专题II 课题1植物细胞工程

3、实现的技术：
植物组织培养技术
就是在无菌和人工控制条件下，将离 体的植物器官、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， 诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完 整的植株。
2.1 植物细胞工程
二、植物细胞工程的基本技术 （一）植物组织培养技术 实验：胡萝卜的组织培养
1、实验原理：
2.1 植物细胞工程
二、植物细胞工程的基本技术 （二）植物体细胞杂交技术 3、过程
二、植物细胞工程的基本技术 （二）植物体细胞杂交技术 3、概念
将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种 细胞，并把杂种细胞培青成新的植物体的技术。
4、成果
番茄一马铃薯（并没有得到预期结果） 烟草一海岛烟草、胡萝卡一羊角芹、白菜一甘蓝等 种间或属间杂种，在生产上有较高的应用价值。 其中"白菜一甘蓝"同普通白菜相比，具有生长期短 、耐热性强和易于贮藏等优点。
2.1 植物细胞工程
二、植物细胞工程的实际应用 （一）植物繁殖的新途径 3、神奇的人工种子
（1）天然种子的不足 ①培育时间长；②易发生性状分离而丧 失其优良特性；③受季节、气候和地域的限 制；④占用大量的土地 （2）人工种子： 就是以植物组织培养得到的胚状体、不定 芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包 装得到的种子。
①分化的植物细胞一般都具有全能性。 ②分化细胞→（脱分化）→愈伤组织→（ 再分化）→胚状体或丛芽→完整植株 ③分化的植物细胞仍具有形成完整植株所 需要的全部基因。
2.1 植物细胞工程
二、植物细胞工程的基本技术 （一）植物组织培养技术
实验：胡萝卜的组织培养 2、实验目的： （1）尝试进行植物的组织培养。 （2）了解植物组织培养的基本原理 3、材料用具：（略）
2.1 植物细胞工程
二、植物细胞工程的实际应用 （一）植物繁殖的新途径 2、作物脱毒
（2）脱毒苗 植物分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚 至无病毒。因此，切取一定大小的茎尖进行组 织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而 获得脱毒苗。 用脱毒苗进行繁殖，种植的作物就不会或 极少感染病毒。 （3）实例： 在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝和香蕉等主 要经济作物上已获得成功。
2.1 植物细胞工程
二、植物细胞工程的实际应用 （二）作物新品种的培育 1、单倍体育种
（1）常规育种的不足 时间长 （2）单倍体育种的过程：
①花药离体培养获得单倍体植株； ②利用秋水仙素处理单倍体植株幼苗，使 染色体加倍，即可得到稳定遗传的优良品种。 育种时间大大缩短！
2.1 植物细胞工程
二、植物细胞工程的实际应用 （二）作物新品种的培育 2、突变体的利用
5、优点
克服远缘杂交不亲和的障碍，扩大杂交亲本范围， 培育新优良品种。
• 1.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 是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—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受到相互干 扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物 质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄 、地下结马铃薯就是很自然的了。
三、植物细胞工程的实际应用 （一）植物繁殖的新途径
1、微型繁殖： （1）概念：植物组织培养技术不仅可 以保持优良品种的遗传特性，还可以高效 快速地实现种苗的大量繁殖，因此人们形 象地把用于快速繁殖优良品种的植物组织 培养技术，叫做植物的微型繁殖技术，也 叫快速繁殖技术。
2.1 植物细胞工程
二、植物细胞工程的实际应用 （一）植物繁殖的新途径
来源：在植物的组织培养过程中，由 于培养细胞一直处于不断的分生状态，容 易受到培养条件和外界压力(如射线、化 学物质等)的影响而产生突变。 应用：筛选出对人们有用的突变体， 进而培育成新品种。
2.1 植物细胞工程
二、植物细胞工程的实际应用 （三）细胞产物的工厂化生产
