植物體細(xì)胞雜交技術(shù)-2013

1、 如何把某種植物的一塊組如何把某種植物的一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株織通過培養(yǎng)得到一株完整植株? ? 溫故溫故植物材料植物材料消毒消毒接種到誘導(dǎo)培養(yǎng)基接種到誘導(dǎo)培養(yǎng)基誘導(dǎo)出誘導(dǎo)出愈傷組織愈傷組織直接誘導(dǎo)分化直接誘導(dǎo)分化分化出分化出幼苗幼苗幼苗接種到幼苗接種到 生根培養(yǎng)基上生根培養(yǎng)基上完整完整植株植株愈傷組織轉(zhuǎn)接到愈傷組織轉(zhuǎn)接到 繼代培養(yǎng)基上繼代培養(yǎng)基上得到大量的得到大量的 愈傷組織愈傷組織愈傷組織接種到愈傷組織接種到 分化培養(yǎng)基上分化培養(yǎng)基上移栽到大田移栽到大田植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖強(qiáng)調(diào)幾個(gè)概念強(qiáng)調(diào)幾個(gè)概念： 愈傷組織：愈傷組織：離體的植物器官、組離體的植物器

2、官、組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時(shí)間以后，織或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時(shí)間以后，通過細(xì)胞分裂，形成一種高度通過細(xì)胞分裂，形成一種高度液液泡化泡化，由，由無定形狀態(tài)薄壁細(xì)胞無定形狀態(tài)薄壁細(xì)胞組組成的排列疏松無規(guī)則的組織。成的排列疏松無規(guī)則的組織。 脫分化脫分化：由高度分化的植物器官、組織或：由高度分化的植物器官、組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過程，又稱細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過程，又稱去分化去分化。脫分化的脫分化的實(shí)質(zhì)和結(jié)果實(shí)質(zhì)和結(jié)果分別是什么？分別是什么？實(shí)質(zhì)是恢復(fù)細(xì)胞的全能性過程。實(shí)質(zhì)是恢復(fù)細(xì)胞的全能性過程。結(jié)果是形成愈傷組織。結(jié)果是形成愈傷組織。 再分化再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新：脫分化產(chǎn)生的愈傷

3、組織在培養(yǎng)過程中重新分化成根或芽等器官的過程。分化成根或芽等器官的過程。1.1.胡蘿卜的組織培養(yǎng)過程中進(jìn)行無菌操胡蘿卜的組織培養(yǎng)過程中進(jìn)行無菌操作的步驟是（作的步驟是（ ）. .超凈工作臺(tái)超凈工作臺(tái) . .自來水沖洗自來水沖洗 . .酒精棉球擦手酒精棉球擦手 . .無菌水清洗無菌水清洗. .次氯酸溶液沖洗次氯酸溶液沖洗 . .無菌濾紙?zhí)幚頍o菌濾紙?zhí)幚?. .培養(yǎng)基滅菌培養(yǎng)基滅菌 . .不經(jīng)滅菌的培養(yǎng)基不經(jīng)滅菌的培養(yǎng)基 A.A. B. B.C.C. D. D. B 小試牛刀小試牛刀2.2.用高度分化的植物細(xì)胞、組織和器官進(jìn)行用高度分化的植物細(xì)胞、組織和器官進(jìn)行組織培養(yǎng)可以形成愈傷組織，下列敘述錯(cuò)

4、組織培養(yǎng)可以形成愈傷組織，下列敘述錯(cuò)誤的是（誤的是（ ） A.A.該愈傷組織是細(xì)胞經(jīng)過脫分化和分裂形成該愈傷組織是細(xì)胞經(jīng)過脫分化和分裂形成B.B.該愈傷組織的細(xì)胞沒有全能性該愈傷組織的細(xì)胞沒有全能性C.C.該愈傷組織是由排列疏松的薄壁細(xì)胞組成該愈傷組織是由排列疏松的薄壁細(xì)胞組成 D.D.該愈傷組織可以形成具有生根發(fā)芽能力的該愈傷組織可以形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)胚狀結(jié)構(gòu)B3.3.美國科學(xué)家將分離得到的成熟的胡蘿卜根的韌皮部細(xì)胞美國科學(xué)家將分離得到的成熟的胡蘿卜根的韌皮部細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，由單個(gè)細(xì)胞發(fā)育成了完整的新植株。過程圖解進(jìn)行培養(yǎng)，由單個(gè)細(xì)胞發(fā)育成了完整的新植株。過程圖解如下，回答與之有關(guān)

