资源简介

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科技探索之路
1902年，哈伯兰特(G.Haberlandt，1854一1945)提出了细胞全能性的理论，但相关的实验尝试没有成功。
1958年，斯图尔德(EC.Steward，1904一1993)等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。
1960年，科金(E.C.Cocking，1931一）用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体。
1964年，古哈(S.Guha，1938-2007)等在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚。
1971年，卡尔森（PS.Carlson，1944一2017)诱导烟草种间原生质体融合，获得了第一株体细胞种间杂种植株。
1974年，土壤农杆菌的Ti质粒被发现。之后，该质粒应用于植物分子生物学领域，促进了植物细胞工程与分子生物学技术紧密结合。
植物细胞工程的发展历程
从社会中来
如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？
其芽葺葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。
迨夫花开，凝晴瀼露，万态千妍，薰风自来，四坐芬郁，岂非入兰室乎！岂非有国香乎！
2.1 植物细胞工程
一 植物细胞工程的基本技术
简述植物组织培养和植物体细胞杂交的原理和过程
01
结合“菊花的组织培养”的实验操作，尝试设计植物组织培养技术的流程简图
02
查阅资料，尝试探究植物生长素和细胞分裂素使用比例对植物组织培养的影响
03
1.细胞全能性的概念？
2.是不是所有的细胞都具有全能性？为什么？
3.什么是植物组织培养？其原理是？植物组织培养大致流程是怎样的？
阅读课本P34-35，完成下列问题
植物组织培养技术
细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能
生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。
并不是所有细胞都具有全能性，如芽原基和叶原基的细胞
基因会在特定的时间和空间条件下选择性地表达
3.什么是植物组织培养？
其原理是？
植物组织培养大致流程是怎样的？
指离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工控制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其分化为完整植株的技术。
细胞的全能性
移栽成活
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽等
试管苗
驯化移栽
完整植株
外植体：离体培养的植物器官、组织或细胞
探究·实践
菊花的组织培养
1.实验原理
植物细胞一般具有全能性
完整植株
根、芽或胚状体
再分化
脱分化
愈伤组织
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
失去特有结构和功能转变成未分化的细胞
排列不规则，高度液泡化，呈不定型状态的薄壁细胞
愈伤组织重新分化为芽、根等器官
培养条件：
①无菌
②营养物质
③适宜环境条件（温度、pH、光等）
④植物激素：
细胞分裂素和生长素
遮光
一定的光照
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
思考
为什么说生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素？
它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向
生长素与细胞分裂素的比值 作用效果
比值高时
比值低时
比值适中时
有利于根的分化，抑制芽的形成
有利于芽的分化，抑制根的形成
促进愈伤组织形成
巧记：高根低芽中愈伤
2.实验目的
（1）了解植物组织培养的基本原理
（2）了解生长素和细胞分裂素的浓度、用量比例对菊花愈伤组织形成和分化的影响
（3）尝试进行植物组织培养
3.实验步骤
①外植体消毒
用酒精擦拭双手和超净工作台面
流水冲洗外植体
(幼嫩的茎段)
酒精消毒
30s
无菌水清洗2～3次
次氯酸钠溶液处理30min
无菌水清洗2～3次
②外植体切段
消毒过的外植体
置于无菌培养皿
用无菌滤纸
吸去表面水分
用解剖刀将外植体切成0.5～1cm长的小段
③接种外植体
在酒精灯火焰旁，
将外植体的1/3～1/2插入
诱导愈伤组织的培养基中。
用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上做好标记。
接种时注意外植体的方向，不要倒插。
接种操作必须在酒精灯火焰旁进行。
每次使用后的器械都要灭菌。
形态学下端插入培养基
④诱导愈伤组织
诱导愈伤组织一般不需要光照。
将接种了外植体的锥形瓶置于18～22℃的培养箱中培养。
在培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。
诱导芽和根期间需要给予适当时间和强度的光照
培养15～20d后，将生长良好的愈伤组织转接到生芽培养基上
长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上
⑤诱导芽和根
进一步诱导形成试管苗
×
土豆
西红柿
不同种物种间存在生殖隔离
利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？
植物体细胞杂交技术
1.植物体细胞杂交技术？有什么意义？
2.是什么阻碍着植物细胞间的杂交？怎么去除障碍？
3.杂交过程中的一个关键环节是？人工诱导其的方法有？
阅读课本P36-38，完成下列问题
植物细胞的细胞壁
酶解法
将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
打破生殖隔离，实现远源杂交育种，培育植物新品种
3.杂交过程中的一个关键环节是？人工诱导其的方法有？
原生质体的融合
A细胞
B细胞
去壁
正在融合的原生质体
杂种细胞AB
诱融
物理法：
化学法：
电融合法、离心法等
聚乙二醇（PEG）融合法等
脱分化
再分化
移栽
植物细胞融合
植物组织培养
杂种植株
愈伤组织
A原生质体
B原生质体
移栽后的植株
去壁
植物细胞融合完成的标志
植物体细胞杂交完成的标志
（植物细胞的全能性）
（细胞膜的流动性）
再生细胞壁
注意：
1、体细胞融合后，培养基中共有3种类型细胞：AA，BB，AB
2、杂种细胞中染色体数、染色体组数，都采用直接相加
A为2N=20
B为2N=30
50
4
杂种细胞染色体数为？
杂种细胞染色体组数为？
从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异？
染色体数目变异
1.下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。下列相关叙述错误的是 ( )
一、概念检测
A.进行a处理时能用胰蛋白酶
B.b是诱导融合后得到的杂种细胞
C.c是培养后得到的具有耐盐性状的幼芽
D.进行d选择时要将植株种在高盐环境中
2.科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分？
纤维素酶和果胶酶
【拓展应用】为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
生物基因的表达不是孤立的，它们之间相互调控、相互影响。马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达可能会相互干扰。所以，它们的杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。

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