遺傳物質或獲得細胞產(chǎn)品得一門綜合科學技術。什么叫細胞工程？包括哪兩大領域？細胞工程應用的原理和方法研究的水平研究的目的細胞生物學和分子生物學細胞整體水平或細胞器水平按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質或獲得細胞產(chǎn)品概念分類植物細胞工程動物細胞工程理論基礎細胞得全能性2、1植物細胞工程§2、1、1植物細胞工程得基本技術植物組織培養(yǎng)利用菊花花瓣微型繁殖培養(yǎng)得菊花12345再分化(愈傷組織)植物組織培養(yǎng)6脫分化探究:1、為什么植物得一個花瓣就可以培育出完整得植株呢？植物細胞具有全能性。2、什么就是細胞得全能性？1、定義:

生物體得細胞具有使后代細胞發(fā)育成完整個體得潛能得特性。

2、原理:

生物體得每一個細胞都包含有該物種所特有得全套遺傳物質,都有發(fā)育成為完整個體所必需得全部基因,從理論上講,生物體得每一個活細胞都應該具有全能性。

3、差異:

(1)受精卵得全能性最高

(3)受精卵分化后得細胞中,體細胞得全能性比生殖細胞低

受精卵生殖細胞體細胞＞＞4、大小:一、細胞得全能性植物細胞＞動物細胞

(2)生殖細胞得全能性較高

探究:1、克隆羊“多利”得誕生說明了什么？2、生物體內(nèi)得細胞為什么沒有表現(xiàn)出全能性,而就是分化成不同得組織器官？3、為何已分化得細胞仍具有發(fā)育成完整個體得潛能？表現(xiàn)全能性得條件有哪些？離體、提供營養(yǎng)物質、激素及其她適宜條件。細胞核中含有保持物種遺傳性所需得全套基因,并沒有因為細胞分化而丟失基因,高度分化得細胞得細胞核仍具有全能性。在特定得時間和空間條件下,基因選擇性得表達得結果。生物體得每一個細胞都含本物種得全套遺傳物質,都有發(fā)育成完整個體得全套基因。1、有關全能性得表述中,不正確得就是()Ａ、受精卵在自然條件下能使后代細胞形成完整個體,因此全能性最高Ｂ、生物體內(nèi)細胞由于分化全能性不能表達Ｃ、卵細胞和受精卵一樣,細胞未分化,全能性很高Ｄ、植物細胞離體培養(yǎng)在一定條件下能表現(xiàn)出全能性C趁熱打鐵:2、下列植物細胞全能性最高得就是()

A、形成層細胞B、韌皮部細胞C、木質部細胞D、葉肉細胞

3、下列細胞全能性最高得就是()

A、植物得卵細胞

B、植物得精子細胞

C、被子植物得受精卵

D、被子植物得得葉肉細胞AC12大家應該也有點累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流4、在生物體內(nèi),細胞沒有表現(xiàn)出全能性,而就是分化為不同得組織、器官,就是因為()A、細胞得基因喪失了全能性B、基因在特定時間和空間條件下選擇性表達得結果C、不同得細胞內(nèi)基因不完全相同D、在個體發(fā)育得不同時期,細胞內(nèi)得基因發(fā)生了變化

B

要把一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株,應該如何操作呢?請同學們閱讀P34實驗完成P35討論題。切取接種培養(yǎng)室愈傷組織得形成試管苗移栽切取形成層無菌接種誘導愈傷組織得形成試管苗得形成培養(yǎng)室移栽脫分化再分化(1)在組織培養(yǎng)實驗中,為什么要強調(diào)所用器械得滅菌和實驗人員得無菌操作？

植物組織培養(yǎng)中用到得培養(yǎng)基含有豐富得營養(yǎng)成分,有利于培養(yǎng)物得生長,然而各種雜菌同樣也可以在上面迅速生長,所以植物組織培養(yǎng)過程中污染現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染,迅速生長得各種雜菌不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng),而且這些雜菌生長得過程中會生成大量對培養(yǎng)物有害得物質,導致培養(yǎng)物迅速死亡。造成培養(yǎng)基污染得因素有很多,一般包括:外植體帶菌、培養(yǎng)瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操作不規(guī)范等。所以在組織培養(yǎng)實驗中用到得植物材料和各種器械都要進行徹底地滅菌,實驗人員操作一定要規(guī)范,避免帶入雜菌。(2)在本實驗中,切取胡蘿卜塊根時強調(diào)要切取含有形成層部分,原因就是這部分容易誘導形成愈傷組織。請思考一下,胡蘿卜得其她部分(如莖、葉、花),就是否也能培養(yǎng)成小植株,您能用實驗得方法進行驗證嗎？胡蘿卜得其她部分(如莖、葉、花)也能培養(yǎng)再生形成小植株,只就是誘導愈傷組織比較困難。(3)請根據(jù)上面得實驗過程,概括出植物組織培養(yǎng)技術得流程簡圖。

植物組織培養(yǎng)就就是在無菌和人工控制條件下,將離體得植物器官、組織、細胞,培養(yǎng)在人工配制得培養(yǎng)基上,給予適宜得培養(yǎng)條件,誘導其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽,最終形成完整得植株。二、植物組織培養(yǎng)1、概念離體得植物器官、組織或細胞愈傷組織叢芽或胚狀體植物體外植體脫分化植物激素:細胞分裂素、生長素再分化2、過程植物組織培養(yǎng)條件:

