專題二 植物細(xì)胞工程知識點

1、專題二 細(xì)胞工程細(xì)胞工程定義：應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上的操作，按照人的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。根據(jù)操作對象的不同，可分為植物細(xì)胞工程和動物細(xì)胞工程兩大領(lǐng)域。【植物細(xì)胞工程】原理：細(xì)胞的全能性1、全能性概念：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細(xì)胞都具有發(fā)育成完整個體的潛能。2、具有全能性原因：生物體的任一細(xì)胞都含有包含本物種的全部遺傳信息。3、在理論上，生物的任何一個細(xì)胞都具有發(fā)育成完整個體的潛能，但在生物的生長發(fā)育過程中，細(xì)胞并不表現(xiàn) 全能性，而是分化成各種組織和器官。其原因是：在特定的時間和空間條件下，細(xì)胞中的基因

2、進行了選擇性表達(dá)，使細(xì)胞分化成不同的組織和器官4、表現(xiàn)出全能性的條件：脫離母體，適宜的營養(yǎng)物質(zhì)等條件5、全能性表達(dá)的難易程度：受精卵生殖細(xì)胞干細(xì)胞體細(xì)胞；植物細(xì)胞動物細(xì)胞一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1、概念：在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、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)生愈傷組織，叢芽，最終形成完整的植株。2、過程：離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織胚狀體或叢芽試管苗脫分化：已經(jīng)分化的細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過程。在植物中，一些分化的細(xì)胞，經(jīng)過激素的誘導(dǎo)，可以脫分化為具有分生能力的薄壁組織，進而形成植物的愈傷組織。愈傷組

3、織在一定的培養(yǎng)條件下，又可以再分化出幼根和芽，形成完整的小植株。3、用途：微型繁殖、作物脫毒、制造人工種子、作物新品種的培養(yǎng)、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。人們形象地把用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)叫做植物的微型繁殖技術(shù)也叫快速繁殖技術(shù)。植物分生區(qū)附近病毒極少，甚至無病毒，因此目前采用莖尖組織培養(yǎng)技術(shù)來脫除病毒，提高植物產(chǎn)量和品質(zhì)。人工種子就是以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子。特點：后代無性狀分離不受氣候、季節(jié)和地域的限制。突變體產(chǎn)生的原因：在植物的組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細(xì)胞一直處于不斷的分生狀態(tài)，因此容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而產(chǎn)生突

4、變。細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)，其中細(xì)胞產(chǎn)物包括蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。例如人參皂甙，紫草和銀杏的細(xì)胞產(chǎn)物都實現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)。4、地位：是培育轉(zhuǎn)基因植物、植物體細(xì)胞雜交培育植物新品種的最后一道工序。胡蘿卜的組織培養(yǎng)1、原理：植物的根莖葉細(xì)胞一般都具有全能性，在一定的營養(yǎng)和激素等條件下，可以脫分化形成愈傷組織。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，進而發(fā)育成完整的小植株。植物組織培養(yǎng)的全過程，證明了分化的植物細(xì)胞，仍具有形成完整植株所需要的全部基因。固體培養(yǎng)基大多數(shù)都是由無機營養(yǎng)成分、有機營養(yǎng)成分、激素、瓊脂四部分組成一般情況下，細(xì)胞分裂素生長

5、素，有利于芽的生成 細(xì)胞分裂素生長素，有利于根的生成 細(xì)胞分裂素和生長素比例適中，形成愈傷組織2、方法步驟：將胡蘿卜根 用自來水充分洗凈，削去外皮，并切成段。用酒精棉球擦手 消毒 。在超凈工作臺(或接種箱)上將胡蘿卜段用酒精溶液消毒30s后，立即用 無菌水 清洗23次，再用次氯酸鈉溶液處理30min后，立即用無菌水清洗23次。用 無菌 的濾紙吸去胡蘿卜段表面的水分。然后，在消毒瓷磚上，用無菌的解剖刀將胡蘿卜段切成1 cm厚的橫切片，再選取有 形成層的部位，切取1cm3左右的小塊。將 胡蘿卜組織塊 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

6、和小組號。 將接種后的胡蘿卜組織塊，放在 2326 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狀況。然后，在恒溫箱中繼續(xù)避光培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中，注意定期觀察和記錄愈傷組織的生長情況。培養(yǎng)一段時間后，將生長良好的 愈傷組織轉(zhuǎn)接到分化培養(yǎng)基上，培養(yǎng)一段時間后，胡蘿卜的愈傷組織就可以誘導(dǎo)出 試管苗 。然后將試管苗移栽到大田，培養(yǎng)成 正常植株 。3、注意事項外植體的選擇與制備選擇外植體時，由于外植體的脫分化難易因植物種類、器官來源及生理狀況的不同而有很大差異，因此，選擇哪些作為外植體應(yīng)該注意。一般來講，煙草、胡蘿卜，植物的花和幼嫩的組織脫分化相對較易，而植物的莖、

7、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)注意的要點培養(yǎng)基包括所有操作工具都應(yīng)進行消毒和滅菌，謹(jǐn)防雜菌污染。需在無菌條件下操作。接種，繼代培養(yǎng)的轉(zhuǎn)移都應(yīng)在接種箱內(nèi)進行。對于植物組織培養(yǎng)來說，光照條件非常重要，包括光照強度、時間和波長。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程中需要光照，原因是葉中葉綠素

8、的合成需要光照條件。3、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)概念：不同種植物的體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。過程： 離體的細(xì)胞不同細(xì)胞原生質(zhì)體原生質(zhì)體融合 雜種細(xì)胞雜種植株。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。保證了原生質(zhì)體活性。(2)不同植物體細(xì)胞原生質(zhì)體融合，必須通過物理法和化學(xué)法來誘導(dǎo)融合。物理方法有：離心、振動、電激等促使原生質(zhì)體融合?；瘜W(xué)法是用聚乙二醇(PEG)作為誘導(dǎo)劑來誘導(dǎo)融合。融合后再生出細(xì)胞壁。(3)用植物組織培養(yǎng)方法進行培育，可得到雜種植株。在此過程中需要注意的問題有：植物體細(xì)胞雜交過程中，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)胞形成后還應(yīng)有一個篩選過程。植物體細(xì)胞雜交技術(shù)兩個