专题2 细胞工程 2.1.1植物细胞工程的基本技术一、【学习目标】1、说出细胞全能性的含义，简述植物的组织培养 2、简述植物体细胞杂交技术二、【学习重点】1、植物组织培养的原理和过程 2、植物体细胞杂交的原理三、【自学导引】知识点归纳与结论细胞工程的概念细胞工程是指应用 生物学和 生物学的原理和方法，通过 水平或 水平的操作，按照人们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。可分为_和_。植物组织培养技术原理（理论基础）植物细胞具有 ，既具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，全具有发育成完整个体的潜能。过程高度 的组织 脱分化 组织 再分化 幼根和芽（胚状体或丛芽） 完整植株。脱分化已 的细胞、组织、器官，经过诱导后，失去其特有的 而转变成未分化细胞的过程，再经过激素诱导可形成愈伤组织。愈伤组织细胞排列疏松、无规则，高度液泡化的、无定型状态的、具有_的薄壁细胞。再分化愈伤组织继续培养，重新分化成 等器官的过程。激素调控_和_两者的用量比例影响植物细胞的发育方向。植物组织培养的概念在 和人工控制的条件下，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 组织、丛芽，最终形成完整植株。特点子代与亲代 高度相同。植物体细胞杂交技术概念是将不同种植物 ，在一定条件下融合成 细胞，并把杂种细胞培养成新的植物体的技术。过程_细胞 不同细胞原生质体 原生质体 细胞 杂种植株。注意点去细胞壁所用的物质： ；诱导剂： ；融合完成的标志： 。意义克服 生物远源杂交的不亲和性。四、【重、难、热点归纳】1、解释细胞全能性的概念，把握细胞全能性的特点：细胞全能性是指生物体的细胞具有形成完整个体的潜能的特性。受精卵、生殖细胞和已分化的体细胞均具有全能性。生物体的细胞具有全能性的根本原因是细胞内含有形成完整个体所需的全套基因。同一个体的每一个已分化的体细胞都由受精卵经有丝分裂而来，体细胞核内基因与受精卵一样，因此都具有全能性。分化的体细胞未离体时之所以没有表达出全能性，是因为基因选择性表达。在离体和适当的条件下，分化的体细胞也能表达其全能性。全能性大小：受精卵生殖细胞体细胞；植物细胞动物细胞。2、植物组织培养操作的特点：（1）选择外植体时：由于外植体的脱分化难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而有很大差异。花和幼嫩的组织脱分化较为容易，而植物的茎、叶和成熟的老组织则较难。另外制备外植体时应选取有形成层的部分，因为形成层细胞易脱分化。（2）消毒：植物组织培养要想取得成功，必须有效防止细菌等的污染。因为如果培养基上有细菌等微生物存在时，它们比植物细胞生长、繁殖得更快，而且它们会产生毒素，使培养的植物细胞很快中毒死亡。因此在培养过程中要求进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作。（3）光照：离体的植物细胞、组织和器官脱分化形成愈伤组织时，需避光处理。愈伤组织再分化形成植物幼苗时，需光照处理。（4）激素调控：生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和根的形成；当细胞分裂素的效应高于生长素时，主要诱导植物组织再分化和芽的形成。3植物体细胞杂交杂种细胞的筛选和培养：以烟草与大豆细胞融合为例。烟草与大豆的原生质体融合后，将原生质体转移到适当的培养基上培养，使原生质体再生出细胞壁。这时，在细胞混合物中，不仅有烟草-大豆细胞，还有烟草细胞、大豆细胞、烟草-烟草细胞、大豆-大豆细胞，因此需要对杂种细胞进行筛选。得到烟草-大豆细胞后，再通过植物组织培养技术，培育杂种植株。五、【合作探究】（一）植物组织培养技术1.为什么植物的一个花瓣，甚至一粒花粉就可以培育出完整的植株呢？细胞的全能性大小与细胞分化程度的关系？2.在本实验中，取材时为什么强调要切取胡萝卜根的形成层部分？其他部分（如茎、 叶、花），是否也能培养成小植株？3.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？4.影响组织培养的因素有哪些？（二）植物体细胞杂交技术1.要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？如何温和地消除这一障碍？2.两个原生质体发生融合，首先是什么融合？利用了什么原理？什么方法？3.植物细胞融合成功的标志是什么？4.形成了杂种细胞后，如何才能得到杂种植株？六、【例题精析】1、植物组织培养是指：（ ） A、离体的植物器官或细胞培育成愈伤组织 B、愈伤组织培育成植株 C、离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植物体 D、愈伤组织形成高度液泡化组织2、在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的：（ ） A、消毒灭菌 B、适宜的温度 C、充足的光照 D、适宜的养料和激素3、将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是：（ ） A、具有完整细胞核的细胞 B、一定的营养物质和植物激素 C、离体状态 D、导入指定基因4、植物细胞表现出全能性的必要条件是：（ ） A、给予适宜的营养和外界条件 B、导入其他植物细胞的基因 C、脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件 D、将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内5、植物体细胞融合成功的标志是 （ ） A产生新的细胞壁 B细胞膜发生融合 C细胞质发生融合 D细胞核发生融合6、下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答：（1）步骤是去掉 ，使植物细胞成为 ，最常用的方法是 。（2）步骤一般常用的化学试剂是 ，目的是 。（3）在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是 ，其中步骤相当于 ，步骤相当于 。七、【知识网络体系】概念原理：生物学原理和分子生物学原理水平：细胞整体水平或细胞器水平目的：改变细胞内的遗传物质，获得细胞产品细胞的全能性：概念、原因、大小过程：外植体愈伤组织胚状体完整植株脱分化：形成愈伤组织再分化：植物细胞选择性表达，形成胚状体特点：子代与亲代性状高度遗传植物细胞工程植物组织培养去细胞壁：纤维素酶、果胶酶诱导剂：PEG融合完成的标志：新细胞壁的形成过程：原生质体融合+组织培养植物体细胞杂交八、【自我诊断】突破课堂