植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)

1、 前者前者是是細(xì)細(xì)胞水平或胞水平或細(xì)細(xì)胞器水平上生物技胞器水平上生物技術(shù)術(shù), , 后者后者是分子水平上的生物技是分子水平上的生物技術(shù)術(shù)。 。 克隆多莉羊技術(shù)是克隆多莉羊技術(shù)是 水平上的技術(shù)，水平上的技術(shù)， 培育抗蟲棉是培育抗蟲棉是 水平上的技術(shù)。水平上的技術(shù)。 細(xì)胞工程與基因工程相比：細(xì)胞工程與基因工程相比： 細(xì)胞細(xì)胞 分子分子 思考思考: : 細(xì)細(xì) 胞胞 工工 程程 應(yīng)用的原理和方法應(yīng)用的原理和方法 細(xì)胞生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)和 分子生物學(xué)分子生物學(xué) 細(xì)胞水平或細(xì)胞器細(xì)胞水平或細(xì)胞器 水平水平 按照意愿來按照意愿來改變細(xì)胞改變細(xì)胞 內(nèi)的遺傳物質(zhì)內(nèi)的遺傳物質(zhì)或或獲得獲得 細(xì)胞產(chǎn)品細(xì)胞產(chǎn)品 概念概念

2、 分類分類 植物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程 研究的目的研究的目的 研究的水平研究的水平 動物細(xì)胞工程動物細(xì)胞工程 外植體外植體愈傷組織愈傷組織長出叢芽長出叢芽生根生根-移栽成活移栽成活 植物細(xì)胞具有全能性植物細(xì)胞具有全能性 已經(jīng)分化的細(xì)胞已經(jīng)分化的細(xì)胞,仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能. 動物細(xì)胞核具有全能性動物細(xì)胞核具有全能性 受精卵受精卵生殖細(xì)胞生殖細(xì)胞體細(xì)胞體細(xì)胞; 植物細(xì)胞植物細(xì)胞動物細(xì)胞動物細(xì)胞 所采用技術(shù)所采用技術(shù) 的理論基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ) 植植 物物 細(xì)細(xì) 胞胞 工工 程程 通常采用的通常采用的 技 術(shù) 手 段技 術(shù) 手 段 植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) 植物體細(xì)胞雜交

3、植物體細(xì)胞雜交 植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全能性 為什么植物的一個花瓣就可以培育出完整的植為什么植物的一個花瓣就可以培育出完整的植 株呢？株呢？ 為什么植物的花瓣在為什么植物的花瓣在植物體內(nèi)植物體內(nèi)沒有能發(fā)沒有能發(fā) 育成完整的植株呢？育成完整的植株呢？ 體現(xiàn)全能性的外界條件：體現(xiàn)全能性的外界條件： 體現(xiàn)全能性的物質(zhì)基礎(chǔ)：體現(xiàn)全能性的物質(zhì)基礎(chǔ)： 一、植物組織培養(yǎng)一、植物組織培養(yǎng): 2 2、理論基礎(chǔ)：、理論基礎(chǔ)： 植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全能性 1 1、概念、概念: : 在在無菌和人工控制無菌和人工控制條件下條件下, ,將將離體離體的植物器官、的植物器官、 組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，

4、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給給 予適宜的培養(yǎng)條件予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織愈傷組織、叢、叢 芽，最終形成完整的植株芽，最終形成完整的植株 3 3、過程、過程: : 植物體植物體 芽、根芽、根 離體的植物器官、組織、細(xì)胞離體的植物器官、組織、細(xì)胞 脫分化脫分化 再分化再分化 區(qū)分區(qū)分: : 細(xì)胞的分化細(xì)胞的分化: : 脫分化脫分化: : 再分化再分化: : 切取切取 形成層形成層 無菌無菌 接種接種 誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)愈傷組織 的形成的形成 試管苗的形成試管苗的形成培養(yǎng)室培養(yǎng)室 移栽移栽 脫分化脫分化 再分化再分化 離體、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件離體、一

