第二节 植物克隆2011

植物的克隆选修３现代生物科技专题1958年,斯图尔德(F.C.Steward、美)胡萝卜组织培养开花的胡萝卜植株胚状体胡萝卜根的切片从根切片分离的细胞愈伤组织试管植株离体、消毒的植物器官、组织或细胞植物体根、芽愈伤组织脱分化胚状体再分化问题1：为什么胡萝卜根的培养细胞能培养成一个完整的胡萝卜植株呢？植物细胞的全能性。问题2：什么是细胞的全能性？为什么具有全能性？植物体的每个细胞都具有植物体的全部遗传信息，具有发育成为完整个体所必需的全部基因。１、概念：2、原因：3、细胞全能性大小的顺序：植物细胞动物细胞（核）植物体的每个活细胞具有遗传上的全能性,都具有发育为完整植株的潜能。一、植物细胞的全能性受精卵生殖细胞体细胞＞＞不同种类植物或同种植物的不同基因型个体之间因遗传性的差异,细胞全能性的表达程度大不相同.有些植物在多次继代培养后，会丧失细胞全能性的表达能力•原因：1.遗传物质发生不可逆转的改变。2.激素平衡被打破或外源激素作用的结果。3、细胞对外源生长物质的敏感性发生改变。克隆成功所需的条件：1.探讨特定植物细胞全能性表达的条件(激素配比)2.选择性能优良、细胞全能型表达充分的基因型外植体愈伤组织脱分化再分化植物组织培养的过程（分化）胚性细胞特点？（未分化）优点？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，细胞分裂素和赤霉素）胚性细胞胚状体幼苗植物体条件特点？相对没有分化的活的薄壁细胞团组成的新生组织问题3：植物的培养细胞是如何培养成一个完整的植物？二、植物组织培养程序1、配制半固体培养基2、无菌操作切取一些小块组织3、获得愈伤组织4、再生新植株出现脱分化通过调节营养物质和植物生长调节剂的适当配比，诱导愈伤组织再分化再分化植物组织培养的培养基•无机营养物质：植物所必需的大量元素及微量元素•有机营养物质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：起凝固支持作用植物生长调节剂：（生长素，细胞分裂素）PH值：5.0－6.0愈伤组织摇床：由恒温培养箱和振荡器组合而成，专为细胞培养提供控制和均衡的培养条件而设计，特别是悬浮液培养应用。超大容量恒温双层摇床恒温摇床使用顺序影响实验结果：先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化；先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂也分化；同时使用分化频率提高。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。资料：问题4：是不是所有植物体的培养细胞都能发育成相应的完整的植物呢？1、所有的植物细胞都具有全能性2、植物的培养细胞发育成一个完整的植株是需要条件的。全能性的表达条件：②离体状态①营养物质、激素、其它外界条件（灭菌、PH等）；思考讨论：为什么体内细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官？基因在特定空间和时间条件下选择性表达的结果。在个体发育的不同时期，生物体不同部位的细胞表达的基因是不同的，合成的蛋白质也不一样，从而形成了不同的组织和器官。植物组织培养的应用胚芽胚根胚乳或子叶（1）试管苗的快速繁殖（2）无病毒植物的培育（3）提取原料（药物、食品添加剂、香料、色素、杀虫剂等）（4）人工种子（5）转基因植物的培育现在已有胡萝卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、玉米、水稻、橡胶等几十种植物的人工种子试种成功，但由于成本较高，中国尚未应用于生产。应用1：某组织培养实验室的愈伤组织被真菌严重污染，为查找污染原因设计了4个实验，实验条件除图示外共他均相同。下列各图表示实验结果，据图可得出的初步结论是什么？污染主要来源于组织培养所用的离体组织；污染主要不是培养基灭菌时间短造成的；调节培养基pH不能解决污染问题；调节培养温度不能解决污染问题。应用2：培养过程中，在培养基上需加入蔗糖，培养时需要照光，那么，培养的植物到底是自养型还是异养型？光的作用是什么？对于上述疑问，某研究性学习小组进行了下列实验：一组在培养基中加30%的蔗糖，另一组不加蔗糖，接种后，每组再分成两个小组，分别在光下和暗中培养。1个月后，观察植物体生长、分化情况，结果为下表：培养条件加蔗糖不加蔗糖光正常生长，分化不生长，死亡暗只生长，不分化不生长，死亡你能得出什么结论？