资源简介

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第1节
植物细胞工程
的基本技术
第二章
细胞工程
1.概述植物组织培养的原理和过程。
2.概述植物体细胞杂交的原理和过程。
学习目标
1.细胞工程
(1)概念：应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理 和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的 细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。
(2)分类：依据操作对象分为植物细胞工程和动物细胞工程。 植物细胞工程分为植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术。
植物细胞全能性
2.细胞的全能性
(1)概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各 种细胞的潜能。
(2 )在生物的生长发育过程中，并不是所有细胞都表现出全能性的原因：在 特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。
(3)原因：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。
(4)全能性的标志：细胞→完整个体或其他各种细胞
(1)概念：将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配置的培养基
上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
这些离体培养的植物器官、组织或细胞被称为外植体。
(2)植物组织培养的条件：(1)离体；(2)无菌；(3)培养基(种类齐全、比 例合适的营养物质及一定比例的植物激素);(4)适宜的培养条件(温度、 光照等)。
(3)理论基础：植物细胞具有全能性
植物组织培养技术
3.植物组织培养
生长素用量与细胞分裂素用量的比值
结果
比值高
有利于根的分化，抑制芽的形成
比值低
有利于芽的分化，抑制根的形成
比值适中
促进愈伤组织的形成
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、比例都会影响植物细胞的发育方向。
3.植物组织培养
(4)培养基激素：生长素、细胞分裂素
三
植物组织培养技术
(5)过程
脱分化：已经分化的细胞，经过诱导，失去其
特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程
愈伤组织：细胞排列疏松且无规则、
高度液泡化、不定形的薄壁组织团块
再分化：愈伤组织重新分化为芽、根等器官的
过 程 。
脱分化不需要光照，再分化需要光照，光照有
利于叶绿体的合成。
植物组织培养技术 离体的植物器官、组织或细胞(外植体)
3.植物组织培养 脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽
试管苗
驯化移栽
完整植株
植物组织培养技术
4.菊花组织培养(1)理论基础：植物细胞的全能性
⑤ 将小芽切下接种到生根培 养基中
植物组织培养基本原理示意图
⑥ 培养基中的试管苗
② 产生愈伤组织
③ 愈伤组织增殖
1.植物组织培养技术常用于商业化生产，其过程一般为：无菌培养物的建立→ 培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述错误的是
A.为获得无菌培养物，外植体要消毒处理后才可接种培养
B.组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构
C.提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根
D.用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异
课堂练习
合液消毒
B.培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换
C.再生植株需要去除根部残留的培养基进行锻炼后才能移种大田
D.试管苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富
2.下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是
A. 用自然生长的茎进行组织培养需要用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混
课堂练习
20世纪60年代，科学家尝试将番茄和马铃薯
杂交，希望培育出一种地上结番茄、地下长马 铃薯的超级作物。
1978年，梅尔彻斯(G.Melchers) 等人首次 获得了马铃薯与番茄的体细胞杂种植株。虽然 成功地培育出植株，但这种植株并不像科学家 预料的那样，地上结番茄，地下结马铃薯，可 仍具有划时代的意义，为植物体细胞杂交在生 活生产实践中的应用拉开了帷幕。
植物体细胞杂交技术
植物体细胞杂交技术
1.概念：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。
2.过 程 ：
脱分化 再分化 移栽
马铃薯细胞马铃薯原生质体
正在融合的
原生质体 杂种细胞 愈伤组织 杂种植株
移栽后的植株
番茄细胞 番茄原生质体
3.关键步骤：
(1)酶解法去壁：用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，获得原生质体。
(2)人工诱导原生质体融合的方法
①物理法：电融合法、离心法等。
②化学法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca +— 高pH 融合法等。
3.原理：原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性，杂种细胞发育成杂 种植株利用了植物细胞的全能性。
4 .意义 ：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。
植物体细胞杂交技术
4.思考：
1.A 种原生质体与B 种原生质体融合后，有3 种类型(只考虑两两融合),分 别是AA、BB、AB , 其中我们需要的是AB , 所以原生质体融合后，我们 要对融合后的原生质体进行筛选。
2.若A细胞具有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb 。B 细胞含有 2y 条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd, 则通过植物体细胞杂交技 术获得的新植株的染色体条数：2x+2y ; 染色体组数：4 个；基因型：
AabbccDd ; 属于可遗传变异类型中的染色体数目变异。
植物体细胞杂交技术
①植物体细胞杂交的原理：a .细胞膜的流动性； b.植物细胞的全能性。
②植物组织培养的原理：植物细胞的全能性。
(2)过程：植物体细胞杂交包括原生质体融合和植物组织培养等过程。
(3)繁殖方式：植物组织培养和植物体细胞杂交都属于无性繁殖；并且 后者还能打破生殖隔离，实现远缘杂交育种。
植物体细胞杂交技术
5 . 总结：
(1)原理
(4)标志：
(1)原生质体融合成功的标志是再生出细胞壁。
(2)植物体细胞杂交的结果是获得杂种植株。
“番茄一马铃薯”杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄，地下结马铃薯，
这是为什么
主要原因：
生物体内基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的 ，所 以
“番茄一马铃薯”杂种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
质的表达相互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达。
植物体细胞杂交技术
3.人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生
愈伤组织并进行细胞融合，以提高人参皂苷的产率。下列叙述错误的是
A.细胞融合前应去除细胞壁
B.高Ca +— 高 pH 溶液可促进细胞融合
C 融合的细胞即为杂交细胞
D.杂交细胞可能具有生长快速的优势
课堂练习
A.经过程①获得的a、b 称为原生质体，过程②利用了细胞膜的流动性
B. d细胞只有AABB这一种类型
C.过程④和⑤分别是脱分化和再分化
D.获得的植株d, 因为在减数分裂时同源染色体能正常配对，所以理论上
4.如图为植物体细胞杂交技术的流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细
胞，所含有的染色体组分别是AA和BB。据图分析，下列叙述错误的是
课堂练习
是可育的
菊花的组织培养
植物体细胞
杂交技术
植物细
胞工程 的基本 技术
植物组织
培养技术
实 例
四 植物体细胞杂交技术
概念
原理
条件
过程
原理
意义
细胞的
全能性
概念
原 因

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