第1節(jié)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)

1、第1節(jié) 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)（1）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、簡(jiǎn)述植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。2、嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】1、植物組織培養(yǎng)的原理和過(guò)程2、植物體細(xì)胞雜交的原則【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】植物組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)【自主學(xué)習(xí)】一、細(xì)胞工程1 概念：應(yīng)用 和的原理和方法，通過(guò) 或上的操作，按照人的意愿來(lái)改變細(xì)胞內(nèi)的 或獲得的一門綜合科學(xué)技術(shù)。2. 分類：根據(jù)操作對(duì)象不同，可分為 、。二、植物細(xì)胞的全能性1、植物細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)包括 、。2、 植物細(xì)胞主要的增殖方式是 ，細(xì)胞分化是指 ,原 因是 。3、 全能性是指 ，表現(xiàn)為全能性的原因是。4、 在理論上，生物的任何一個(gè)細(xì)胞都具有 ，但在生物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)

2、程中，纟田胞并不表現(xiàn) ，而是分化成各種 。5、 特定的時(shí)間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會(huì)有 地表達(dá)出各種 ,分化形成不同的細(xì)胞，從而構(gòu)成生物體的不同 。三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1. 原理：植物細(xì)胞具有 ，具有某種生物全部遺傳信息的任何一個(gè)細(xì)胞，都具有發(fā)育 的潛能。2. 過(guò)程脫分化再分化亠離體植物的 、組織一幼根和芽或發(fā)育亠胚狀體完整植株。3. 細(xì)胞脫分化：已 的細(xì)胞經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)后，失去其特有的 而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過(guò)程。4. 植物組織培養(yǎng)：在和的條件下，將的植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生、叢芽，最終形成完整植株。四、胡蘿卜的組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)原理生物體細(xì)

3、胞一般都是由受精卵經(jīng)過(guò)有絲分裂形成的，因而都含有該生物的全套的遺傳信息，都具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。因此，植物體的根、莖、葉細(xì)胞都具有，在一定的營(yíng)養(yǎng)和激素條件下，可以脫分化形成 。將愈傷組織轉(zhuǎn)接到含有不同激素成分的培養(yǎng)基上，就可以誘導(dǎo)其再分化生成胚狀體或叢芽，進(jìn)而發(fā)育成。2、實(shí)驗(yàn)步驟 .將用自來(lái)水充分洗凈， 削去外皮，并切成段。用酒精棉球擦手 。 .在超凈工作臺(tái)(或接種箱)上將胡蘿卜段用酒精溶液消毒 30s后，立即用 清洗23次，再用 處理30min后，立即用無(wú)菌水清洗 23次。 用的濾紙吸去胡蘿卜段表面的水分。然后，在 瓷磚上，用無(wú)菌的解剖刀將胡蘿卜段切成1 cm厚的橫切片，再選取有 的部位

4、，切取1 cm。左右的小塊。 將 接種到培養(yǎng)基上，用錫箔紙封蓋瓶口，并用橡皮筋扎緊。然后，在培養(yǎng)瓶上貼上標(biāo)簽，寫明材料名稱、接種日期和小組號(hào)。 將接種后的胡蘿卜組織塊，放在 恒溫避光條件下培養(yǎng)。4d后，檢查培養(yǎng)材料的污染情況；14d后，觀察愈傷組織的生長(zhǎng)狀況。然后，在恒溫箱中繼續(xù)避光培養(yǎng)。在 培養(yǎng)過(guò)程中，注意定期觀察和記錄愈傷組織的生長(zhǎng)情況。 .培養(yǎng)一段時(shí)間后，將生長(zhǎng)良好的 轉(zhuǎn)接到分化培養(yǎng)基上， 培養(yǎng)一段時(shí)間后，胡蘿卜的愈傷組織就可以誘導(dǎo)出。然后將試管苗移栽到大田，培養(yǎng)成。3、注意事項(xiàng).外植體的選擇與制備 選擇外植體時(shí)，由于外植體的脫分化難易因植物種類、器官來(lái)源及生理狀況的不同而有很大差異，因

