2.1植物细胞工程

植物细胞工程的基本技术细胞工程的概念理解1.原理和方法：细胞生物学和___________2.操作水平：_________或细胞器水平3.工程目的：按照人的意愿来改变_________________或______________4.根据操作对象的不同分类：植物细胞工程和_____________分子生物学细胞水平细胞内的遗传物质获得细胞产品动物细胞工程2.1.1、植物细胞工程的基本技术一、植物组织培养技术(2)原因：细胞中具有本物种发育成完整生物体所需的____________1.原理_____________细胞的全能性全部遗传信息(3)不同细胞全能性的大小。①体细胞全能性：分化程度低的分化程度高的，细胞分裂能力强的细胞分裂能力弱的。(4)全能性与细胞分化的关系：随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。二者呈负相关②不同细胞的全能性：受精卵胚胎干细胞生殖细胞体细胞。③不同生物的细胞全能性：植物细胞动物细胞。思考：在生物的生长发育过程中，细胞为什么并未表现出全能性？在特定的时间和空间条件下基因会选择性的表达，细胞分化成不同的组织和器官(1)概念：每个生物细胞都具有发育成完整生物体的潜能。细胞分化程度与细胞分裂能力呈负相关（7）细胞表现全能性的标志是：（6）体现细胞全能性的条件：离体，无菌，适宜的营养条件，适宜的温度、PH等条件，特定的植物激素发育成完整个体而不是形成某种组织或者器官。植物的种子发育成完整植株，是否体现了细胞的全能性？为什么？2、植物组织培养概念：在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，诱导其产生愈伤组织、，最终形成完整的植株丛芽无菌（1）培养对象：________________________。（2）培养条件：离体、无菌、_________________、适宜的温度、PH等环境条件，特定的植物激素。离体的器官、组织、细胞适宜的营养条件选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化形成愈伤组织植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具要严格灭菌，接种过程进行严格的无菌操作（3）培养结果：产生_______________，最终形成________。愈伤组织、丛芽完整的植株避光光照脱分化愈伤组织再分化3、过程(1)外植体：用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞(2)脱分化：已经分化的细胞，经过诱导，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。(3)愈伤组织：细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、呈无定形状态的薄壁细胞团。(4)再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化出根或芽等器官的过程。(4)激素调控:生长素和细胞分裂素用量及比例对植物组织培养的影响:比例影响生长素细胞分裂素有利于根的分化,抑制芽的形成细胞分裂素生长素有利于芽的分化,抑制根的形成比例适中促进愈伤组织的形成(1)选择外植体时,由于外植体的脱分化难易程度因植物种类、器官来源及生理状况的不同而有很大差异。花和幼嫩的组织脱分化较为容易,而植物的茎、叶和成熟的老组织则较难。另外制备外植体时应选取有形成层的部分,因为形成层细胞易脱分化。(2)消毒和灭菌:植物组织培养要想取得成功,必须有效防止细菌等的污染。因为如果培养基上有细菌等微生物存在时,它们比植物细胞生长、繁殖快。而且它们会产生毒素,使培养的植物细胞中毒死亡。因此在培养过程中要求进行一系列的消毒、灭菌,并且要求无菌操作。可用体积分数为70%的酒精和体积分数为20%的次氯酸钠溶液对外植体消毒。(3)光照。离体的植物器官、组织和细胞脱分化形成愈伤组织时,需避光处理。愈伤组织再分化形成植物幼苗时,需光照处理。注意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（2）过程：植物体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只考虑两两融合，原生质体融合形成的细胞类型有几种？将_______的植物体细胞,在一定条件下融合成_________,并把杂种细胞培育成___________的技术。不同种杂种细胞新的植物体二.植物体细胞杂交技术(1)概念：(4)意义：___________________________。④原生质体融合完成的标志：_____________________。杂交技术的原理：__________________________③原生质体融合的原理：_______________________。化学法：用_________作为诱导剂。(3)流程分析：①获得原生质体的方法：_____________________去除细胞壁。利用纤维素酶和果胶酶离心、振动、电激聚乙二醇细胞膜具有一定的流动性杂种细胞再生出细胞壁克服了远缘杂交不亲和的障碍,大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。膜的流动性和细胞的全能性(5)缺点：还不能完全按照人们的意愿来表达亲本的优良性状。思考：细胞融合完成的标志与植物体细胞杂交完成的标志相同吗？不相同。细胞融合完成的标志是杂种细胞再生出细胞壁，而植物体细胞杂交完成的标志是培育出杂种植株，而不是形成杂种细胞。从结果看杂种植株在遗传上有何特点？从杂种植株染色体组成看属于何种变异？(1)遗传物质来自两个亲本，具有双亲的遗传性状。(2)染色体数目增加，属于染色体数目的变异②诱导原生质体融合的方法：物理法：__________________等；属于无性生殖，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律名称植物组织培养植物体细胞杂交选材技术操作关系选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化不同植物细胞融合后形成的杂种细胞脱分化、再分化等除脱分化、再分化外,还要用酶解法去除细胞壁,用一定的方法诱导细胞融合植物组织培养是植物体细胞杂交的基础,植物体细胞杂交所用的技术更复杂过程细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性细胞的全能性原理植物体细胞杂交植物组织培养名称离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽或胚状体植物体脱分化再分化发育植物细胞A原生质体A原生质体B融合的原生质体AB植物细胞B杂种细胞AB杂种植株愈伤组织去壁去壁人工诱导再生壁脱分化再分化植物组织培养和植物体细胞杂交的比较(学案24页)1.