高二生物植物細(xì)胞工程技術(shù)課件

14三月2024高二生物植物細(xì)胞工程技術(shù)課件細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物

學(xué)的原理和方法，通過(guò)細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平

上的操作，按照人們的意愿來(lái)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(mén)綜合科學(xué)技術(shù)。細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程前者是細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上生物技術(shù),

后者是分子水平上的生物技術(shù)?？寺《嗬蜓蚣夹g(shù)是________水平上的技術(shù)，培育抗蟲(chóng)棉是________水平上的技術(shù)。細(xì)胞分子植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)是：植物細(xì)胞工程

常用的技術(shù)是植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞的全能性

植物細(xì)胞具有全能性。2、什么是細(xì)胞的全能性？概念：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，也就是說(shuō)，每個(gè)生物細(xì)胞都具有全能性的特點(diǎn)。1、為什么已分化的植物組織或細(xì)胞能培養(yǎng)成完

整植物體？原因：生物的每一個(gè)細(xì)胞都有本物種的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成完整個(gè)體的全套基因。3、已分化的細(xì)胞為什么具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能？4：為什么植物的花瓣在植物體內(nèi)沒(méi)有能發(fā)育

成完整的植株呢？A.細(xì)胞失去了全能性B.細(xì)胞中的基因部分丟失C.細(xì)胞中的基因進(jìn)行選擇性表達(dá)D.細(xì)胞中的基因變異不同

這是基因在特定的時(shí)間和空間條件下選擇性

表達(dá)的結(jié)果.在個(gè)體發(fā)育的不同時(shí)期,生物體的

不同部位的細(xì)胞表達(dá)的基因是不相同的,合成的

蛋白質(zhì)也不一樣,從而形成了不同的組織和器官.當(dāng)植物細(xì)胞脫離了原來(lái)所在植物體的器官或組織而處于離體狀態(tài)時(shí)，在一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他適宜外界條件的作用下，就可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整的植株。在生物的個(gè)體發(fā)育中，由于基因在特定時(shí)

間和空間下選擇性地表達(dá)而形成不同器官，因

此，要實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的全能性，首先必須使生物體

的細(xì)胞處于離體狀態(tài)。差異：②植物細(xì)胞全能性動(dòng)物細(xì)胞全能性受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞＞＞①受精卵的全能性最高＞5、生物體所有細(xì)胞全能性都一致嗎？細(xì)胞的分化程度越高，細(xì)胞的全能性

越弱，細(xì)胞的分裂、分化能力越弱1、下列人體細(xì)胞中全能性最高的是()A.神經(jīng)細(xì)胞

B.造血干細(xì)胞

C.胚胎干細(xì)胞

D.肌肉細(xì)胞C2、下列關(guān)于細(xì)胞全能性的說(shuō)法不

正確的是（）DEA．受精卵在自然條件下能使后代細(xì)胞形成完整個(gè)體，因此全能性最高B．生物體內(nèi)，細(xì)胞不能表現(xiàn)出全能性，是因?yàn)榧?xì)胞中的基因選擇性表達(dá)C．菊花花瓣或葉片的任何一個(gè)活細(xì)胞都具有全能性D．哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞也有全能性E、用菊花的一個(gè)葉肉細(xì)胞培養(yǎng)出了菊花葉片體現(xiàn)了葉肉細(xì)胞的全能性植物組織培養(yǎng)就是在無(wú)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。細(xì)胞離體、一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件避免雜菌在上面迅速生長(zhǎng)消耗營(yíng)養(yǎng)，且有些雜菌會(huì)

危害培養(yǎng)物的生長(zhǎng)。2:在植物組培過(guò)程中，為什么要進(jìn)行一系列的消毒、滅菌，并要求無(wú)菌操作？1:植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件有哪些？閱讀教材：

請(qǐng)根據(jù)書(shū)上實(shí)驗(yàn)過(guò)程，討論下列問(wèn)題，并概

括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡(jiǎn)圖。胡蘿卜根形成層容易誘導(dǎo)成愈傷組織，其他部分如葉、花也能培養(yǎng)成小植株，只是稍微困難些。3:為什么切取胡蘿卜根的形成層，其他部分也能培養(yǎng)成小植株嗎？是一種由相對(duì)沒(méi)有分化的活的薄壁細(xì)胞團(tuán)組成的新生細(xì)胞(細(xì)胞排