5、的問題：如下，回答與之有關(guān)的問題：（1 1）科學(xué)家所用的這種生物技術(shù)叫做）科學(xué)家所用的這種生物技術(shù)叫做 。依。依據(jù)的理論基礎(chǔ)是據(jù)的理論基礎(chǔ)是 。因?yàn)?。因?yàn)開。（2 2）通過）通過B B過程產(chǎn)生的愈傷組織的細(xì)胞與根的韌皮部細(xì)胞過程產(chǎn)生的愈傷組織的細(xì)胞與根的韌皮部細(xì)胞在染色體的數(shù)目上是否相同？在染色體的數(shù)目上是否相同？ ；染色體上所；染色體上所含的遺傳物質(zhì)是否相同？含的遺傳物質(zhì)是否相同？ ； 番茄與馬鈴薯同屬番茄與馬鈴薯同屬茄科植物茄科植物，但，但不是同不是同 屬屬植物。番茄的果實(shí)和馬鈴薯的塊莖是我們經(jīng)植物。番茄的果實(shí)和馬鈴薯的塊莖是我們經(jīng)常食用的蔬菜。馬鈴薯塊莖生長在土壤中。常食用的蔬菜。馬鈴薯

6、塊莖生長在土壤中。 人們曾經(jīng)有這樣一個(gè)幻想：讓一株植株地人們曾經(jīng)有這樣一個(gè)幻想：讓一株植株地上部分結(jié)番茄，地下部分長土豆。上部分結(jié)番茄，地下部分長土豆。 這個(gè)夢想可能實(shí)現(xiàn)嗎？這個(gè)夢想可能實(shí)現(xiàn)嗎？用什么方法用什么方法可以獲得番可以獲得番茄茄馬鈴薯馬鈴薯的雜種植株？的雜種植株？植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1 1你認(rèn)為兩個(gè)來自不同植物的體細(xì)胞完你認(rèn)為兩個(gè)來自不同植物的體細(xì)胞完成融合，遇到的第一個(gè)障礙是什么？成融合，遇到的第一個(gè)障礙是什么？2 2有沒有一種溫和的去除細(xì)胞壁方法呢？有沒有一種溫和的去除細(xì)胞壁方法呢？3 3如果兩個(gè)來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了如果兩個(gè)來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了融合，下一步該做何處理？融合，

7、下一步該做何處理？4 4如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？閱讀閱讀P36-37請思考：請思考：植物體細(xì)胞雜交遇到的第一個(gè)困難是什么？如何解決？馬鈴薯細(xì)胞馬鈴薯細(xì)胞番茄細(xì)胞番茄細(xì)胞馬馬 鈴鈴 薯薯原生質(zhì)體原生質(zhì)體 番番 茄茄原生質(zhì)體原生質(zhì)體第一步：制備原生質(zhì)體酶解法酶解法兩個(gè)不同物種的植物細(xì)胞原生質(zhì)體能否融合？材料材料1 1：經(jīng)漫長的進(jìn)化過程，有性雜交中：經(jīng)漫長的進(jìn)化過程，有性雜交中精子與卵細(xì)胞能夠自然發(fā)生融合精子與卵細(xì)胞能夠自然發(fā)生融合形成受精形成受精卵，而體細(xì)胞的卵，而體細(xì)胞的原生質(zhì)體不能自然發(fā)生融原生質(zhì)體不能自然發(fā)生融合合，因而需要人工誘導(dǎo)迫使二者融合。，因而需要

