2.1.1植物细胞工程的基本技术

“超级细菌”的培育过程如果将三种假单孢杆菌与第四种假单孢杆菌融合或将其内的细胞器移入第四种假单孢杆菌体内，使之具有分解四种烃类化合物的功能。这样的生物技术应属于何种生物工程？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。这样的生物技术属于何种生物工程？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。细胞工程的概念：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动物细胞工程实际应用植物细胞工程基本技术植物组织培养技术植物体细胞杂交技术植物细胞的全能性一、理论基础：细胞的全能性1、概念：生物体的细胞具有发育成完整个体的潜能，这种特性叫细胞的全能性。2、原理（具有全能性的原因）：生物体的细胞都是由受精卵经分裂形的，都含有本物种发育成为完整个体的全部遗传物质（全套基因）。2.1.1植物细胞工程的基本技术有丝3、全能性的比较：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：基因选择性的表达，表现出分化现象（2）植物细胞＞动物细胞（动物细胞只有细胞核具有全能性）（3）分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞受精卵生殖细胞体细胞＞＞（1）（4）分裂能力强的细胞＞分裂能力弱的细胞5、条件：（1）离体：（2）一定的营养物质和植物激素：脱离植物体的植物细胞、组织、器官称为外植体水、无机盐、维生素、氨基酸、蔗糖，激素主要是生长素、细胞分裂素（3）适宜的条件：无菌、适宜的温度、PH、光照等6、实例：植物组织培养、花药离体培养怎样才能由一块组织通过培养得到一株完整植株,应该如何操作?（P33第二段）二、植物组织培养技术：植物组织培养1958年美国科学家斯图尔德利用胡萝卜韧皮部的细胞进行细胞培养植物组织培养实验胡萝卜的组织培养技术原理：植物根、茎、叶一般都具有全能性，在一定的营养和激素等条件下，可以形成,将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其生成胚状体或丛芽，进而发育成完整的小植株。证明：分化的植物细胞，仍具有形成完整植株所需要的。愈伤组织再分化全部基因脱分化胡萝卜横切面示意图皮层韧皮层形成层木质层取样部位无菌接种试管苗的形成愈伤组织的形成移栽大田，培养成正常植株胡萝卜的组织培养取材（形成层）消毒脱分化再分化切取接种培养室愈伤组织的形成试管苗移栽(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。(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。胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株？能。可以培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织胚状体、丛芽植物体外植体脱分化（避光）植物激素：细胞分裂素、生长素再分化（需光）（3）过程：植物组织培养条件：含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。1、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，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。2、理论基础：植物细胞的全能性(即原理)3、过程：二、植物组织培养技术（重点理解）：也叫：外植体如：茎尖、根尖适宜的温度、PH值、养料、激素、充足氧气4、愈伤组织：由离体的植物组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成的一群薄壁细胞。二、植物组织培养技术：有丝分裂特点：具分裂、分化能力（主要）无定形状态高度液泡化排列疏松、无规则无叶绿体,不进行光合作用5、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。条件：①适宜温度、避光、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）6、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。（需光）二、植物组织培养技术：具分裂、分化能力结果无细胞分裂、分化能力番茄与马铃薯同属茄科植物，但不是同属植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。马铃薯块茎生长在土壤中。人们曾经有这样一个幻想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆。这个幻想可能实现吗？三、植物体细胞杂交技术：不能存在生殖隔离尝试用这两种植物的体细胞进行杂交这幅“番茄—马铃薯”图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？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．如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？5．如何将杂种细胞培育成杂种植株？请思考（阅读P36）：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1、过程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去壁去壁人工诱导植物细胞B三、植物体细胞杂交技术纤维素酶和果胶酶(酶解法)离心、振动、电刺激、聚乙二醇（PEG）融合完成的标志筛选思考①植物体细胞杂交过程中运用了植物细胞工程中的哪些技术？②你认为植物体细胞杂交技术利用了哪些生物学基本原理？③你认为植物体细胞杂交技术的育种原理或可遗传的变异来源是什么？细胞膜具有一定的流动性；细胞具有全能性染色体变异植物细胞融合、植物组织培养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。4、优势：（与有性杂交方法比较）克服植物远缘杂交不亲和性主要：原生质体融合结果3、原理：细胞膜的流动性和细胞全能性白菜甘蓝白菜－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？（P38思考与探究）原因：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，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。5、未解决问题：比较植物组织培养植物体细胞杂交技术所属范畴原理步骤意义联系无性繁殖细胞全能性①脱分化②再分化保持优良性状繁殖速度快大规模生产提高经济效益杂交技术应用了植物组织培养克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍①去除细胞壁②融合形成杂种细胞③组织培养膜流动性细胞全能性染色体变异1、植物体细胞融合完成的标志是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A2、用不同种植物的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程。该过程是指A.不同植物的精子和卵细胞的融合B.不同植物的原生质体的融合C．完整的两个体细胞的融合D.植物花粉细胞的两两融合B巩固练习3、右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：1）步骤①是________________________________最常用的方法是_________。2）步骤②一般常用的化学试剂是________目的是_____________。3）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_____。去掉细胞壁分离出有酶解法聚乙二醇（PEG）诱导原生质体融合脱分化再分化植物组织培养活力的原生质体