5、定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件 胡蘿卜根形成層容易誘導(dǎo)成愈傷組織，其他部胡蘿卜根形成層容易誘導(dǎo)成愈傷組織，其他部 分也能培養(yǎng)，只是誘導(dǎo)困難分也能培養(yǎng)，只是誘導(dǎo)困難 所利用的植物材料體積小、抗性差；用于植所利用的植物材料體積小、抗性差；用于植 物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基同樣適合于某些微生物的物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基同樣適合于某些微生物的 生長，使培養(yǎng)物生長受到影響生長，使培養(yǎng)物生長受到影響 在有光時，往往容易形成維管組織，在有光時，往往容易形成維管組織， 而不易形成愈傷組織。而不易形成愈傷組織。 因?yàn)橐驗(yàn)椴煌N生物不同種生物之間存在之間存在 著著生殖隔離生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的，所以用傳統(tǒng)的 有性雜交方法是不

6、可能做到有性雜交方法是不可能做到 這一點(diǎn)的。這一點(diǎn)的。 二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù) 這幅番茄這幅番茄馬鈴薯圖利馬鈴薯圖利 用傳統(tǒng)有性雜交方法能用傳統(tǒng)有性雜交方法能 實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？ 雜雜 種種 植植 株株 正融合正融合 的原生的原生 質(zhì)體質(zhì)體ABAB 再再 生生 出出 細(xì)細(xì) 胞胞 壁壁 脫脫 分分 化化 愈愈 傷傷 組組 織織 再再 分分 化化 植物細(xì)胞的融合植物細(xì)胞的融合植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) 植物細(xì)胞植物細(xì)胞A A 原生質(zhì)體原生質(zhì)體B B 原生質(zhì)體原生質(zhì)體A A雜種雜種 細(xì)胞細(xì)胞 AB 去壁去壁 去壁去壁 人人 工工 誘誘 導(dǎo)導(dǎo) 植物細(xì)胞植物細(xì)胞B B

7、1、植物體細(xì)胞雜交過程：、植物體細(xì)胞雜交過程： 去壁的常用方法：去壁的常用方法： 用用“纖維素酶和果膠酶纖維素酶和果膠酶”( (酶解法酶解法）去除）去除 原生質(zhì)體融合方法：原生質(zhì)體融合方法： 物理法：離心、振動、電激等物理法：離心、振動、電激等 化學(xué)法：聚乙二醇（化學(xué)法：聚乙二醇（PEGPEG）作誘導(dǎo)劑）作誘導(dǎo)劑 融合細(xì)胞形成的標(biāo)志：融合細(xì)胞形成的標(biāo)志： 新的細(xì)胞壁已經(jīng)形成新的細(xì)胞壁已經(jīng)形成 注：注： 2、概念、概念: 將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下融將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下融 合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植 物體的技術(shù)。物體的技術(shù)。

8、 3、成果和未解決的問題、成果和未解決的問題 成果：克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交的障礙，出成果：克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交的障礙，出 現(xiàn)自然界沒有的新品種?，F(xiàn)自然界沒有的新品種。 未解決的問題：未能讓雜種植物按照人們未解決的問題：未能讓雜種植物按照人們 的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良。的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良。 基因型為基因型為AaBbAaBb的水稻（含的水稻（含2424條染色體）的花藥條染色體）的花藥 通過無菌操作接入試管后，在一定條件下形成試通過無菌操作接入試管后，在一定條件下形成試 管苗，問：管苗，問： 1 1）要促進(jìn)花粉細(xì)胞分裂生長，培養(yǎng)基中應(yīng)有）要促進(jìn)花粉細(xì)胞分裂生長，培養(yǎng)基中應(yīng)有 _和和_兩類激素。兩類激

9、素。 2 2）愈傷組織分化是指愈傷組織形成芽和根，再由）愈傷組織分化是指愈傷組織形成芽和根，再由 芽發(fā)育成葉和莖。這一過程必須給予光照，其原芽發(fā)育成葉和莖。這一過程必須給予光照，其原 因是因是_能利用光能制造有機(jī)物，供試管苗能利用光能制造有機(jī)物，供試管苗 生長發(fā)育生長發(fā)育 細(xì)胞分裂素細(xì)胞分裂素生長素生長素 葉綠體葉綠體 3 3）試管苗的細(xì)胞核中含）試管苗的細(xì)胞核中含_條脫氧核糖核苷酸鏈。條脫氧核糖核苷酸鏈。 4 4）培育成的試管苗可能出現(xiàn)的基因型有）培育成的試管苗可能出現(xiàn)的基因型有 _。 2424 ABAB、aBaB、AbAb、abab 材材 料料 二：二： 植物細(xì)胞植物細(xì)胞aC 植物細(xì)胞植物

