植物組織培養(yǎng)

細(xì)胞工程

細(xì)胞工程的概念

植物細(xì)胞工程

細(xì)胞工程

動物細(xì)胞工程TitleleTitle

指應(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，按照人們的意愿來改變細(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)。

植物細(xì)胞工程植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞工程常用的技術(shù)植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞的全能性全能性：指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)育成完整生物體的潛能原因：生物體的每一個體細(xì)胞都含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)（全套基因）在理論上，生物的任何一個細(xì)胞都具有發(fā)育成完整植株的潛能，但是，在生物的生長發(fā)育過程中，細(xì)胞并不會表現(xiàn)出全能性，而是分化成各種組織和器官。這是因為在特定的時間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會有選擇性地表達(dá)出各種蛋白質(zhì)，從而構(gòu)成生物體的不同組織和器官。（選擇性表達(dá)）生物體的每一個體細(xì)胞都含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)（全套基因）基因的選擇性表達(dá)細(xì)胞的全能性與細(xì)胞分化程度的關(guān)系：全能性高則分化程度低。全能性最高的是受精卵，還沒有分化，個體發(fā)育其時就是受精卵不斷分裂和分化的過程，越往后細(xì)胞的分化程度越高，體細(xì)胞是高度分化的細(xì)胞，也是全能性最低的細(xì)胞。全能性的大?。褐参锛?xì)胞>動物細(xì)胞（動物細(xì)胞的細(xì)胞核具全能性）受精卵>生殖細(xì)胞（精細(xì)胞·卵細(xì)胞·配子）>體細(xì)胞體細(xì)胞：分化程度低的>分化程度高的幼嫩細(xì)胞>衰老細(xì)胞細(xì)胞分裂能力強(qiáng)的>細(xì)胞分裂能力弱的全能性的大?。褐参锛?xì)胞>動物細(xì)胞（動物細(xì)胞的細(xì)胞核具全能性）受精卵>生殖細(xì)胞（精細(xì)胞·卵細(xì)胞·配子）>體細(xì)胞體細(xì)胞：分化程度低的>分化程度高的幼嫩細(xì)胞>衰老細(xì)胞細(xì)胞分裂能力強(qiáng)的>細(xì)胞分裂能力弱的1、有關(guān)全能性的表述中，不正確的是（）Ａ．受精卵在自然條件下能使后代細(xì)胞形成完整個體，因此全能性最高Ｂ．生物體內(nèi)細(xì)胞由于分化全能性不能表達(dá)Ｃ．卵細(xì)胞和受精卵一樣，細(xì)胞未分化，全能性很高Ｄ．植物細(xì)胞離體培養(yǎng)在一定條件下能表現(xiàn)出全能性C趁熱打鐵：2.下列植物細(xì)胞全能性最高的是（）

A.形成層細(xì)胞B.韌皮部細(xì)胞C.木質(zhì)部細(xì)胞D.葉肉細(xì)胞

3．下列細(xì)胞全能性最高的是（）

A．植物的卵細(xì)胞

B．植物的精子細(xì)胞

C．被子植物的受精卵

D．被子植物的的葉肉細(xì)胞AC一植物組織培養(yǎng)

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。脫分化外植體愈傷組織脫分化：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。脫分化的細(xì)胞成為薄壁細(xì)胞，叫愈傷組織。實質(zhì)是恢復(fù)細(xì)胞的全能性過程。結(jié)果是形成愈傷組織。

愈傷組織：細(xì)胞排列疏松而無規(guī)則，高度液泡化的、無定形狀態(tài)，具有分生能力的薄壁細(xì)胞。脫分化外植體愈傷組織脫分化：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。脫分化的細(xì)胞成為薄壁細(xì)胞，叫愈傷組織。再分化試管苗再分化：由愈傷組織從新分化出根、芽等器官，形成完整植株的過程。脫分化外植體愈傷組織再分化試管苗植物體過程：離體的植物器官、組織、細(xì)胞（外植體）愈傷組織芽或根等器官植物體脫分化：由外植體形成愈傷組織的過程。再分化：愈傷組織從新分化出根芽等器官的過程。：由排列疏松無規(guī)則，高度液泡化無定形的薄壁細(xì)胞組成的組織。

1、為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過程中應(yīng)避光培養(yǎng)？在有光時，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。2、決定植物脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？植物激素

當(dāng)細(xì)胞分裂素和生長素共同使用時，能刺激愈傷組織的形成，而通過調(diào)節(jié)二者的濃度比，就可以調(diào)控植物細(xì)胞培養(yǎng)過程中芽和根的形成，稱為“激素杠桿”。知識拓展能力提高1.在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強(qiáng)調(diào)所用器械的滅菌和實驗人員的無菌操作？提示：植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營養(yǎng)成分，有利于培養(yǎng)物的生長，然而各種雜菌同樣也可以在上面迅速生長，所以植物組織培養(yǎng)過程中污染現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長的各種雜菌不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長的過程中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。

