专题植物细胞工程在基本技术

返回,理解教材新知,专,题,2,2.1,把握热点考向,应用创新演练,知识点一,知识点三,考向一,考向二,知识点二,1,细胞工程是指应用细胞生物学和分子,生物学的原理和方法，通过细胞水平,或细 胞器水平上的操作，按照人的,意愿来改变细胞内的遗传物质或获得,细胞产品的一门综合科学技术。,2,理论上每个活细胞都具有全能性。,3,细胞全能性的大小依次是：受精卵,生殖细胞,体细胞。,4,植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。,5,植物体细胞杂交的理论基础是细胞膜的流动性和细胞的全能,性。,6,人工诱导原生质体融合的方法有物理法,(,离心、振动、电激,),和化学法,(,聚乙二醇处理,),。,自读教材,夯基础,1,细胞工程的概念,2,细胞的全能性,(1),含义：具有某种生物,的任何一个细胞，都具有,的潜能。,(2),影响全能性表达的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有,地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的,全部遗传信息,发育成完整生物体,不同组织和器官。,选择性,学车问答,学车问题回答,驾驶员模拟考试,2016,科目一 科目二 科目三 科目四,1,请比较基因工程和细胞工程的概念，总结二者的不同。,提示：,(1),操作水平：基因工程是分子水平的操作，细胞工程是细胞水平或细胞器水平的操作。,(2),目的：基因工程的目的是创造出符合人们需要的新的生物类型和生物产品，细胞工程的目的是按照人的意愿改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。,2,理论上每种活细胞都具有全能性，请分析细胞具有全能性的原因。,提示：,活细胞都具有发育成该物种个体所需的全套遗传物,质。,跟随名师,解疑难,1,细胞全能性的实质,已经分化的体细胞,(,或细胞核,),仍具有本物种个体发育所需要的全套遗传物质，即每个细胞都有发育成个体所需要的全部基因。,2,细胞全能性大小的比较,(1),植物细胞,动物细胞,(,动物细胞只有细胞核具有全能性,),。,(2),受精卵,生殖细胞,(,精子、卵细胞,),体细胞。,(3),体细胞：分化程度低的,分化程度高的；细胞分裂能力强的,细胞分裂能力弱的；幼嫩的细胞,衰老的细胞。,(4),随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。,3,植物细胞表现全能性的条件,材料,离体的细胞、组织或器官,培养基,种类齐全、比例合适的营养物质及一定的植物激素,外界条件,无菌操作；,光照：愈伤组织的形成和生长需要避光培养，分化培养需见光,特别提醒,(1),全能性一定由一个细胞,(,或细胞核,),发育成完整个体中体现出来，反之，不能称为全能性。如选择干细胞培育成某一器官，其过程不属于细胞的全能性。,(2),全能性的原理是细胞具有发育成完整个体所必需的,“,全,套,”,基因而不是,“,全部,”,基因，因此含一个染色体组的配子中也,有全套基因，同样具有全能性。,1,理论基础,植物细胞的,。,2,操作流程,全能性,(1),脱分化：让,的细胞，经过诱导后，失去其特有的,而转变成未分化细胞，进而形成,的过程。,(2),再分化：,在一定的培养条件下，分化出,，进而形成完整小植株的过程。,已经分化,结构和功能,愈伤组织,愈伤组织,幼根和芽,3,胡萝卜的组织培养过程,4,植物组织培养技术概念,在,条件下，将,的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生,，最终形成完整的植株。,无菌和人工控制,离体,愈伤组织、丛芽,结合胡萝卜的组织培养实验，思考下列问题：,(1),在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？,提示：,避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。,(2),为什么切取胡萝卜根的形成层？其他部分也能培养成小植株吗？