4552kj_植物细胞工程的基本技术

专题复习指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。细胞工程应用的原理和方法细胞生物学和分子生物学细胞整体水平或细胞器水平按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品概念分类植物细胞工程研究的目的研究的水平动物细胞工程前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术,后者是分子水平上的生物技术。克隆多莉羊技术是水平上的技术，培育抗虫棉是水平上的技术。细胞工程与基因工程相比：细胞分子思考:植物细胞工程的理论基础是什么？通常采用的技术手段有哪些？所采用技术的理论基础植物细胞工程通常采用的技术手段植物组织培养植物体细胞杂交植物细胞的全能性（一）植物组织培养技术实验：胡萝卜的组织培养试管苗大规模培养植物组织培养的培养基定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生长的基质无机营养成分：C，H，O大量元素及部分微量元素有机营养成分①含N物质：包括维生素和氨基酸②碳源：2%—5%的蔗糖③琼脂：起支持作用④相关激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素PH值：5.0－6.0比较脱分化再分化这两个过程脱分化再分化是否有光结果无有形成愈伤组织形成根、芽【实验胡萝卜的组织培养讨论】1.在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？提示：植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不规范等。所以在组织培养实验中用到的植物材料和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定要规范，避免带入杂菌。2.在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？提示：胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。3.请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。提示：归纳：１植物组织培养的概念在无菌和人工控制的条件下将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导产生愈伤组织、芽丛，最终形成完整的植株。理解:它是植物细胞工程的主要技术理论基础：细胞全能性细胞的全能性(1)、概念1）受精卵生殖细胞体细胞＞＞：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性，叫做细胞的全能性。(2)、原因(3)、全能性的比较：从理论上讲，每个细胞都包含该物种的全部遗传物质（全部基因），所以每个活细胞都应具有全能性。2）植物细胞全能性一般比动物细胞强过程离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体外植体脱分化植物激素：细胞分裂素、生长素再分化2、植物组织培养（1）、外植体：用于离体培养的植物器官或组织片段。（2）、愈伤组织：细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。（3）、脱分化：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程。（4）、再分化：脱分化产生的愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程。植物组织培养关键词：外植体、脱分化、再分化、愈伤组织无菌操作、细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件必要条件：思考:（1）离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整植物体？（2）决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？激素诱导和营养物质不能（3）、激素用量的比例影响实验结果：生长素用量比细胞分裂素用量，比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化，抑制根的形成；比值适中时，促进愈伤组织的生长。1、有关全能性的表述中，不正确的是（）Ａ．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高Ｂ．生物体内细胞由于分化全能性不能表达Ｃ．卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高Ｄ．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性C2、在一个生物体内，细胞没有表现出全能性，原因是（）Ａ．细胞失去了全能性Ｂ．细胞中的基因部分丢失Ｃ．细胞中的基因选择性表达Ｄ．细胞中的基因变异不同C番茄与马铃薯同属茄科植物，但不是同属的植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。人们曾经有这样一个梦想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆。这个梦想可能实现吗？（二）、植物体细胞杂交技术（1）过程细胞壁的阻碍要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？2有没有一种温和的去除细胞壁的方法？有,用酶纤维素酶和果胶酶去除细胞壁（3）如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？植物组织培养培育成新的植物体过程2诱导原生质体融合是关键环节根据的原理是:细胞膜的流动性方法:物理离心.振动.