高中生物选修3-植物细胞工程
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• 2．有没有一种温和的去壁方法呢？
• 3．植物细胞去壁后称原生质体，为什么 两个原生质体能发生融合，这与细胞膜 的什么特性有关？
• 4．如何将杂种细胞培育成杂种植株？
二、植物体细胞杂交技术
1、过程
植物细胞A
去壁
原生质体A
原生质体B
去壁
纤维素酶
融合
果胶酶
完成
的
标志
融合的 杂种
愈
杂
原生质
人 工
体AB
专题复习
1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆 动物-----克隆羊多利诞生于英国. 这样的生物技术属于何种生物工程？ 细胞工程
指应用细胞生物学和分子生物学 的原理和方法，通过某种工程学手 段，在细胞整体水平或细胞器水平 上，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。
强调几个概念：
愈伤组织：离体的植物器官、
组织或细胞，在培养一段时 间以后，通过细胞分裂，形 成一种高度液泡化、无定形 状态薄壁细胞组成的排列疏 松无规则的组织。
植物细胞的脱分化：由高度分化的植物器官、 组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去 分化。
植物细胞的再分化：脱分化产生的愈伤组织在 培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。
1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得 了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种——
“Potamato”。
目前，已得到栽培烟草与野生烟草、 栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、 籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种 及其后代，获得了有价值的新品系或育 种上有用的新材料。
白菜 甘蓝
白菜－甘蓝
请思考：
• 1．你认为两个来自不同植物的体细胞完 成融合，遇到的第一个障碍是什么？
造成培养基污染的因素有很多，一般包括：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。所以在组织培养实验中用到的植物材料 和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定 要规范，避免带入杂菌。
(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有 形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。 请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）， 是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验 证吗？
胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再 生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。
(3)请根据上面的实验过程，概括出植物组 织培养技术的流程简图。
切取 形成层
移栽
无菌 脱分化 接种
培养室
诱导愈伤组织 的形成 再分化
试管苗的形成
二、植物组织培养
1、过程
离体的植物器官、组织或细胞
脱分化
愈伤组织 再分化
能力提高
1、为什么诱导愈伤组织的过程中应避 光培养？
在有光时，往往容易形成维管组 织，而不易形成愈伤组织。
2、决定植物脱分化、再分化的关键因
素是什么？ 植物激素
知识拓展
当细胞分裂素和生长素共同使用时， 能刺激愈伤组织的形成，而通过调节 二者的浓度比，就可以调控植物细胞 培养过程中芽和根的形成，称为“激 素杠杆”。
利用菊花花瓣微型繁殖培养的菊花
探究：
1、为什么运用植物组织培养技术能把植物离 体器官、组织或细胞培养成完整植物体？ 植物细胞具有全能性。 2、什么是细胞的全能性？
一、细胞的全能性
1、全能性：
具有某种生物全部遗传信息的任何一 个细胞，都有发育成为完整生物体的 潜能。
2、大小：受精卵 ＞ 生殖细胞 ＞ 体细胞
植物激素： 细胞分裂素、生长素等
丛芽
试管苗
植物体
2、植物组织培养的条件
含有全部营养成分的培养基（也包括激 素）、一定的温度、空气、无菌环境、适合的 PH、适时光照等。
3、原理： 植物细胞全能性
4、你能总结植物组织培养概念吗？
植物组织培养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。
应用的原理和方法
细胞生物学和 分子生物学
概念 研究的水平
细胞整体水平或细 胞器水平
细
研究的目的
按照人们的意愿来改
胞
变细胞内的遗传物质
工
或获得细胞产品
程
植物细胞工程
分类
动物细胞工程
细胞工程与基因工程相比：
前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术, 后者是分子水平上的生物技术。
2.1植物细胞工程
§2.1.1植物细胞工程的基本技术
2.自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。
小结
植 所采用技术 物 的理论基础 细 胞 工 通常采用的 程 技术手段
植物细胞全能性 植物组织培养 植物体细胞杂交
未解决的问题：未能让杂种植物完全按照人们 的需要表现出亲代的优良性状。
思考与探究
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？
马铃薯—番茄没有像人们预想的那样地上长番 茄、地下结马铃薯，主要原因是：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。
诱
导
再 生 出 细
细胞
AB
脱 分
化
伤 组 织
再 分 化
种 植 株
植物细胞B
胞 壁
物理法：离心、振动、电激
化学法：Βιβλιοθήκη Baidu聚 乙 二 醇（PEG）
2、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，并把杂种细胞培育 成新的植物体的技术。
3、优势和未解决的问题
优势（与有性杂交方法比较） ：克服远缘杂交不 亲和的障碍。
植物细胞＞动物细胞
3、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性， 而是分化成不同的组织器官？
在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达 的结果。
要把一块组织通过培养得到 一株完整植株, 应该如何操作 呢?