概念:快速繁殖优良品种的植物组织培养技术2.特点:（一）.微型繁殖：1）无性繁殖，保持优良品种的遗传特性2）高效快速地实现种苗的大量繁殖3）便于自动化管理，可实现工厂化生产三、植物细胞工程的实际应用植物繁殖的新途径微型繁殖作物脱毒人工种子（二）作物脱毒1.作物脱毒的原因:2.作物脱毒的材料:3.作物脱毒的方法:4.作物脱毒的结果:长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差分生区（如茎尖）的细胞进行组织培养获得脱毒苗（二）.作物脱毒：植物分生区附近病毒极少，甚至无病毒。通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。（1）人工种子概念胚状体（或不定芽、顶芽和腋芽）+人工种皮（三）.人工种子：为何要制造人工种子？a.一些植物繁殖周期长,数年后才能结出种子；b.有些作物优良杂种的后代因发生性状分离而丧失其优良特性；c.常规种子的生产受季节、气候和地域的限制，并且占用大量的土地。（2）人工种子组成①培植周期短②后代无性状分离,可以保持优良品种的遗传特性③不受气候,季节和地域限制④可以很方便地贮藏和运输加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌、植物生长调节剂等（3）优点：（4）人工种皮的有效成分作物新品种的培育1．单倍体育种(1)方法：的离体培养花药纯合子缩短对人们有利的突变体秋水仙素诱导染色体加倍→单倍体植株――—→纯合子植株(4)利用：筛选进而培育新品种。(1)产生原因：在植物的组织培养过程中，易受培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。2．突变体的利用②能明显______育种年限，加快育种进程（与杂交育种要经过5～6年的连续筛选相比）①后代稳定遗传，都是。(3)优点(2)原理：生殖细胞的全能性；染色体数目的变异(2)过程：(3)原理：基因突变和植物细胞的全能性。(3)产物种类：、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。蛋白质(4)实例：我国利用植物组织培养技术实现了大量生产人参皂甙干粉；另外，三七、紫草和银杏的细胞产物也都已经实现了工厂化生产。(1)生产技术：植物组织培养技术项目原理优点成果单倍体育种染色体变异明显缩短育种年限单育1号烟草品种，11号水稻和京花1号小麦品种等突变体利用基因突变产生新基因，大幅度改良某些性状抗花叶病毒的甘蔗抗盐碱的野生烟草等(2)过程：细胞产物的工厂化生产↑外植体――→愈伤组织――→胚状体→植株（从体细胞内提取细胞产物）从细胞内提取细胞产物脱分化再分化思考:根据生产的目的不同，植物组织培养的阶段不同，如微型繁殖应培养到试管苗阶段。请分析要生产人参皂甙干粉，应培养到什么阶段。1．下列属于组织培养的是()A．花粉培育成单倍体植株B．芽发育成枝条C．根尖分生区发育成成熟区D．未受精的卵细胞发育成个体A2.植物体细胞杂交的过程实质是（）A、细胞质融合的过程B、细胞核融合的过程C、细胞膜融合的过程D、细胞原生质体融合的过程D3.在植物细胞工程中，当原生质体融合成一个细胞后，需要诱导产生细胞壁，参与这一过程的细胞器（）A、叶绿体、高尔基体B、线粒体、高尔基体C、叶绿体、线粒体D、线粒体、内质网B4.用杂合种子尽快获得纯合子植株的方法是（）A、种植→F1→选出不分离者→纯合子B、种植→秋水仙素处理→纯合子C、种植→生长素处理→纯合子D、种植→花药离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理→纯合子D5.下面关于植物细胞工程的叙述，正确的是(多选)()A．叶肉细胞脱分化后可形成具有分裂能力的薄壁细胞B．叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织C．融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜D．叶肉细胞离体培养时，可以表现出全能性AD6.下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答：⑴步骤①是去掉，使植物细胞成为，最常用的方法是。⑵步骤②一般常用的化学试剂是，目的是。⑶在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是，其中步骤④相当于，步骤⑤相当于。细胞壁原生质体酶解法聚乙二醇诱导原生质体融合组织培养脱分化再分化⑷植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，使两株植物的性状能够在新的植物体上有所表现，其根本原因是。⑸从理论上讲，杂种植株的育性为。若运用传统有性杂交方法能否实现？因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于。⑹利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？杂种细胞具有两个亲本的遗传物质可育不能克服远缘杂交不亲和的障碍不遵循，植物体细胞杂交属于无性生殖。7.基因型为AaBb的水稻（24条染色体）的花药通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下培养形成试管苗。⑴愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团愈伤组织形成中，必须从培养基中获得和小分子有机物等营养物质。⑵要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有和两类激素。⑶组织培养技术不能直接用于（）A、快速繁殖B、培育无病毒植株C、植物产品的工厂化生产D、培养抗病菌植株⑷用组织培养技术繁殖植物体时，不可能发生的是（）A、基因重组B、基因突变C、染色体变异D、染色体分离水、无机盐细胞分裂素生长素DA⑸试管苗的细胞核中含有个DNA分子。⑹培养成的试管苗可能出现的基因型有。如果要获得育种需要的植株，并能繁殖新品种，后面的育种步骤是。12ABAbaBab用一定浓度的秋水仙素处理组织培养获得的幼苗