《第04讲 植物细胞工程》预习讲义 (1).docxVIP

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第04讲植物细胞工程的基本技术

【学习目标】

1.概述植物组织培养的原理及过程，掌握细胞的全能性概念。

2.独立完成植物组织培养试验，提高动手实践能力及实验分析能力。

3.体会细胞工程的意义，揭秘生物技术的神秘，进一步领悟生物技术造福人类的意义。

4.概述植物体细胞杂交技术的原理及过程，区分植物组织培养与植物体细胞杂交。

5.学习植物体细胞杂交技术的实验过程，理解科学的本质、科学研究的思路和方法。

情感态度价值观目标：体会技术进步可以推动其他相关实验的进步，不断创新，敢于突破传统的壁垒，创造出新产品。

6.理解植物细胞工程，举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。

7.体会细胞工程从实验室到工厂的运用，提高实践能力，建立科学技术观。

8.学生切身感受到科技对农业、医学等的促进作用，领悟生物技术造福人类。

【基础知识】

一、植物细胞的全能性

细胞全能性：细胞经分裂、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。

特别提醒

1.在植物体生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性。

2.植物细胞表现全能性的条件

①离体状态。

②营养物质：种类齐全、比例合适。

③植物激素：生长素、细胞分裂素。

④外界条件：适宜的温度、pH和光照(愈伤组织的形成和生长需要避光培养，分化培养需照光)等。

⑤无菌操作。

3.必须要离体的原因是：生物体内的活细胞尽管具有全能性，但受基因选择性表达的调控，一般都要进行定向的、不可逆的细胞分化，不能表现其全能性。

4.细胞分化指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，叫作细胞分化。例如由种子发育成植株的过程中要经过细胞分化，以形成不同的组织和器官。

5.脱分化指在一定激素和营养等条件的诱导下，植物已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞，进而形成薄壁组织团块(愈伤组织)的过程。

6.再分化指愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。

7.全能性表达过程

①脱分化：让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能，转变成未分化细胞的过程。

②再分化：脱分化产生的愈伤组织，在一定的培养条件下，再分化出芽、根等器官，进而形成完整的小植株。

③激素的作用：植物激素中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。

8．植物组织培养的过程

①外植体：用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞。

②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，转变成未分化细胞的过程。

③愈伤组织：细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、呈无定形状态的薄壁细胞团。

④再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化出根或芽等器官的过程。

二、植物细胞工程的基本技术

1.植物细胞工程的基本技术包括植物组织培养和植物体细胞杂交

2.植物组织培养和植物体细胞杂交的原理、过程、应用比较

比较项目

植物组织培养

植物体细胞杂交

原理(理论基础)

细胞的全能性?

细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性?

过程

选材

选取根尖、茎尖、形成层部位(最容易诱导脱分化)

不同植物细胞(融合后形成杂种细胞)

技术操作

脱分化、再分化

?①除脱分化、再分化外，还要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁；②用物理法(电融合法、离心法)或化学法[聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法]诱导细胞融合

应用

①快速繁殖、作物脱毒等；②培育新品种；③生产细胞产物

打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种?

关系

植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂

归纳总结

1.植物细胞工程的理论基础是植物细胞的全能性。

2.植物细胞工程的基本技术有植物组织培养和植物体细胞杂交。

3.植物体细胞杂交和有性杂交结果不同：两个二倍体植物通过植物体细胞杂交获得的异源四倍体，两个二倍体植物通过杂交获得的仍然是二倍体。

4.植物体细胞杂交不经过减数分裂过程，植物有性杂交一定要经过减数分裂过程。

5.原生质体指除去细胞壁后的植物细胞、真菌细胞或细菌细胞。

6.原生质层是植物特有的名词：包括植物细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，不包括细胞液。

7.原生质滴：指动物精子形成过程中，细胞核变为精子头的主要部分，高尔基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体演变为线粒体鞘，细胞内的其他物质浓缩为球状，叫作原生质滴。原生质滴随着精子的成熟向后移动，最后脱落。

三、植物繁殖的新途径

1.微型繁殖：高效快速地实现种苗的大量繁殖；无性繁殖，保持优良品种的遗传特性；不受自然生长季节的限制，可实现产业化生产。

2.作物脱毒：

①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