(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？
植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成 分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以 在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象 经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌 不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程 中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速 死亡。
二、植物体细胞杂交技术
这幅番茄—马铃薯图利 用传统有性杂交方法能 实现吗？为什么？
因为不同种生物之间存 在着生殖隔离，所以用 传统的有性杂交方法是 不可能做到这一点的。
于是，这些科学家试图用这两种植物的体 细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。
1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间 原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。
• 3．植物细胞去壁后称原生质体，为什么 两个原生质体能发生融合，这与细胞膜 的什么特性有关？
• 4．如何将杂种细胞培育成杂种植株？
二、植物体细胞杂交技术
1、过程
植物细胞A
去壁
原生质体A
原生质体B
去壁
纤维素酶
融合
果胶酶
完成
的
标志
融合的 杂种
愈
杂
原生质
人 工
体AB
专题复习
1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆 动物-----克隆羊多利诞生于英国. 这样的生物技术属于何种生物工程？ 细胞工程
指应用细胞生物学和分子生物学 的原理和方法，通过某种工程学手 段，在细胞整体水平或细胞器水平 上，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。
强调几个概念：
愈伤组织：离体的植物器官、
组织或细胞，在培养一段时 间以后，通过细胞分裂，形 成一种高度液泡化、无定形 状态薄壁细胞组成的排列疏 松无规则的组织。
植物细胞的脱分化：由高度分化的植物器官、 组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去 分化。
植物细胞的再分化：脱分化产生的愈伤组织在 培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。
1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得 了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种——
“Potamato”。
目前，已得到栽培烟草与野生烟草、 栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、 籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种 及其后代，获得了有价值的新品系或育 种上有用的新材料。
白菜 甘蓝
白菜－甘蓝
请思考：
• 1．你认为两个来自不同植物的体细胞完 成融合，遇到的第一个障碍是什么？
造成培养基污染的因素有很多，一般包括：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。所以在组织培养实验中用到的植物材料 和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定 要规范，避免带入杂菌。
(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有 形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。 请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）， 是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验 证吗？
胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再 生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。
(3)请根据上面的实验过程，概括出植物组 织培养技术的流程简图。
切取 形成层
移栽
无菌 脱分化 接种
培养室
诱导愈伤组织 的形成 再分化
试管苗的形成
二、植物组织培养
1、过程
离体的植物器官、组织或细胞
脱分化
愈伤组织 再分化
能力提高
1、为什么诱导愈伤组织的过程中应避 光培养？
在有光时，往往容易形成维管组 织，而不易形成愈伤组织。
2、决定植物脱分化、再分化的关键因
素是什么？ 植物激素
知识拓展
当细胞分裂素和生长素共同使用时， 能刺激愈伤组织的形成，而通过调节 二者的浓度比，就可以调控植物细胞 培养过程中芽和根的形成，称为“激 素杠杆”。
利用菊花花瓣微型繁殖培养的菊花
探究：
1、为什么运用植物组织培养技术能把植物离 体器官、组织或细胞培养成完整植物体？ 植物细胞具有全能性。 2、什么是细胞的全能性？
一、细胞的全能性
1、全能性：
具有某种生物全部遗传信息的任何一 个细胞，都有发育成为完整生物体的 潜能。
2、大小：受精卵 ＞ 生殖细胞 ＞ 体细胞
植物激素： 细胞分裂素、生长素等
丛芽
试管苗
植物体
2、植物组织培养的条件
含有全部营养成分的培养基（也包括激 素）、一定的温度、空气、无菌环境、适合的 PH、适时光照等。
3、原理： 植物细胞全能性
4、你能总结植物组织培养概念吗？
植物组织培养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。
应用的原理和方法
细胞生物学和 分子生物学
概念 研究的水平
细胞整体水平或细 胞器水平
细
研究的目的
按照人们的意愿来改
胞
变细胞内的遗传物质
工
或获得细胞产品
程
植物细胞工程
分类
动物细胞工程
细胞工程与基因工程相比：
前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术, 后者是分子水平上的生物技术。
2.1植物细胞工程
§2.1.1植物细胞工程的基本技术
2.自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。
小结
植 所采用技术 物 的理论基础 细 胞 工 通常采用的 程 技术手段
植物细胞全能性 植物组织培养 植物体细胞杂交
未解决的问题：未能让杂种植物完全按照人们 的需要表现出亲代的优良性状。
思考与探究
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？
马铃薯—番茄没有像人们预想的那样地上长番 茄、地下结马铃薯，主要原因是：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。
诱
导
再 生 出 细
细胞
AB
脱 分
化
伤 组 织
再 分 化
种 植 株
植物细胞B
胞 壁
物理法：离心、振动、电激
化学法：Βιβλιοθήκη Baidu聚 乙 二 醇（PEG）
2、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，并把杂种细胞培育 成新的植物体的技术。
3、优势和未解决的问题
优势（与有性杂交方法比较） ：克服远缘杂交不 亲和的障碍。
植物细胞＞动物细胞
3、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性， 而是分化成不同的组织器官？
在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达 的结果。
要把一块组织通过培养得到 一株完整植株, 应该如何操作 呢?
(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？
植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成 分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以 在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象 经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌 不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程 中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速 死亡。
二、植物体细胞杂交技术
这幅番茄—马铃薯图利 用传统有性杂交方法能 实现吗？为什么？
因为不同种生物之间存 在着生殖隔离，所以用 传统的有性杂交方法是 不可能做到这一点的。
于是，这些科学家试图用这两种植物的体 细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。
1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间 原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。