,提示：,胡萝卜根的形成层容易诱导形成愈伤组织，其他部分如叶、花也能培养成小植株，只是稍微困难些。,(3),诱导愈伤组织的过程中是否都应避光培养？,提示：,不一定。用不同植物、同一植物不同部位的组织细胞，诱导出愈伤组织所需的条件不一定相同。,跟随名师,解疑难,1,植物组织培养的过程,2,植物组织培养中脱分化与再分化过程的比较,过程名称,过程,形成体特点,条件,脱分化,离体器官、组织、细胞成为愈伤组织,排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团,离体；,提供营养物质,(,有机物、无机物,),；,提供激素,(,生长素、细胞分裂素等,),；,提供其他适宜条件,(,温度、无菌等,),再分化,愈伤组织成为幼苗或胚状体结构,有根、芽或有生根发芽的能力,3,植物激素在植物组织培养中的作用,生长素,/,细胞分裂素的比值,作用效果,比值高时,促进根分化、抑制芽形成,比值低时,促进芽分化、抑制根形成,比值适中,促进愈伤组织形成,特别提醒,外植体脱分化的难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而不同。一般来说，植物的花和幼嫩的组织脱分化相对比较容易，而植物的茎、叶和成熟的组织较难。,自读教材,夯基础,1,概念,将两个来自不同种植物的体细胞，在一定条件下融合成一个,，并且把杂种细胞培养成,的方法。,2,过程,杂种细胞,新的植物体,(1),去壁：用,去除植物细胞壁，获得原生质体。,(2),诱导原生质体融合的方法：,物理法：,等。,化学法：用,诱导。,纤维素酶和果胶酶,离心、振动、电激,聚乙二醇,1,结合教材,P36,图,25,思考下列问题：,(1),如何去除植物体细胞的细胞壁？,(2),原生质体融合的原理是什么？,(3),原生质体融合完成的标志是什么？,提示：,(1),利用纤维素酶和果胶酶。,(2),细胞膜具有一定的流动性。,(3),杂种细胞再生出细胞壁。,2,植物体细胞杂交产生的,“,白菜,甘蓝,”,，用传统的方法可否产生？,提示：,不能，因为不同物种之间存在生殖隔离。,跟随名师,解疑难,1,植物体细胞杂交的过程,过程是原生质体的获取。常用方法是酶解法去除细胞壁，所用到的酶是纤维素酶和果胶酶。这样可以获得具有活力的原生质体。,过程是原生质体间的融合。该过程必须要借助一定的技术手段进行人工诱导。人工诱导的方法基本分为两大类,物理法和化学法。物理法包括离心、振动、电激等，化学法一般用聚乙二醇,(PEG),作为诱导剂来诱导细胞融合。,过程是杂种细胞形成。杂种细胞形成的标志是杂种细胞再生出细胞壁。在此过程中活跃的细胞器是高尔基体。,过程是杂种植株的产生。通过植物组织培养的方法将杂种细胞培育成杂种植株。,2,植物体细胞杂交过程中的注意事项,(1),植物体细胞杂交的培养基中要添加蔗糖且浓度略大于植,物细胞质浓度，目的是蔗糖不仅为原生质体提供营养，而且还能维持一定的渗透压，使原生质体保持正常的形态。,(2),体细胞融合成功后培养基中共有,5,种细胞类型,(A,、,B,、,AA,、,BB,、,AB),，其中融合细胞类型有,3,种,(AA,、,BB,、,AB),，而真正符合要求的是,AB,，因此要对融合细胞进行筛选。,(3),体细胞杂交过程中涉及遗传知识：,从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术没有生殖细胞的形成和结合，应属于无性生殖，变异类型应是染色体数目的变异，但由于含有两个亲本的遗传物质，因此具有两个亲本的遗传性状。,体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。若一植物细胞含有,2,x,条染色体，,2,个染色体组，基因型为,Aabb,，另一植物细胞含有,2,y,条染色体，,2,个染色体组，基因型为,ccDd,，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体为,(2,x,2,y,),条，,4,个染色体组，基因型为,AabbccDd,。,培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律，只有在有性生殖进行减数分裂过程中才符合遗传定律，而体细胞杂交没有此过程。