造成培養(yǎng)基污染的因素：

外植體帶菌、培養(yǎng)瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操作不規(guī)范等。2.在本實驗中，切取胡蘿卜塊根時強(qiáng)調(diào)要切取含有形成層部分，原因是這部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。請思考一下，胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實驗的方法進(jìn)行驗證嗎？提示：胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難。3，影響植物組織培養(yǎng)的因素有哪些？營養(yǎng)成分：大量元素，微量元素，有機(jī)物（氨基酸、維生素、蔗糖），水激素：細(xì)胞分裂素和生長素。兩者用量的比例影響植物發(fā)育的方向?！?xì)胞分裂素生長素>1有利于芽的分化<1有利于根的分化=1促進(jìn)愈傷組織的形成光照：脫分化無光，再分化需光1.下列屬于組織培養(yǎng)的是：（）A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株B.芽發(fā)育成枝條C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)D.未受精的卵自然發(fā)育成植株A反饋練習(xí)2.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，下列哪一項條件是不需要的（）A.消毒滅菌B.適宜的溫度C.充足的光照D.適宜的養(yǎng)料和激素C3.要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株，不需要（）A.具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞B.離體狀態(tài)C.導(dǎo)入外源基因D.一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素C因為不同種生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到這一點的。于是，這些科學(xué)家試圖用這兩種植物的體細(xì)胞進(jìn)行雜交，來實現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)這幅番茄—馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實現(xiàn)嗎？為什么？

1972年卡爾森等通過兩個煙草品種之間原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個體細(xì)胞雜種。背景資料1978年梅爾徹斯(Melchers)等首次獲得了番茄和馬鈴薯的屬間體細(xì)胞雜種——“Potamato”。

目前，已得到栽培煙草與野生煙草、栽培大豆與野生大豆、秈稻與野生稻、秈稻與粳稻、小麥與鵝冠草等細(xì)胞雜種及其后代，獲得了有價值的新品系或育種上有用的新材料。白菜甘藍(lán)白菜－甘藍(lán)1．你認(rèn)為兩個來自不同植物的體細(xì)胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？2．有沒有一種溫和的去壁方法呢？3．為什么兩個原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細(xì)胞膜的什么特性有關(guān)？4．如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了融合，下一步該做何處理？5．如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？請思考：1，要想讓兩個來自不同植物的體細(xì)胞融合在一起，遇到的第一個障礙是什么？如何溫和的消除這一障礙？細(xì)胞壁纖維素酶、果膠酶（酶解法）原生質(zhì)體2，兩個原生質(zhì)體融合首先是什么融合？利用了什么原理？什么方法？細(xì)胞膜細(xì)胞膜的流動性

物理法：離心，振動，電刺激

化學(xué)法：聚乙二醇（PEG）3，植物細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是什么？雜種細(xì)胞產(chǎn)生了新的細(xì)胞壁4，形成了雜種細(xì)胞后，如何形成雜種植株？植物組織培養(yǎng)技術(shù)脫分化再分化植物細(xì)胞A

原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B植物細(xì)胞B融合的原生質(zhì)體AB雜種細(xì)胞AB愈傷組織雜種植株再分化脫分化再生出細(xì)胞壁人工誘導(dǎo)去壁去壁方法？促進(jìn)融合的方法？植物體細(xì)胞雜交植物組織培養(yǎng)去壁去壁纖維素酶果膠酶原生質(zhì)體植物細(xì)胞原生質(zhì)體融合離心、振動、電刺激、聚乙二醇再生細(xì)胞壁雜種細(xì)胞去分化愈傷組織雜種植株激素篩選等量激素再分化植物體細(xì)胞雜交過程示意圖問題：為什么“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想的那樣，地上長番茄地下結(jié)馬鈴薯？主要原因：生物基因的表達(dá)不是孤立的，他們之間是相互調(diào)控相互影響的，所以馬鈴薯—番茄雜交植株的細(xì)胞中雖具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)受到相互干擾，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)。意義：打破了植物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。擴(kuò)大了用于雜交的親本組合范圍。優(yōu)點：生長周期短，耐熱性強(qiáng)，易于儲藏。三，植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用繁殖植物的新途徑微型繁殖作物脫毒人工種子作物新品種的培育單倍體育種突變體的利用細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)微型繁殖概念：利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，快速培養(yǎng)植物優(yōu)良品種（也叫快速繁殖技術(shù)）原理：植物細(xì)胞的全能性優(yōu)點：取材少，培養(yǎng)周期短；

繁殖速度快，可大批量生產(chǎn)；

無性生殖，保持優(yōu)良性狀。試管苗大規(guī)模培養(yǎng)有性生殖：經(jīng)過兩性生殖細(xì)胞結(jié)合成受精卵，再由受精卵發(fā)育成新個體的生殖方式。無性生殖：不經(jīng)過兩性生殖細(xì)胞結(jié)合，直接由母體的一部分發(fā)育成新個體的生殖方式。如：細(xì)菌的分裂生殖，酵母菌的出芽生殖，植物的扦插嫁接作物脫毒脫毒的原因：長期進(jìn)行無性繁殖的作物，易積累感染的病毒，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差脫毒的材料：植物莖間、根間的分生區(qū)組織脫毒的方法：利用植物的分生區(qū)組織進(jìn)行植物組織培養(yǎng)人工種子天然種子的局限：培育周期長;優(yōu)良雜種的后代會發(fā)生性狀分離而喪失其優(yōu)良特性生產(chǎn)會受到季節(jié)氣候或地域的限制，需要占用大量的土地實現(xiàn)制種單倍體育種通過花粉