原理： 用组织培养技术大量繁殖植物，再从 中提取相应的细胞产物，从而实现细胞产 物工厂化生产。 成果： 人参皂试干粉、紫杉醇、蛋白质、脂 肪、糖类、药物、香料、生物碱等。
1.在组织培养实验中，为什么要强调所用器械 的灭菌和实验人员的无菌操作？ 培养基含有丰富养分－(有利于)→培养物 和杂菌(争夺营养、产生有害物质)的生长 污染因素：外植体带菌、培养瓶和各种器 械灭菌不彻底、操作人员操作不规范等。
在20 世纪60 年代， 一些科学家就尝试将番 茄和马铃薯杂交，试图 培育出一种地上长番茄、 地下结马铃薯的“超级 作物”。但是这些杂交 尝试均没有成功，你能 分析其中原因吗？ • 不同的两种生物之 后来能培育出番茄与 间，存在着天然的生殖 马铃薯的杂交后代吗？ 隔离，用传统的有性杂 如果可以，是用什么 交方法不可能得到二者 技术实现的？ 的杂种后代。
2.1 植物细胞工程
一、利用菊花的花瓣培养出菊花
1、原理：
植物细胞的全能性 具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞， 都具有发育成完整生物体的潜能。
在特定的时间和空间条件下，基因 在生物的生长发育过程中，细胞 会有选择性地表达出各种蛋白质， 为什么不会表现出全能性，而是 从而构成生物体的不同组织和器官。 分化成各种组织和器官。
专题2 细胞工程
• 细跑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。根据操 作对象的不同，可分为植物细胞工程 和动物细胞工程两大领域。
科学家利用菊花的花瓣培养出的菊花。 为什么能够培养出来？如何培养？
1、微型繁殖 （2）实例：一些优良的观赏植物、经济 林术、无性繁殖作物等都已经实现了利用 快速繁殖技术来提供苗木。 兰花、生菜、杨树以及无子西瓜的试 管苗，都已形成一定规模的产业化生产。
2.1 植物细胞工程
二、植物细胞工程的实际应用 （一）植物繁殖的新途径 2、作物脱毒
（1）问题： 马铃薯和草莓都是无性繁殖的作物， 它们感染的病毒很容易传播给后代。病毒 在作物体内逐年积累，就会导致作物产量 降低，品质变差。
2.1 植物细胞工程
二、植物细胞工程的基本技术 （一）植物组织培养技术 实验：胡萝卜的组织培养
4、方法步骤： （1）胡萝卜根切段（洗净消毒） （2）对在胡萝卜段进行消毒。 工作平台：超净工作台( 或接种箱) 消毒顺序：酒精溶液(30S)→无菌水 →次氯酸钠(30min)→无菌水(2-3次)
2.1 植物细胞工程
二、植物细胞工程的基本技术 （一）植物组织培养技术：胡萝卜的组织培养
4、方法步骤： （3）切取含有形成层的小块(无菌滤纸、解 剖刀)； （4）将小块接种到诱导培养基上。 （5）培养诱导出愈伤组织：23-26℃ 恒温 避光条件下培养（注意观察污染情况及愈伤 组织生长情况） （6）愈伤组织转接到分化培养基继续培养 ，分化形成试管苗（幼苗）。
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2.1 植物细胞工程
二、植物细胞工程的基本技术 （二）植物体细胞杂交技术 1、关键步骤
（1）除去细胞壁：
方法：纤维素酶和果胶酶
（2）原生质体的融合：
方法：人工诱导 物理法：离心、振动、电激等; 化学法：聚乙二醇(PEG) 融合后可能出现的杂交细胞： 番茄－番茄杂交细胞；马铃薯－马铃薯杂交 细胞；番茄－马铃薯杂交细胞。
用一根嫩枝条就可以培育出10万株以上的幼苗， 用高产奶牛的耳细胞做供体就可以生产出众多的高产 奶牛吗？ 这些都需要通过细胞工程来实现。 细胞工程应用的领域十分广泛，例如： 应用动物细胞培养技术，可以大量地生产各种抗 病疫苗； 应用杂交瘤技术，能为人类提供诊治肿瘤的单克 隆抗体； 应用动物克隆和植物微繁技术，可以快速繁殖动 植物的优良品种； 应用植物体细胞杂交技术，能创造出靠常规杂交 育种无法得到的作物新品种……
2、基本过程：
（1）细胞的脱分化。即让已经分化的细胞（如 花瓣细胞），经过诱导后，失去其特有的结构和 功能而转变成未分化细胞（如具有分生能力的薄 壁细胞）的过程，再形成愈伤组织。 （2）再分化。愈伤组织在一定的培养条件下， 又可以再分化出幼根和芽，形成完整的小植株。
2.1 植物细然界中有一种含有叶绿体的原生动物 ──眼虫，说明植物的细胞器同样可以在 某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞 与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理 论上可行，请设计出具体实验方案。 • 根据眼虫的特点，动物细胞和植物细 胞之间在理论上是可以实现杂交的。具体 的实验方案可以设计如下：
2.1 植物细胞工程