含有全部營養(yǎng)成分得培養(yǎng)基、一定得溫度、空氣、無菌環(huán)境、適合得PH、適時光照等。遮光光照細胞分化程度與細胞分裂能力呈負相關。

1、為什么誘導愈傷組織得過程中應避光培養(yǎng)？在有光時,往往容易形成維管組織,而不易形成愈傷組織。能力提高2、決定植物脫分化、再分化得關鍵因素就是什么？植物激素:如生長素,細胞分裂素強調(diào)幾個概念:愈傷組織:離體得植物器官、組織或細胞,在培養(yǎng)一段時間以后,通過細胞分裂,形成一種高度液泡化,由無定形狀態(tài)薄壁細胞組成得排列疏松無規(guī)則得組織。植物細胞得脫分化:由高度分化得植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織得過程,又稱去分化。脫分化得實質和結果分別就是什么？實質就是恢復細胞得全能性過程。結果就是形成愈傷組織。植物細胞得再分化:脫分化產(chǎn)生得愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化成根或芽等器官得過程。知識拓展

當細胞分裂素和生長素共同使用時,能刺激愈傷組織得形成,而通過調(diào)節(jié)二者得濃度比,就可以調(diào)控植物細胞培養(yǎng)過程中芽和根得形成,稱為“激素杠桿”。具體內(nèi)容詳見P42拓展視野反饋練習1、下列屬于組織培養(yǎng)得就是()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、未受精得卵發(fā)育成植株A2、在離體得植物器官、組織或細胞脫分化形成愈傷組織得過程中,下列哪一項條件就是不需要得()A、消毒滅菌B、適宜得溫度C、充足得光照D、適宜得養(yǎng)料和激素C3、要將胡蘿卜韌皮部細胞培養(yǎng)成完整植株,不需要()A、具有完整細胞核得細胞B、離體狀態(tài)C、導入外源基因D、一定得營養(yǎng)物質和激素C4、植物組織培養(yǎng)形成得愈傷組織進行培養(yǎng),又可以分化形成根、芽等器官,這一過程稱為:

A、脫分化B、去分化

C、再分化D、脫分化或去分化5、下列不能作為植物組織培養(yǎng)得材料就是A、秋海棠得葉B、馬鈴薯得塊莖C、成熟得花粉D、木質部中得導管細胞D因為不同種生物之間存在著生殖隔離,所以用傳統(tǒng)得有性雜交方法就是不可能做到這一點得。于就是,這些科學家試圖用這兩種植物得體細胞進行雜交,來實現(xiàn)這一美妙得設想。三、植物體細胞雜交技術這幅番茄—馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實現(xiàn)嗎？為什么？1972年卡爾森等通過兩個煙草品種之間原生質體得融合,獲得了第一個體細胞雜種。背景資料1978年梅爾徹斯(Melchers)等首次獲得了番茄和馬鈴薯得屬間體細胞雜種——“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、小麥與鵝冠草等細胞雜種及其后代,獲得了有價值得新品系或育種上有用得新材料。白菜甘藍白菜－甘藍1、您認為兩個來自不同植物得體細胞完成融合,遇到得第一個障礙就是什么？2、有沒有一種溫和得去壁方法呢？3、為什么兩個原生質體能發(fā)生融合,這與細胞膜得什么特性有關？4、如果兩個來源不同得原生質體發(fā)生了融合,下一步該做何處理？5、如何將雜種細胞培育成雜種植株？請思考:雜種植株融合得原生質體AB再生出細胞壁脫分化愈傷組織再分化1、過程植物細胞得融合植物組織培養(yǎng)植物細胞A原生質體B原生質體A雜種細胞AB去壁去壁人工誘導方法？促進融合得方法？融合完成得標志植物細胞B二、植物體細胞雜交技術細胞融合得基礎:細胞膜得流動性去壁去壁纖維素酶果膠酶原生質體植物細胞原生質體融合離心、振動、電刺激、聚乙二醇再生細胞壁雜種細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胞雜交過程示意圖2、概念

將不同種得植物體細胞,在一定條件下融合成雜種細胞,并把雜種細胞培育成新得植物體得技術。3、優(yōu)勢和未解決得問題

優(yōu)勢(與有性雜交方法比較)

:打破了不同種生物間得生殖隔離障礙,大大擴展了可用于雜交得親本組合范圍。未解決得問題:未能讓雜種植物按照人們得需要表現(xiàn)出親代得優(yōu)良。1、為什么“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學家所想像得那樣,地上長番茄、地下結馬鈴薯？

馬鈴薯—番茄沒有像人們預想得那樣地上長番茄、地下結馬鈴薯,主要原因就是:生物基因得表達不就是孤立得,她們之間就是相互調(diào)控、相互影響得,所以馬鈴薯—番茄雜交植株得細胞中雖然具備兩個物種得遺傳物質,但這些遺傳物質得表達受到相互干擾,不能再像馬鈴薯或番茄植株中得遺傳物質一樣有序表達,雜交植株不能地上長番茄、地下結馬鈴薯就就是很自然得了。2、自然界中有一種含有葉綠體得原生動物──眼蟲,說明植物得細胞器同樣可以在某些動物細胞中存活,請?zhí)接?動物細胞與植物細胞之間可以實現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行,請設計出具體實驗方案。所采