8、人工誘導(dǎo)迫使二者融合。材料材料2 2：聚乙二醇（聚乙二醇（PEG)PEG)分子能改變各類細(xì)分子能改變各類細(xì)胞的生物膜結(jié)構(gòu)，使兩細(xì)胞接觸點(diǎn)處質(zhì)膜胞的生物膜結(jié)構(gòu)，使兩細(xì)胞接觸點(diǎn)處質(zhì)膜的脂類分子發(fā)生疏散和重組，從而使細(xì)胞的脂類分子發(fā)生疏散和重組，從而使細(xì)胞發(fā)生融合，形成雜種細(xì)胞。發(fā)生融合，形成雜種細(xì)胞。 知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接電激法使生質(zhì)體融合電激法使生質(zhì)體融合人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合方法人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合方法 物理法：物理法：離心、振動(dòng)、電刺激等離心、振動(dòng)、電刺激等 化學(xué)法：化學(xué)法：聚乙二醇（聚乙二醇（PEGPEG） 正在融合的正在融合的原生質(zhì)體原生質(zhì)體馬鈴薯細(xì)胞馬鈴薯細(xì)胞番茄細(xì)胞番茄細(xì)胞馬馬 鈴鈴 薯薯

9、原生質(zhì)體原生質(zhì)體 番番 茄茄原生質(zhì)體原生質(zhì)體第一步：制備原生質(zhì)體第二步：原生質(zhì)體融合酶解法酶解法誘導(dǎo)融合誘導(dǎo)融合兩兩融合的細(xì)胞都是我們需要的目的細(xì)胞嗎？如果不是至少還有哪些？ 如何篩選雜種細(xì)胞？1.根據(jù)物理特性選擇 根據(jù)熒光標(biāo)記選擇根據(jù)熒光標(biāo)記選擇 將將2 2種原生質(zhì)體群體分別用種原生質(zhì)體群體分別用不同的熒光染料標(biāo)記不同的熒光染料標(biāo)記，然后通過熒光顯微鏡鑒別異核體。，然后通過熒光顯微鏡鑒別異核體。 2.根據(jù)生長和再生能力的差別選擇 在曼陀羅和煙草種間體細(xì)胞雜交以及在小麥和在曼陀羅和煙草種間體細(xì)胞雜交以及在小麥和某些其他禾谷類植物屬間體細(xì)胞雜交中，發(fā)現(xiàn)某些其他禾谷類植物屬間體細(xì)胞雜交中，發(fā)現(xiàn)雜種

10、雜種愈傷組織表現(xiàn)生長優(yōu)勢現(xiàn)象愈傷組織表現(xiàn)生長優(yōu)勢現(xiàn)象，因此融合處理后只要，因此融合處理后只要挑選生長快、長的最大的愈傷組織，就會(huì)從中分化挑選生長快、長的最大的愈傷組織，就會(huì)從中分化出體細(xì)胞雜種。出體細(xì)胞雜種。 正在融合的正在融合的原生質(zhì)體原生質(zhì)體馬鈴薯細(xì)胞馬鈴薯細(xì)胞番茄細(xì)胞番茄細(xì)胞馬馬 鈴鈴 薯薯原生質(zhì)體原生質(zhì)體 番番 茄茄原生質(zhì)體原生質(zhì)體雜種細(xì)胞再雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁生出細(xì)胞壁第一步：制備原生質(zhì)體第二步：原生質(zhì)體融合酶解法酶解法誘導(dǎo)融合誘導(dǎo)融合再生出細(xì)胞壁 在培養(yǎng)雜種苗的過程中，一般在在培養(yǎng)雜種苗的過程中，一般在24-24-2828小時(shí)后，大部分原生質(zhì)體已經(jīng)再生出細(xì)小時(shí)后，大部分原生質(zhì)體已經(jīng)