10、細(xì)胞bD 融合融合 再 生 細(xì)再 生 細(xì) 胞壁胞壁 雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞 細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂 植物的器植物的器 官、組織官、組織 或細(xì)胞或細(xì)胞 取下并取下并 放入放入 培養(yǎng)基培養(yǎng)基 中培養(yǎng)中培養(yǎng) A B 再分再分 化化 植植 物物 體體 胚胚 狀狀 體體 材材 料料 一：一： 閱讀下列材料，分析后簡要回答問題：閱讀下列材料，分析后簡要回答問題： 1 1）寫出以下過程或結(jié)構(gòu)的名稱：）寫出以下過程或結(jié)構(gòu)的名稱： A_A_；B_B_； C_C_；D_D_。 脫分化脫分化 愈傷組織愈傷組織 原生質(zhì)體原生質(zhì)體a a 原生質(zhì)體原生質(zhì)體b b 2 2）材料）材料2 2中在獲得雜種細(xì)胞的容器中還有其中在獲得雜種細(xì)胞

11、的容器中還有其 他什么細(xì)胞？他什么細(xì)胞？ _ 3 3）A A過程是否需要光照？過程是否需要光照？_；再分化；再分化 是否需要光照？是否需要光照？_ 4 4）名貴花卉進(jìn)行離體培養(yǎng)時不應(yīng)采用該株的）名貴花卉進(jìn)行離體培養(yǎng)時不應(yīng)采用該株的 A A莖尖莖尖 B. B. 子房壁子房壁 ( )( ) C. C. 花粉?；ǚ哿?D.D.葉片葉片 細(xì)胞細(xì)胞a a、細(xì)胞、細(xì)胞b b、細(xì)胞、細(xì)胞aa細(xì)胞細(xì)胞a a 、細(xì)胞、細(xì)胞bb細(xì)胞細(xì)胞b b 不需要不需要 需要需要 C C A 1 1、當(dāng)植物細(xì)胞脫離了原來所在植物體的器官或組、當(dāng)植物細(xì)胞脫離了原來所在植物體的器官或組 織而處于離體狀態(tài)時，下列有可能使其表現(xiàn)出全織

12、而處于離體狀態(tài)時，下列有可能使其表現(xiàn)出全 能性，發(fā)育成完整的植株的是（能性，發(fā)育成完整的植株的是（ ） A A、細(xì)胞分裂素、細(xì)胞分裂素 B B、生長素、生長素 C C、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、一定的營養(yǎng)物質(zhì) D D、以上三者均是、以上三者均是 2 2、細(xì)胞工程是一門綜合科學(xué)技術(shù)。下列哪項(xiàng)技術(shù)、細(xì)胞工程是一門綜合科學(xué)技術(shù)。下列哪項(xiàng)技術(shù) 不屬于細(xì)胞工程（不屬于細(xì)胞工程（ ） A A、有性雜交、有性雜交 B B、體細(xì)胞雜交、體細(xì)胞雜交 C C、組織培養(yǎng)、組織培養(yǎng) D D、細(xì)胞核移植、細(xì)胞核移植 3 3、在生物體的所有細(xì)胞中，全能性最高的是、在生物體的所有細(xì)胞中，全能性最高的是 A A、卵細(xì)胞、卵細(xì)胞 B B

13、、植物花粉、植物花粉 C C、體細(xì)胞、體細(xì)胞 D D、受精卵、受精卵 D A D 8 8、植物體細(xì)胞雜交可以解決不同生物之間的（、植物體細(xì)胞雜交可以解決不同生物之間的（ ）問題）問題 A A親緣關(guān)系遠(yuǎn)親緣關(guān)系遠(yuǎn) B B生殖隔離生殖隔離 C C地理隔離地理隔離 D D組織分化組織分化 B 植物體細(xì)胞雜交過程是（植物體細(xì)胞雜交過程是（ ） A.A.用酶解法去掉細(xì)胞壁分離出有活性的原生質(zhì)體用酶解法去掉細(xì)胞壁分離出有活性的原生質(zhì)體 B.B.人工誘導(dǎo)使兩個不同植物的原生質(zhì)體融合人工誘導(dǎo)使兩個不同植物的原生質(zhì)體融合 C.C.用植物組織培養(yǎng)法培養(yǎng)融合的原生質(zhì)體得到雜用植物組織培養(yǎng)法培養(yǎng)融合的原生質(zhì)體得到雜