,例,1,下图表示四倍体兰花叶片通过植物组织培养形成植株的过程，相关叙述中正确的是,(,),A,和,阶段会发生减数分裂,B,阶段需生长素而,阶段需细胞分裂素,C,阶段有细胞增殖但无细胞分化,D,此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体,思路点拨,精讲精析,图中,是脱分化，,、,是再分化。,和,阶段会发生有丝分裂。,阶段和,阶段都需生长素和细胞分裂素，只是二者比例不同。此兰花的花药离体培养所得植株为单倍体。,答案,C,具有全能性,实现全能性,(1),理论上每个活细胞都具有全能性。,(2),只有发育为完整个体才能说实现了细胞全能性，即实现,全能性的终点是个体，而不是组织、器官等。,下列有关细胞全能性的叙述，正确的是,(,),A,植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全,套基因,B,高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能,现出全能性,C,植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所,含基因不同,D,紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有,全能性,解析：,细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因，同样具有全能性；植物体内细胞没有表现出全能性，这是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果；种子发育成植株，是正常生命历程，不属于全能性；细胞全能性的表达前提是离体培养的细胞、组织或器官。,答案：,B,例,2,据下图回答问题：,(1),过程,是用,_,处理细胞的细胞壁，后经,过程诱导原生质体融合，实际融合的过程中原生质体可能会形成,_,种细胞团,(,只考虑两个细胞融合的情况,),。,是,_,的过程，与此过程密切相关的细胞器主要是,_,。,(2),在,过程培养中，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素以及氨基酸外，还需要在培养基中加入,_,。,同时，在培养过程中，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过程中必须保证,_,。,(3),若番茄细胞内含,A,条染色体，马铃薯细胞内含,B,条染色体，将番茄和马铃薯采用杂交育种方法培育,(,假设能成功,),，得到的后代应含,_,条染色体，还必须用,_,来处理幼苗，才能得到可育的,“,番茄,马铃薯,”,植株，此时体细胞中含有,_,条染色体。,(4),若番茄是二倍体，马铃薯是四倍体，则杂种植株为,_,倍体。,思路点拨,精讲精析,(1),分析题图可知，图中,表示酶解法去除细胞壁的过程，此过程中所用的酶是纤维素酶和果胶酶。,过程是人工诱导细胞融合的过程，如果只考虑两个细胞融合的情况，则会有,“,番茄,番茄,”,细胞、,“,番茄,马铃薯,”,细胞、,“,马铃薯,马铃薯,”,细胞三种细胞团；,是融合后的原生质体重新生出细胞壁的过程，植物细胞中的高尔基体与细胞壁的形成关系密切。,(2),植物组织培养过程中除提供必需的营养物质外，还需要提供一定配比的激素和无菌的环境。,(3),由减数分裂和受精作用的知识可知，番茄和马铃薯如果杂交成功，则子代应包含,(,A,B,)/2,条染色体，由于这些染色体中无同源染色体，因此只有通过秋水仙素诱导等方法使染色体加倍才可育，此时体细胞中染色体数为,(,A,B,),条。,(4),二倍体番茄和四倍体马铃薯体细胞杂交得到的是异源,六倍体。,答案,(1),纤维素酶、果胶酶,3,再生出细胞壁高尔,基体,(2),激素无菌,(3)(,A,B,)/2,秋水仙素,A,B,(4),六,(1),杂种植株染色体组数的判断：,植物体细胞杂交得到的杂种植株是异源多倍体，其染色体组数为两种杂交细胞染色体组数的和。,(2),杂交细胞需要筛选：,植物体细胞杂交过程中，细胞之间的融合是随机的，会产生很多种类型的融合细胞，因此，要得到所需要的杂交细胞，需要进一步的筛选。,