11、再生出細(xì)胞壁。胞壁。 怎樣鑒別細(xì)胞壁是否再生？怎樣鑒別細(xì)胞壁是否再生？ 知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接 深入思考深入思考雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞愈傷組織愈傷組織再生出小植株再生出小植株雜種植株雜種植株第三步：培育雜種植株脫分化再分化如何由雜種細(xì)胞發(fā)育成雜種植株？ 利用植物體細(xì)胞雜交的方法培育作物利用植物體細(xì)胞雜交的方法培育作物新品種過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循新品種過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循孟德爾的遺傳規(guī)律？為什么？孟德爾的遺傳規(guī)律？為什么？ 知識(shí)遷移知識(shí)遷移解析：解析： 不遵循孟德爾定律。不遵循孟德爾定律。孟德爾定律只適用于有性生殖，即只有孟德爾定律只適用于有性生殖，即只有生殖細(xì)胞減數(shù)分裂后精卵結(jié)合才遵循孟

12、德爾遺傳定律。生殖細(xì)胞減數(shù)分裂后精卵結(jié)合才遵循孟德爾遺傳定律。 細(xì)胞雜交又稱細(xì)胞融合，是將來源不同的兩種細(xì)胞融合成一個(gè)細(xì)胞雜交又稱細(xì)胞融合，是將來源不同的兩種細(xì)胞融合成一個(gè)新細(xì)胞，新細(xì)胞的遺傳物質(zhì)最開始為兩融合細(xì)胞之和。新細(xì)胞，新細(xì)胞的遺傳物質(zhì)最開始為兩融合細(xì)胞之和。第一步：制備原生質(zhì)體第二步：原生質(zhì)體融合第三步：培育雜種植株細(xì)胞膜的流動(dòng)性細(xì)胞的全能性 植物體細(xì)胞雜交就是將植物體細(xì)胞雜交就是將不同種的植物不同種的植物體細(xì)胞體細(xì)胞，在一定條件下，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。 克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙克服遠(yuǎn)緣雜交

13、不親和的障礙; ;打破了不同打破了不同種生物間的生殖隔離限制種生物間的生殖隔離限制; ;擴(kuò)展了可用于雜交擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍。的親本組合范圍。1 1、定義、定義植物體細(xì)胞雜交3 3、實(shí)質(zhì)、實(shí)質(zhì)：不同植物原生質(zhì)體融合的過程。：不同植物原生質(zhì)體融合的過程。傳統(tǒng)方法（雜交）傳統(tǒng)方法（雜交）細(xì)胞雜交細(xì)胞雜交依據(jù)依據(jù)過程過程優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍基因自由組合基因自由組合細(xì)胞全能性細(xì)胞全能性細(xì)胞膜的流動(dòng)性細(xì)胞膜的流動(dòng)性自然發(fā)生自然發(fā)生人工誘導(dǎo)人工誘導(dǎo)組織培養(yǎng)組織培養(yǎng)存在生殖隔離存在生殖隔離雜種第一代產(chǎn)量雜種第一代產(chǎn)量高，抗病能力強(qiáng)高，抗病能力強(qiáng)克服遠(yuǎn)緣雜交克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙不親和

14、的障礙很多理論和技很多理論和技術(shù)問題未解決術(shù)問題未解決 種內(nèi)種內(nèi) 種內(nèi)和種間種內(nèi)和種間19781978年，梅爾徹斯（MelchersMelchers）等人首次獲得了馬鈴薯與番茄的屬間體細(xì)胞雜種。他們將培育的二倍體馬鈴薯品系和番茄葉片細(xì)胞進(jìn)行融合，所產(chǎn)生的雜交株被稱為“馬鈴薯番茄”。像大多數(shù)雜種一樣，雜交株同時(shí)具有馬鈴薯和番茄的形態(tài)特征。其中一些植株形成了“類似塊莖的生殖根”，但是沒有產(chǎn)生可結(jié)實(shí)的花、果實(shí)以及真正意義上的塊莖。到目前為止“馬鈴薯番茄”一類的體細(xì)胞雜交植物還不能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。雜種植株雜種植株雜種植株為什么不能地上結(jié)番茄地下結(jié)馬鈴薯？生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)生物基因