14、種植株種植株 D.D.通過以上三者來完成通過以上三者來完成 D 在細(xì)胞工程在細(xì)胞工程原生質(zhì)體融合育種技術(shù)中，原生質(zhì)體融合育種技術(shù)中， 其技術(shù)的重要一環(huán)是將營養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞壁除去，其技術(shù)的重要一環(huán)是將營養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞壁除去， 通常是采用纖維素酶和果膠酶的酶解破壁法處理。通常是采用纖維素酶和果膠酶的酶解破壁法處理。 如將去掉了細(xì)胞壁的成熟植物細(xì)胞置于清水中，如將去掉了細(xì)胞壁的成熟植物細(xì)胞置于清水中， 細(xì)胞將：細(xì)胞將： A.A.皺縮皺縮 B.B.脹破脹破 C.C.呈球形呈球形 D.D.保持原狀保持原狀 B 在離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化形成愈在離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化形成愈 傷組織的過程中，

15、下列哪一項(xiàng)條件是不需要的傷組織的過程中，下列哪一項(xiàng)條件是不需要的 A.A.消毒滅菌消毒滅菌 B.B.適宜的溫度適宜的溫度 C.C.充足的光照充足的光照 D.D.適宜的養(yǎng)料和激素適宜的養(yǎng)料和激素 要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株，不需要要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株，不需要 A.A.具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞 B.B.離體狀態(tài)離體狀態(tài) C.C.導(dǎo)入外源基因?qū)胪庠椿?D.D.一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素 C C 植物體細(xì)胞雜交的目的中錯誤的是植物體細(xì)胞雜交的目的中錯誤的是 （ ） A.A.把兩個植物體的優(yōu)良性狀集中在雜種植株上把兩個植物體的優(yōu)良性狀集中在雜種植株

16、上 B.B.獲得雜種植株獲得雜種植株 C.C.克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙 D.D.實(shí)現(xiàn)原生質(zhì)體的融合實(shí)現(xiàn)原生質(zhì)體的融合 D 2 2右圖為植物體細(xì)胞雜交過程示意右圖為植物體細(xì)胞雜交過程示意 圖。據(jù)圖回答：圖。據(jù)圖回答： （1 1）步驟）步驟是是 _， 最常用的方法是最常用的方法是。 （2 2）步驟）步驟一般常用的化學(xué)試劑是一般常用的化學(xué)試劑是 ，目的是，目的是 _。 (3)(3)在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種植在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種植 株的過程中，運(yùn)用的技術(shù)手段是株的過程中，運(yùn)用的技術(shù)手段是 _ _ _，其中步驟，其中步驟相當(dāng)于相當(dāng)于 _，步驟，步驟相當(dāng)于相當(dāng)于。 去掉細(xì)胞

17、壁，去掉細(xì)胞壁， 分離出有活力的原生質(zhì)體分離出有活力的原生質(zhì)體 酶解法酶解法 PEGPEG 誘導(dǎo)不同植誘導(dǎo)不同植 物體細(xì)胞的原生質(zhì)體融合物體細(xì)胞的原生質(zhì)體融合 植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) 脫分化脫分化 再分化再分化 （4 4）植物體細(xì)胞雜交的目的是獲）植物體細(xì)胞雜交的目的是獲 得新的雜種植株。使得新的雜種植株。使 _能能 夠在新的植物體上有所表現(xiàn)，其根夠在新的植物體上有所表現(xiàn)，其根 本原因本原因_。 （5 5）若遠(yuǎn)源雜交親本）若遠(yuǎn)源雜交親本A A和和B B都是二都是二 倍體，則雜種植株為倍體，則雜種植株為倍體。倍體。 遠(yuǎn)源雜交親本的遺傳特征遠(yuǎn)源雜交親本的遺傳特征 雜種植株獲得雙親的遺傳物質(zhì)雜種植株獲得雙親的遺傳物質(zhì) 四四 （6 6）從理論上講，雜種植株的育性）從理論上講，雜種植株的育性 為為。若運(yùn)用傳統(tǒng)有性雜交方。若運(yùn)用傳統(tǒng)有性雜交方 法能否實(shí)現(xiàn)法能否實(shí)現(xiàn)？，原因是，原因是 _