蔗糖为生长、分化的必需成分(提供能量)，光促进细胞分化。试管苗大规模培养蝴蝶兰蝴蝶兰脱毒生姜紫草素的生产紫草紫草素愈伤组织1、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、基因的表达有选择性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B2、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D3．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CD4、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•5.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（）•A.消毒灭菌B.适宜的温度•C.充足的光照D.适宜的养料和激素C6、将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是（）A、具有完整细胞核的细胞B、一定的营养物质和植物激素C、离体状态D、导入指定基因D7、下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：（1）①表示，它能被培养成为④的根本原因是。（2）②表示，它与①相比分化程度，全能性。（3）若想制作人工种子，应该选用（填编号）。（4）若①是花药，则④是，继续对其使用处理可获得正常植株，该过程称为。（5）若①是胡萝卜根尖细胞，则培养成的④的叶片的颜色是，这说明根尖细胞。（6）若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，培养将进行到（填编号）。离体的植物器官植物细胞的全能性愈伤组织低高③单倍体植株秋水仙素纯合单倍体育种绿色含有与叶绿体形成相关的基因②植物的克隆（第二课时）选修３现代生物科技专题指以单个游离细胞为外植体的离体无菌培养。细胞培养单倍体培养器官培养植物细胞结构图如何剥离细胞壁呢？纤维素酶、果胶酶原生质体培养原生质体培养植物细胞0.5~0.6mol/L的甘露醇(较高渗透压)纤维素酶和果胶酶球型的原生质体为什么要加较高渗透压的甘露醇呢?防止原生质体吸水胀破植株原生质体培养技术的应用植物细胞工程概念和操作过程:培养植物细胞（包括原生质体），借助基因工程方法，将外源基因导入受体细胞或通过细胞融合将不同来源的遗传物质重新组合或通过显微注射将不同来源的遗传物质重新组合，再通过对这些转基因细胞或重组细胞进行培养，获得具有特定性状的新植株。异想天开发光基因发光树如何培育发光树呢？提取目的基因（发光基因）目的基因与运载体结合导入受体细胞（原生质体）特定性状的植株（发光植株）原生质体培养植物细胞工程操作过程：用植物细胞工程技术培育白菜—甘蓝白菜—甘蓝(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物体细胞杂交过程示意图请同学们讨论如何实现?植物体细胞杂交1、概念：将两种植物的体细胞融合成一个杂种细胞；再通过组织培养技术将杂种细胞培育成新的植物体。植物细胞A植物细胞B去除细胞壁原生质体B正在融合的原生质体杂种细胞细胞分裂愈伤组织杂种植株方法？促融方法？类型？遗传物质？优势？原生质体A原生质体融合再生出细胞壁植物体细胞杂交过程图物理法：离心、振动、电刺激化学法：聚乙二醇（PEG）克服远源杂交不亲和的障碍，培育作物新品种酶解法植物的克隆理论基础通常采用的技术基础植物组织培养植物细胞的全能性主要技术植物器官培养植物细胞培养植物体细胞杂交本课小结：一、植物细胞的全能性三、植物细胞培养主要几种技术二、植物组织培养程序四、植物克隆的成就：1、细胞培养和器官培养2、原生质体培养和植物细胞工程3、多途径上的植物克隆实践1、概念2、原因3、体现1、配置半固体培养基2、无菌操作切取一些小块组织3、获得愈伤组织4、诱导愈伤组织分化，再生新植株出现1、组织培养2、悬浮细胞养3、原生质体培养4、单倍体培养1．马铃薯是无性繁殖的作物，体内容易积累病毒，会导致其品质变差。目前对它进行脱毒处理最好的办法是（）A．采用茎尖组织培养技术获得植株B．采用基因工程技术培育抗虫植株C．采用诱变育种培育抗性植物D．采用杂交育种培育抗性植物课堂反馈A2．“白菜—甘蓝”是用植物细胞工程的方法培育出来的，培育过程不涉及（）A．基因的选择表达B．同源染色体分离C．制备原生质体D．形成愈伤组织B