列疏松、無(wú)規(guī)則)4:產(chǎn)生的愈傷組織細(xì)胞與葉細(xì)胞在染色體的數(shù)目上是否相同？5:染色體上所含的遺傳物質(zhì)與葉細(xì)胞是否相同？6:細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)與葉細(xì)胞是否相同？相同相同不同在有光時(shí)，往往容易形成維管組織，而不

易形成愈傷組織。7:為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過(guò)程中應(yīng)避光培養(yǎng)？細(xì)胞分裂素/生長(zhǎng)素基本相等時(shí)：維持愈傷組織的生長(zhǎng)細(xì)胞分裂素/生長(zhǎng)素維持在高水平時(shí)：誘導(dǎo)芽的形成細(xì)胞分裂素/生長(zhǎng)素的比例低時(shí)：誘導(dǎo)根的形成資料18:閱讀Ms培養(yǎng)基配方，分析各成分的用途在實(shí)際操作中是否還應(yīng)在其基礎(chǔ)上添加其他物質(zhì)？誘導(dǎo)根的形成使用順序?qū)嶒?yàn)結(jié)果先使用生長(zhǎng)素或使用細(xì)胞分裂素有利于細(xì)胞分裂但不分化先使用細(xì)胞分裂素，后使用生長(zhǎng)素細(xì)胞分裂也分化同時(shí)使用分化頻率加快資料2植物激素對(duì)脫分化和再分化起到?jīng)Q定性的作

用，培養(yǎng)基中植物激素的種類(lèi)、濃度、比例和使用

順序都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。幾個(gè)關(guān)鍵詞：外植體:脫分化:從活植物體上切下進(jìn)行培養(yǎng)的那部分組織或器官已經(jīng)分化的細(xì)胞，在一定的條件

下，重新恢復(fù)到原始未分化狀態(tài)細(xì)胞分化:在發(fā)育過(guò)程中，具有全能性的細(xì)

胞（如受精卵細(xì)胞）逐步轉(zhuǎn)變成形

態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能各異的組織細(xì)胞的

過(guò)程再分化:愈傷組織:胚狀體:去分化的細(xì)胞，在一定的條件

下，又重新分化成各種特異性的

組織細(xì)胞的過(guò)程在人工培養(yǎng)基上由外植體長(zhǎng)

出來(lái)的一團(tuán)無(wú)序生長(zhǎng)的薄壁細(xì)

胞（細(xì)胞排列疏松、無(wú)規(guī)則）具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)離體的植物器官、組織或細(xì)胞(外植體)愈傷組織脫分化根、芽(試管苗)植物體再分化優(yōu)勢(shì)?繁殖速度快不受季節(jié)限制

工廠(chǎng)化生產(chǎn)幼苗無(wú)毒保持優(yōu)良性狀在

條件下，將

，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

。1、概念無(wú)菌和人工控制離體的植物器官、組織、細(xì)胞愈傷組織完整的植株細(xì)胞離體、一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件（一定的溫度、空氣、無(wú)菌環(huán)境、適合的pH、適時(shí)光照等）2、條件：3、原理：細(xì)胞的全能性4、過(guò)程：AA.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.未受精的卵發(fā)育成雄蜂1.下列屬于組織培養(yǎng)的是:()CA.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(guò)程中，下列哪一項(xiàng)條件是不

需要的（）CA.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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和激素3.要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株，不需要（）A.受精卵在自然條件下能使后代細(xì)胞形成完整個(gè)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4.有關(guān)全能性的表述中，不正確的是()C無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分：C、H、O等大量元素及部分微量元素。有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分：含N物質(zhì)包括維生素和氨基酸；碳源：2%—5%的蔗糖。瓊脂起支持作用。相關(guān)激素：生長(zhǎng)素，

細(xì)胞分裂素和赤霉素等。pH值調(diào)