5、此，選擇哪些作為外植體應(yīng)該注意。一般來(lái)講，煙草、胡蘿卜，植物的花和 幼嫩的組織脫分化相對(duì)較易，而植物的莖、葉和成熟的老組織則較難。 制備外植體首先要消毒，其次要選取有形成層的部分，因形成層細(xì)胞易脫分化。.植物組織培養(yǎng)注意的要點(diǎn) 培養(yǎng)基包括所有操作工具都應(yīng)進(jìn)行消毒和滅菌，謹(jǐn)防雜菌污染。 需在無(wú)菌條件下操作。 接種，繼代培養(yǎng)的轉(zhuǎn)移都應(yīng)在接種箱內(nèi)進(jìn)行。對(duì)于植物組織培養(yǎng)來(lái)說(shuō)，光照條件非常重要，包括光照強(qiáng)度、時(shí)間和波長(zhǎng)。但在由高度 分化的組織形成愈傷組織的誘導(dǎo)階段往往要暗培養(yǎng)，而在分化形成試管苗的再生的過(guò)程中一定要有光照。誘導(dǎo)形成愈傷組織階段的暗培養(yǎng)有利于細(xì)胞的脫分化產(chǎn)生愈傷組織，如果在光照條件下容易分

6、化產(chǎn)生維管等組織，不利于產(chǎn)生大量的愈傷組織。由愈傷組織經(jīng)細(xì)胞有絲分裂和分化形成試管苗的過(guò)程中需要光照，原因是葉中葉綠素的合成需要光照條件。五、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1.概念：不同種植物的 ，在一定條件下融合成 ，并把雜種細(xì)胞培育成新的 的技術(shù)。2過(guò)程纖維素酶 ?離體的細(xì)胞果膠酶不同細(xì)胞原生質(zhì)體 t原生質(zhì)體融合 t雜種細(xì)胞t雜種植株。3. 植物體細(xì)胞雜交步驟：(1) 去掉細(xì)胞壁，分離出有活力的原生質(zhì)體，目前最常用的去細(xì)胞壁的方法是酶解法，也就是在溫和條件下用纖維素酶、果膠酶去除植物細(xì)胞的細(xì)胞壁。(2) 不同植物體細(xì)胞原生質(zhì)體融合，必須通過(guò)物理法和化學(xué)法來(lái)誘導(dǎo)融合。物理方法有：離心、振動(dòng)、電激等促使原

7、生質(zhì)體融合。化學(xué)法是用聚乙二醇(PEG)作為誘導(dǎo)劑來(lái)誘導(dǎo)融合。 融合后再生出細(xì)胞壁。(3) 用植物組織培養(yǎng)方法進(jìn)行培育，可得到雜種植株。如圖植物Mti胞J去壁 原生質(zhì)體A融合的原生質(zhì)體AB化學(xué)法)植物B細(xì)胞J去壁 原生質(zhì)體日A植物細(xì)胞融合J再生細(xì)胞壁 雜種細(xì)胞ABA植物組織培養(yǎng)t脫分化愈傷組織J再分化 雜種植株在此過(guò)程中需要注意的問(wèn)題有：植物體細(xì)胞雜交過(guò)程中，植物細(xì)胞融合所依據(jù)的生物學(xué) 原理是細(xì)胞膜的流動(dòng)性；植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)是細(xì)胞的全能性。體細(xì)胞融合成功以后，既有AB型雜種細(xì)胞，還能形成 AA型和BB型兩種融合細(xì)胞，但只有 AB型細(xì)胞是植物體 細(xì)胞雜交所形成的雜種細(xì)胞，因此在雜種細(xì)胞形成

8、后還應(yīng)有一個(gè)篩選過(guò)程。目前常用的去除細(xì)胞壁的方法是酶解法，保證了原生質(zhì)體活性。植物體細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志是新細(xì)胞壁的 形成。植物體細(xì)胞雜交過(guò)程仍以植物組織培養(yǎng)為前提，通過(guò)植物組織培養(yǎng)完成雜種植株的培育過(guò)程。植物體細(xì)胞雜交的最大突破是克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，但是目前仍有許多理論和技術(shù)問(wèn)題沒有解決，離推廣應(yīng)用仍有一定距離?！菊n后小結(jié)】一、細(xì)胞工程二、植物細(xì)胞的全能性三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)四、胡蘿卜的組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)【鞏固練習(xí)】1下列細(xì)胞的全能性最高的是A、植物的卵細(xì)胞C、被子植物的受精卵2 下列屬于組織培養(yǎng)的是A 花粉培育成單倍體植株C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)3 組織培養(yǎng)的理論根據(jù)是A .培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)物