15、的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，控、相互影響的，兩份遺傳物質(zhì)的表達(dá)受到相互兩份遺傳物質(zhì)的表達(dá)受到相互干擾，干擾，所以不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳所以不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá)。物質(zhì)一樣有序表達(dá)。植物體細(xì)胞雜交的成果植物體細(xì)胞雜交的成果成果：煙草海島煙草；胡蘿卜羊角芹；煙草海島煙草；胡蘿卜羊角芹； 學(xué)以致用學(xué)以致用 自然界中有一種含有葉綠體的原生動(dòng)物自然界中有一種含有葉綠體的原生動(dòng)物眼蟲，眼蟲，說明植物的細(xì)胞器同樣可以在某些動(dòng)物細(xì)胞中存活，說明植物的細(xì)胞器同樣可以在某些動(dòng)物細(xì)胞中存活，請?zhí)接懀簞?dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞之間可以實(shí)現(xiàn)雜交嗎？請?zhí)接懀簞?dòng)物細(xì)胞與植物

16、細(xì)胞之間可以實(shí)現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請?jiān)O(shè)計(jì)出具體實(shí)驗(yàn)方案。如果理論上可行，請?jiān)O(shè)計(jì)出具體實(shí)驗(yàn)方案。要是把我老牛的細(xì)胞與植物細(xì)胞雜交，得到綠色的小奶牛，那豈不是只要曬曬太陽就可以擠出牛奶啦！1.1.設(shè)計(jì)植物體細(xì)胞雜交實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果期望設(shè)計(jì)植物體細(xì)胞雜交實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果期望獲得性狀優(yōu)良的作物新品種，不需要考慮獲得性狀優(yōu)良的作物新品種，不需要考慮的是（的是（ ） A.A.親本細(xì)胞的生殖隔離問題親本細(xì)胞的生殖隔離問題 B.B.選擇具有優(yōu)良性狀的親本選擇具有優(yōu)良性狀的親本 C.C.親本細(xì)胞的融合技術(shù)親本細(xì)胞的融合技術(shù) D.D.雜種細(xì)胞愈傷組織的誘導(dǎo)和再分化雜種細(xì)胞愈傷組織的誘導(dǎo)和再分化A 課堂練習(xí)課堂練習(xí)2

17、 2、植物體細(xì)胞雜交要先去除細(xì)胞壁、植物體細(xì)胞雜交要先去除細(xì)胞壁的原因是的原因是 （ ）A.A.植物體細(xì)胞的結(jié)構(gòu)組成中不包括植物體細(xì)胞的結(jié)構(gòu)組成中不包括細(xì)胞壁細(xì)胞壁 B.B.細(xì)胞壁使原生質(zhì)體失去活力細(xì)胞壁使原生質(zhì)體失去活力C.C.細(xì)胞壁阻礙了原生質(zhì)體的融合細(xì)胞壁阻礙了原生質(zhì)體的融合 D.D.細(xì)胞壁不是原生質(zhì)體的組成部分細(xì)胞壁不是原生質(zhì)體的組成部分C3.3.植物體細(xì)胞雜交尚未解決的問題有植物體細(xì)胞雜交尚未解決的問題有( )( ) A A 去掉細(xì)胞壁去掉細(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B B 將雜種細(xì)胞培育成植株將雜種細(xì)胞培育成植株C C 讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀的優(yōu)良性狀D D 尚未培育出屬間雜種植物尚未培育出屬間雜種植物C4.4.如圖回答下列問題如圖回答下列問題(1)(1)過程是過程是 ，實(shí)際融合的過，實(shí)際融合的過程中原生質(zhì)體可能會(huì)形成程中原生質(zhì)體可能會(huì)形成 種細(xì)胞種細(xì)胞團(tuán)團(tuán)( (只考慮兩個(gè)細(xì)胞融合的情況只考慮兩個(gè)細(xì)胞融合的情況) )。與。與過程密切相關(guān)的細(xì)胞器是過程密切相關(guān)的細(xì)胞器是 。3 3高爾基體和