整如5.0－6.0。資料一:植物組織培養(yǎng)培養(yǎng)基基本成分在生長(zhǎng)素存在的情況下，細(xì)胞分裂素的作用呈現(xiàn)加強(qiáng)的趨勢(shì)。使用順序影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果：先使用生長(zhǎng)素，后使用細(xì)胞分裂素有利于細(xì)胞分裂，但細(xì)胞不分化；先使用細(xì)胞分裂素，后使用生長(zhǎng)素細(xì)胞既分裂也分化；同時(shí)使用分化頻率提高。激素用量的比例影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果：生長(zhǎng)素用量比細(xì)胞分裂素用量比值高時(shí)，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低時(shí)，有利于芽的分化，抑制根的形成；比值適中時(shí)，促進(jìn)愈傷組織的生長(zhǎng)。資料二:思考：

利用以上資料概括脫分化和再分化需要什么外界條件？愈傷組織的形成需要有外界刺激因素和激素誘導(dǎo)，需要加入適當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，如無(wú)機(jī)鹽、糖類(lèi)、植物激素等。并用適當(dāng)比例的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑誘導(dǎo)愈傷組織。培養(yǎng)過(guò)程中，在培養(yǎng)基上需加入蔗糖，培養(yǎng)時(shí)需要光照，那么，培養(yǎng)的植物到底是自養(yǎng)型還是異養(yǎng)型？光的作用是什么？對(duì)于上述疑問(wèn)，某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)：一組在培養(yǎng)基中加30%的蔗糖，另一組不加蔗糖，接種后，每組再分成兩個(gè)小組，分別在光下和暗中培養(yǎng)。1個(gè)月后，觀(guān)察植物體生長(zhǎng)、分化情況，結(jié)果為下表：培養(yǎng)條件加蔗糖不加蔗糖光正常生長(zhǎng)，分化不生長(zhǎng)，死亡暗只生長(zhǎng)，不分化不生長(zhǎng)，死亡蔗糖為生長(zhǎng)、分化的必需成分(提供能量)，光促進(jìn)細(xì)胞分化。將不同種植物的體細(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)。（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(diǎn)的）三、植物體細(xì)胞雜交

1972年卡爾森等通過(guò)兩個(gè)煙草品種之間原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個(gè)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——“馬鈴薯番茄”。

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(jià)值的新品系或育種上有用的新材料。（1）要想讓兩個(gè)來(lái)自不同植物的體細(xì)胞融合在一起，遇到的第一個(gè)障礙是什么？（2）有沒(méi)有一種溫和的去細(xì)胞壁的方法？（3）為什么兩個(gè)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）融合的過(guò)程是怎樣的？融合完成的標(biāo)志是什么？（5）雜種細(xì)胞遺傳物質(zhì)有什么特點(diǎn)？融合后除雜種細(xì)胞外還有哪些融合細(xì)胞？（6）如果兩個(gè)來(lái)源不同的原生質(zhì)體發(fā)生融合形成了雜種細(xì)胞，下一步該對(duì)此細(xì)胞做如何處理？植物細(xì)胞A植物細(xì)胞B去掉細(xì)胞壁去掉細(xì)胞壁原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體融合雜合的原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁雜種細(xì)胞細(xì)胞分裂分化發(fā)育愈傷組織雜種植株植物體細(xì)胞雜交過(guò)程植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞融合原生質(zhì)體制備（酶解法去細(xì)胞壁）原生質(zhì)體融合（人工誘導(dǎo)）

雜種細(xì)胞的篩選和培養(yǎng)（形成愈傷組織）雜種植株的再生與鑒定物理法：離心、振動(dòng)、電刺激等化學(xué)法：聚乙二醇等試劑纖維素酶、果膠酶等思考討論1：為什么“番茄—馬鈴薯”超級(jí)雜種植株沒(méi)有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯？主要原因是：生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯—番茄雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個(gè)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)，雜交植株不能地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。思考討論2：自然界中有一種含有葉綠體的原生動(dòng)物──眼蟲(chóng)，說(shuō)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(qǐng)?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？如果理論上可行，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出具體實(shí)驗(yàn)方案。1、概念將

，在一定條件下融合成

，并將其培養(yǎng)成

。不同種的植物體細(xì)胞雜種細(xì)胞新的植物體2、原理（1）細(xì)胞膜的流動(dòng)性（2）細(xì)胞的全能性可以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，定向改變生物性狀5、不足①技術(shù)復(fù)雜、操作繁瑣、工作量大②不一定按人們需要表達(dá)優(yōu)良性狀4、優(yōu)勢(shì)3、過(guò)程下圖為植物體細(xì)胞雜交過(guò)程示意圖，據(jù)圖回