9、質(zhì)全面C 細(xì)胞的分裂五、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)( )B、植物的花粉D、被子植物的葉肉細(xì)胞( )B 芽發(fā)育成枝條D未受精的卵細(xì)胞發(fā)育成個(gè)體( )B.細(xì)胞的全能性D .細(xì)胞的分化4愈傷組織細(xì)胞在一種包含所有必需物質(zhì)的培養(yǎng)基中培養(yǎng)了幾個(gè)小時(shí)，其中一種化合物具 有放射性(氚標(biāo)記)。當(dāng)這些細(xì)胞被固定后鏡檢利用放射自顯影技術(shù)發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)集中于 細(xì)胞核、線粒體和葉綠體?？梢钥隙?biāo)記的化合物是()A 一種氨基酸B.尿嘧啶核苷酸C .胸腺嘧啶脫氧核苷酸D .葡萄糖5. 植物M與N有性雜交不親和，但科學(xué)家設(shè)法獲得了兩者的雜種植株?？茖W(xué)家最可能使 用的方法是()A .將M嫁接到N上，或?qū)?N嫁接到 M上B 利用植物體

10、細(xì)胞雜交工程技術(shù)手段，培養(yǎng)成一個(gè)雜種植株C. 將M的花粉授給N，再將所得種子培養(yǎng)成植株D .將M和N的花粉分別進(jìn)行離體培養(yǎng)獲得單倍體植株，再讓兩種單倍體植株相互授粉,將獲得的種子培養(yǎng)成植株6在不損傷高等植物細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，下列哪種物質(zhì)適合于除去細(xì)胞壁()A 蛋白酶 B 鹽酸C 淀粉酶D 纖維素酶和果膠酶7、在植物細(xì)胞工程中，當(dāng)原生質(zhì)體融合成一個(gè)細(xì)胞后，需要誘導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞壁，參與這一過(guò) 程的細(xì)胞器是()A、葉綠體、高爾基體B、線粒體、高爾基體C、葉綠體、線粒體D、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)&植物體細(xì)胞雜交尚未解決的問(wèn)題有()A .去掉細(xì)胞壁，分離出有活力的原生質(zhì)體B.將雜種細(xì)胞培育成植株C .讓雜種植物

11、按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀D .尚未培育出雜種植物9、 與傳統(tǒng)的有性雜交法相比，植物體細(xì)胞雜交的最大優(yōu)點(diǎn)是()A、可使兩個(gè)親本的優(yōu)良性狀組合到一起B(yǎng)、可以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙C、可以培育出高產(chǎn)性狀明顯的新品種D、可以降低生成成本，提高接濟(jì)效益10、 植物體細(xì)胞雜交能解決不同種植物之間由于生殖隔離而不能進(jìn)行有性雜交的問(wèn)題。植物體細(xì)胞雜交過(guò)程不涉及()A 使用限制性內(nèi)切酶B 使用纖維素酶和果膠酶C 誘導(dǎo)兩種不同的細(xì)胞融合D 選擇利于雜種細(xì)胞分裂和分化的培養(yǎng)基11、下圖為植物體細(xì)胞雜交過(guò)程示意圖，據(jù)圖回答：植物細(xì)胞B(1) 步驟是去掉 ，使植物細(xì)胞成為 ，最常用的方法是 。(2) 步驟一

12、般常用的化學(xué)試劑是 ,目的是 (3) 在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種植株的過(guò)程中，運(yùn)用的技術(shù)手段是 ，其中步驟相當(dāng)于 ，步驟相當(dāng)于 。(4) 植物體細(xì)胞雜交的目的是獲得新的雜種植株，使兩株植物的性狀能夠在新的植物體上有所表現(xiàn)，其根本原因是 (5) 從理論上講，雜種植株的育性為 。若運(yùn)用傳統(tǒng)有性雜交方法能否實(shí)現(xiàn)？理由是 。因此，這項(xiàng)研究對(duì)于培養(yǎng)作物新品種方面的重大意義在于 (7)利用植物體細(xì)胞雜交的方法培育作物新品種的過(guò)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？【學(xué)后反思】植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)學(xué)案參考答案【自主學(xué)習(xí)】細(xì)胞生物學(xué)分子生物學(xué)細(xì)胞水平細(xì)胞器水平遺傳物質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)品植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程細(xì)胞壁 細(xì)胞膜 細(xì)胞質(zhì) 細(xì)胞核有絲分裂在個(gè)體發(fā)育中，由一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過(guò)程。在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中，不同的細(xì)胞中遺傳信息執(zhí)行情況不同（或基因選擇性表達(dá)）具有某種生物全部遺傳信息的任何一個(gè)細(xì)胞，都具有發(fā)育成完整生物體的潛能。每個(gè)細(xì)胞都含有該物種全部遺傳信息發(fā)育成完整植株的潛力全能性組織和器官選擇性蛋白質(zhì)組織和器官全能性完整牛物體器官、組織、細(xì)胞愈傷分化結(jié)構(gòu)和功能無(wú)菌人工控制條件離體愈傷組織全能性愈傷組織完整的植株胡蘿卜根無(wú)菌水次氯酸鈉溶液尢菌消毒形