专题三_植物组织培养技术

细胞工程•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造细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。专题3植物的组织培养•假如让你种出一株向日葵，你会用什么办法？•假如让你种一株月季，你会用什么办法？•假如让你种一株蓝色妖姬，你会用什么办法？1、为什么利用植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株？2、细胞为什么具有全能性？生物的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质,都有发育成完整个体所必需的全部基因。基因在特定的时间和空间条件下选择性表达，细胞分化为不同的组织、器官。3、为什么在生物体内的细胞不能表现出全能性？4、植物细胞表现全能性的前提条件是什么？离体5、植物组织培养一般要经过哪两个的基本过程？6、愈伤组织的细胞有何特点？全能性是高还是低？排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞7、胚状体有何特点？胚状体是由愈伤组织细胞诱导分化出具有胚芽、胚根、胚轴的胚状结构，进而长成完整植株。8、什么是不定芽，在组织培养中胚状体和不定芽相比有何优点？在高等植物正常的个体发育中，芽一般是只从茎尖或叶腋等的一定位置生出。所以这种象顶芽、腋芽、副芽等均在一定部位生出的芽，称为定芽．与此相反，凡从叶、根、或茎节间等通常不形成芽的部位生出的芽，则统称为不定芽。在植物组织培养中，不定芽方式和胚状体方式是愈伤组织形态发生的两种最常见和最重要的方式。胚状体方式比不定芽方式有更多的优点，如胚状体产生的数量比不定芽多，胚状体可以制成人工种子，等等。9、脱分化和再分化的比较：比较内容脱分化再分化过程外植体→愈伤组织愈伤组织→幼苗形成体特点排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞有根、芽需要条件a.离体b.适宜的营养c.生长素/细胞分裂素的比例适中d.不需光a.离体b.适宜的营养c.生长素/细胞分裂素的比例高或低诱导生芽或生根d.光照10、细胞脱分化后形成的愈伤组织的全能性有何变化？11、植物组织培养需要哪些培养条件？①营养物质②激素③环境条件水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有机酸等；如细胞分裂素、生长素等；无菌、适宜的温度和pH等。变高！12.为什么整个过程要求消毒、灭菌及无菌操作？防止受到微生物污染！13.决定细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？植物激素的种类和比例浓度。P290当细胞分裂素（CTK)与生长素(IAA、NAA）共同使用时，能强烈促进愈伤组织的形成。当细胞分裂素与生长素浓度比高时，有利于芽的发生；浓度比低时，有利于根的发生。一般情况下外植体越幼小，分化的程度就越低，组织培养的成功率就越高。14.植物组织培养的概念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，给予适宜的条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。15.植物组织培养技术有哪些应用？⑴.植物繁殖的新途径①微型繁殖：不仅可以保持优良品种的遗传特性,还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。②作物脱毒：生产上许多无性繁殖作物均受到病毒的侵染,导致品种严重退化、产量降低和品质变差。利用植物分生组织(如茎尖、根尖)进行培养,可以使新长成的植株脱除病毒。练习《赢在课堂》演练提升：1、7、10作业1、DNA重组技术的基本工具。2、基因工程的基本操作程序。3、获取目的基因的3种方法。4、基因工程主要应用于哪些方面？5、蛋白质工程流程图。6、植物组织培养基本过程。PS：周一第一节下课交注意人工种皮中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等,以利于胚状体生长发育成幼苗。③人工种子：植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽,包上人工种皮就可以形成人工种子。右图是人工种子的结构示意图。人工种子胚状体人工种皮人工胚乳自然种子胚种皮胚乳胚状体包埋在胶囊内形成球状结构：•胶质化合物薄膜——种皮•营养成分和植物激素——人工胚乳•胚状体——新植物的幼体优点：快速繁殖，解决作物繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。固定杂种优势。④培育转基因植物（如抗虫棉等）(2)作物新品种的培育①单倍体育种：花药离体培养过程就是植物组织培养过程。单倍体育种的优点是后代不发生性状分离,都是纯合子，能够稳定遗传,明显缩短了育种年限。②突变体的利用：在植物组织培养过程中,由于培养细胞一直处于不断的分生状态,因此容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而发生突变。从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体,进而培育成新品种。③细胞产物的工厂化生产：可以利用植物组织培养技术大量生产某些细胞产物,如蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。16.植物体细胞融合的第一步是什么？17.用什么方法可以去除细胞壁？18.去除细胞壁后的植物细胞又叫做什么？19.诱导原生质体融合的诱导剂叫什么？20.诱导原生质体融合的物理方法主要有哪些种？酶解法——果胶酶、纤维素酶原生质体聚乙二醇(PEG)离心、振动、电激21.