电激化学:聚乙二醇(PEG)作诱导剂成功标志是:杂种细胞产生了新的细胞壁植物A细胞植物B细胞去壁原生质体A原生质体B原生质体融合融合体再生壁杂种细胞脱分化愈伤组织杂种植株去壁的常用方法：酶解法（纤维素酶、果胶酶等）原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等化学法：聚乙二醇（PEG）植物体细胞杂交过程示意图再分化1、当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时，下列有可能使其表现出全能性，发育成完整的植株的是（）A、细胞分裂素B、生长素C、一定的营养物质D、以上三者均是2、细胞工程是一门综合科学技术。下列哪项技术不属于细胞工程（）A、有性杂交B、体细胞杂交C、组织培养D、细胞核移植巩固练习DA3、在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为（）A、细胞丧失了全能性B、基因的选择性表达C、不同的细胞内基因不完全相同D、在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化4、植物体细胞杂交尚未解决的问题是（）A、去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体B、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状C、将杂种细胞培育成植株D、尚未培育出属间杂种植物BB6、不能人工诱导原生质体融合的方法是（）A、振动B、电剌激C、PEG试剂D、重压D5、在生物体的所有细胞中，全能性最高的是（）A、卵细胞B、植物花粉C、体细胞D、受精卵D植物体细胞杂交技术流程图进行总结，重点理解以下内容。①流程图中为了简化，仅画了一个马铃薯的原生质体与一个番茄的原生质体之间的融合，可真正在实际操作过程中，是把许多马铃薯的原生质体和许多番茄的原生质体放在一起，让它们自由融合，再从中筛选出所需的杂种细胞。②由于不同种的细胞其细胞膜的特点不一样，如不作任何处理，把它们放在一起，让它们自然融合是不可能的，所以原生质体间的融合必须要人工诱导。（2）植物体细胞杂交技术的意义克服远源杂交不亲和的障碍，培育出自然界中没有的、具有优良品质的新品种。成果（一）思考与探究1.为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？提示：1978年，梅尔彻斯（Melchers）等人首次获得了马铃薯与番茄的属间体细胞杂种。他们将培育的二倍体马铃薯品系和番茄叶片细胞进行融合，所产生的杂交株被称为“马铃薯番茄”。像大多数杂种一样，杂交株同时具有马铃薯和番茄的形态特征。其中一些植株形成了“类似块茎的生殖根”，但是没有产生可结实的花、果实以及真正意义上的块茎。到目前为止“马铃薯—番茄”一类的体细胞杂交植物还不能产生经济效益，但是其研究价值不可忽视。至于马铃薯—番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地下结马铃薯，主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物──眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。提示：根据眼虫的特点，动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。具体的实验方案可以设计如下：1、关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（）A、愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果B、愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果C、愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果D、愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果2、植物细胞融合完成的标志的是（）A、产生新的细胞壁B、细胞膜发生融合C、细胞质发生融合D、细胞核发生融合DA3、若用“①②③④”表示植物组织培养的过程。请回答：（1）①表示，被培养成为④的根本原因是（2）②表示，其细胞特点是。脱分化脱分化离体的植物组织器官、组织或细胞植物细胞具有全能性具有分生能力的薄壁细胞愈伤组织复习题：4．植物细胞表现出全能性的必要条件是（）A.给予适宜的营养和外界条件B.导入其他植物细胞的基因C.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内5．细胞具有全能性的原因是（）A.生物体细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能B.生物体的每一个细胞都具有全能性C.生物体的每一个细胞都含有个体发育的全部基因D.生物体的每一个细胞都是由受精卵发育来的6.下列植物细胞全能性最高的是（）A.形成层细胞B.韧皮部细胞C.木质部细胞D.叶肉细胞CCA7．植物组织培养过程中的脱分化是指（）A.植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞B.未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程C.植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程D.取植物的枝芽培育成一株新植物的过程8．植物组织培养是指（）A．离体的植物器官或细胞培育成愈伤组织B．愈伤组织培育成植株C．离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植物体D．愈伤组织形成高度液泡化组织CCCD9．植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是（）A.植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁B.细胞壁使原生质体失去活力C.细胞壁阻碍了原生质体的融合D.细胞壁不是原生质的组成部分10．植物体细胞杂交的目的中错误的是（）A.把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上B.获得杂种植株C.克服远源杂交不亲和的障碍D.实现原生质体的融合