植物细胞工程的基本技术用

专题2细胞工程1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆动物-----克隆羊多利诞生于英国,标志着一种新的生物技术---动物体细胞克隆技术面世,也揭开细胞工程更深层次发展的序幕!细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，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。什么叫细胞工程？按操作对象分植物细胞工程动物细胞工程应用的原理和方法研究的水平研究的目的细胞生物学和分子生物学细胞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理解概念：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:2.1植物细胞工程植物细胞工程技术常用的技术手段：植物组织培养植物体细胞杂交2.1.1植物细胞工程的基本技术植物组织培养一、植物组织培养离体的器官、组织或细胞脱分化（又叫去分化）愈伤组织再分化胚状体植物体2、植物组织培养技术的理论基础：植物细胞具有全能性1、过程（用关键词、箭头表示过程）（1）细胞的全能性①定义：生物体的细胞具有使后代细胞发育成完整个体的潜能的特性。②原理：生物体的每一个细胞都包含有该物种的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因.受精卵生殖细胞体细胞；植物细胞动物细胞具持续分裂能力的细胞不分裂的细胞分化程度低的细胞分化程度高的细胞胚胎干细胞其他干细胞体细胞③大小：④生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官的原因基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果⑤植物细胞表现出全能性的条件：离体、无菌一定的营养物质、激素适宜的温度、pH等外界条件获取外植体无菌接种诱导愈伤组织的形成试管苗的形成扩大培养移栽脱分化再分化实验：胡萝卜的组织培养(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？防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会和培养物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。合作学习(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？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。依据学过的知识和实验过程思考回答：2、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？植物激素的种类和比例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的植物体？不能，因为细胞已经分化，失去了分裂能力。不进行脱分化处理就不能形成愈伤组织生长素：细胞分裂素的比例大于1----促进根形成小于1-----促进芽的形成等于1-----愈伤组织不分化3、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。（但再分化时需要光，光能使细胞内形成叶绿体、叶绿素，进行光合作用）应该掌握的几个概念：1愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种a高度液泡化、b无定形状态薄壁细胞组成的c排列疏松无规则的组织。2、植物细胞的脱分化：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。脱分化的实质和结果分别是什么？实质是恢复细胞的全能性过程。结果是形成愈伤组织。3、植物细胞的再分化：脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。小结：植物组织培养的过程外植体愈伤组织根、芽植物体脱分化再分化（离体的,已分化组织或细胞）（未分化）（分化）条件？优点？特点？繁殖速度快不受季节限制工厂化生产幼苗无毒保持优良性状①适宜温度、光照、pH和无菌环境。②无机物、有机物和植物激素（生长素，细胞分裂素等）无定形状态薄壁细胞高度液泡化排列疏松、无规则无叶绿体,不进行光合作用植物组织培养的概念：植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，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，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。二、植物体细胞杂交技术：因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。于是，这些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。这幅番茄—马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？“Potamato”1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？2．有没有一种温和的去壁方法呢？3．为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？4．如何将杂种细胞培育成杂种植株？请思考：1、过程：杂种植株融合的原生质体AB再生出细胞壁脱分化愈伤组织再分化植物细胞的融合植物组织培养植物细胞A原生质体B原生质体A杂种细胞AB去壁去壁人工诱导方法？促进融合的方法？融合完成的标志植物细胞B植物体细胞杂交去壁的常用方法：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）原生质体融合实质：原生质体融合成功的标志：2、概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。3、优势：（与有性杂交方法比较）克服了不同种生物间的生殖隔离障碍4、未解决的问题：未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良。白菜甘蓝白菜－甘蓝“白菜－甘蓝”同普通白菜相比，具有生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。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？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。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,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。异想天开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小结据图回答下列问题：例(1)过程①②是用________________________处理细胞的细胞壁，后经③过程诱导原生质体融合，实际融合的过程中原生质体可能会形成________种融合细胞(只考虑两个细胞融合的情况)。④是__________________的过程，与此过程密切相关的细胞器是________。(2)在⑤过程培养中，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素以及氨基酸外，还需要在培养基中加入________________。同时，在培养过程中，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过程中必须保证________。(3)若番茄细胞内含A条染色体，马铃薯细胞内含B条染色体，将番茄和马铃薯采用杂交育种方法培育(假设能成功)，得到的后代应含________条染色体，还必须用________来处理幼苗，才能得到可育的番茄—马铃薯植株，此时体细胞中含有________条染色体。(4)若番茄是二倍体，马铃薯是四倍体，则(3)中可育杂种植株为________倍体。1、不能人工诱导原生质体融合的方法是（）A、振动B、电刺激C、PEG试剂D、重压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AD反馈练习