融合后的杂种细胞可以直接生长为杂种植株吗？否，还需对杂种细胞进行组织培养22.植物体细胞融合的优点是什么？能够克服远缘杂交不亲和的障碍。23.植物体细胞的杂交过程24.植物体细胞杂交未解决的问题是什么？目前还不能让杂种植物完全按人们的需要去表达亲代的优良性状。25.杂交细胞有哪些种类型26.杂交细胞AB形成的标志是什么？27.杂种植株遗传物质的变化有什么特点？有三种：AA、BB、AB,符合要求的只有AB,需要进行筛选。新的细胞壁的生成。细胞融合属于染色体变异,杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和,形成异源多倍体。28.植物体细胞杂交的原理有哪些？①原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性,②杂种细胞发育成杂种植株利用了细胞的全能性。29.利用植物组织培养技术生产人参皂甙需要经过脱分化和再分化过程吗？30.利用植物组织培养技术繁殖名贵花卉，进行离体培养时为什么不要用该植株的花粉？否，人参的愈伤组织就可以产生人参皂甙。利用花粉培育出的植物是单倍体植物。1.某优良品种水稻的基因型为AaBb，其花药通过组织培养形成了试管苗。下列对这一培养过程的叙述，错误的是A.花粉形成试管苗要经过脱分化和再分化的过程B.试管苗有四种基因型，其体细胞含有一个染色体组C.通过该过程培养出的试管苗还不能直接用于生产D.这些试管苗自交，后代性状不发生分离D2.设计植物体细胞杂交实验时，如果期望获得性状优良的作物新品种，不需要考虑的是A.亲本细胞的生殖隔离问题B.选择具有优良性状的亲本C.亲本细胞的融合技术D.杂种细胞愈伤组织的诱导和再分化A(1)植物体细胞杂交若两个不同品种的植物细胞A、B进行融合,A含有2X条染色体,2个染色体组,基因型为Aabb,B含有2Y条染色体,2个染色体组,其基因型为ccDd,则新植株应为四倍体,其体细胞中染色体数为2X+2Y,基因型为AabbccDd。从例中不难看出,体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞,不管染色体数、基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。植物体细胞杂交的思维误区警示：——要认清植物体细胞杂交和有性杂交的区别(2)植物有性杂交若两个不同品种的植物细胞A、B进行有性杂交，A含有2X条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，B含有2Y条染色体，2个染色体组，其基因型为ccDd，有性杂交的结果是：子代细胞中染色体数，基因型分别为“X+Y”、“AbcD”或“abcD”或“Abcd”或“abcd”,即先减半再相加。(3)有性生殖过程中符合孟德尔遗传定律,而植物体细胞杂交则不符合孟德尔遗传定律。1.(2008·全国理综Ⅰ)下列关于细胞工程的叙述,错误的是A.电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合B.去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理C.小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫小鼠的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体D.某种植物甲乙两品种的体细胞杂种与甲乙两品种杂交后代的染色体数目相同D2.关于番茄和马铃薯杂交过程,回答下列问题。(1)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。(2)若番茄是二倍体,马铃薯是四倍体,则杂种植株为倍体。2BA秋水仙素A+B六例(2008·海南卷,25)某二倍体植物是杂合子,下图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。据图回答：(1)图中①表示的是该花粉培养过程中的过程,②表示的是过程,X代表的是,③表示的是过程,④表示的是诱导过程。脱分化再分化胚状体分化（或发育）生根(2)图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条,具体通过哪一条途径主要取决于培养基成分中的种类及其浓度配比，最后获得的来源于未成熟花粉的完整植株都称为植株(甲)。未成熟花粉经培养能形成完整植株,说明未成熟花粉具有。(3)对植株甲进行,才能使其结实产生后代(乙),否则植株甲只有通过的方式才能产生后代(丙)。乙、丙两种植株中,能产生可育花粉的是植株,该植株群体中每一植株产生可育花粉的基因组成种类数为种,该群体植株产生可育花粉的基因组成种类数为种。花药培养在育种上的特殊意义是，从而开辟育种新途径。激素染色体加倍无性繁殖单倍体细胞的全能性乙一多缩短育种周期解析(1)分析所给图示,弄清数字和字母所代表的含义。①表示脱分化过程;②表示再分化过程。愈伤组织的形态发生方式主要有不定芽方式和胚状体方式两种,不定芽方式是在某些条件下,愈伤组织中的分生细胞发生分化,形成不同的器官原基,再逐渐形成芽和根;胚状体方式是由愈伤组织细胞诱导分化出具有胚芽、胚根、胚轴的胚状结构,进而长成完整植株。因此X表示胚状体,③表示生长发育过程,④则表示继续分化形成胚根的过程。(2)调节培养基中激素的浓度和种类可以调节细胞的分化方向,如植物细胞的分化常受细胞分裂素及生长素比例的调节,当细胞分裂素与生长素的浓度比值高时,可诱导芽的形成,反之则有促进生根的趋势。花粉离体培养长成的个体叫单倍体,说明花粉具有全能性。(3)育种工作者常用花药离体培养的方法来获得单倍体植株,然后经过人工诱导使染色体数目加倍,重新恢复到正常植株的染色体数目。这种方法得到的植株,不仅能够正常生殖,而且每对染色体上的成对基因都是纯合的,自交产生的后代不会发生性状分离,大大缩短了育种年限。