專題2細(xì)胞工程細(xì)胞工程應(yīng)用的原理和方法研究的水平研究的目的細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品概念分類植物細(xì)胞工程動物細(xì)胞工程理論基礎(chǔ)細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞工程考綱要求植物的組織培養(yǎng)Ⅱ考綱解讀：1、理解細(xì)胞的全能性的概念，明確細(xì)胞工程的概念及分類。2、了解植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交的過程和應(yīng)用考點突破考點一植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交1、為什么利用植物的一個花瓣就可以培育出完整的植株？2、細(xì)胞為什么具有全能性？生物的每一個細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì),都有發(fā)育成完整個體所必需的全部基因。基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達(dá)，細(xì)胞分化為不同的組織、器官。3、為什么在生物體內(nèi)的細(xì)胞不能表現(xiàn)出全能性？4、植物細(xì)胞表現(xiàn)全能性的前提條件是什么？離體、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件(如無菌、pH等)5、植物組織培養(yǎng)一般要經(jīng)過哪兩個的基本過程？6、愈傷組織的細(xì)胞有何特點？全能性是高還是低？排列疏松、高度液泡化的薄壁細(xì)胞7、胚狀體有何特點？胚狀體是由愈傷組織細(xì)胞誘導(dǎo)分化出具有胚芽、胚根、胚軸的胚狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而長成完整植株。8、脫分化和再分化的比較：比較內(nèi)容脫分化再分化過程外植體→愈傷組織愈傷組織→幼苗形成體特點排列疏松、高度液泡化的薄壁細(xì)胞有根、芽需要條件a.離體b.適宜的營養(yǎng)c.生長素/細(xì)胞分裂素的比例適中d.不需光a.離體b.適宜的營養(yǎng)c.生長素/細(xì)胞分裂素的比例高或低誘導(dǎo)生芽或生根d.光照9、細(xì)胞脫分化后形成的愈傷組織的全能性有何變化？10、植物組織培養(yǎng)需要哪些培養(yǎng)條件？①營養(yǎng)物質(zhì)

②激素

③環(huán)境條件

水、無機(jī)鹽、蔗糖、氨基酸和有機(jī)酸等；如細(xì)胞分裂素、生長素等；無菌、適宜的溫度和pH等。變高！11.為什么整個過程要求消毒、滅菌及無菌操作？防止受到微生物污染！12.決定細(xì)胞脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？植物激素的種類和比例濃度。當(dāng)細(xì)胞分裂素與生長素共同使用時，能強(qiáng)烈促進(jìn)愈傷組織的形成。當(dāng)細(xì)胞分裂素與生長素濃度比高時，有利于芽的發(fā)生；濃度比低時，有利于根的發(fā)生。13.植物組織培養(yǎng)的概念

在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。14.植物體細(xì)胞融合的第一步是什么？15.用什么方法可以去除細(xì)胞壁？16.去除細(xì)胞壁后的植物細(xì)胞又叫做什么？17.誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的誘導(dǎo)劑叫什么？18.誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的物理方法主要有哪些種？酶解法——果膠酶、纖維素酶原生質(zhì)體聚乙二醇(PEG)離心、振動、電激19.融合后的雜種細(xì)胞可以直接生長為雜種植株嗎？否，還需對雜種細(xì)胞進(jìn)行組織培養(yǎng)20.植物體細(xì)胞融合的優(yōu)點是什么？能夠克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。21.植物體細(xì)胞的雜交過程22.植物體細(xì)胞雜交未解決的問題是什么？目前還不能讓雜種植物完全按人們的需要去表達(dá)親代的優(yōu)良性狀。23.雜交細(xì)胞有哪些種類型

24.雜交細(xì)胞AB形成的標(biāo)志是什么？25.雜種植株遺傳物質(zhì)的變化有什么特點？有三種：AA、BB、AB,符合要求的只有AB,需要進(jìn)行篩選。新的細(xì)胞壁的生成。細(xì)胞融合屬于染色體變異,雜種植株的染色體數(shù)通常是兩親本細(xì)胞染色體數(shù)目之和,形成異源多倍體。26.植物體細(xì)胞雜交的原理有哪些？①原生質(zhì)體融合的過程利用了細(xì)胞膜的流動性,②雜種細(xì)胞發(fā)育成雜種植株利用了細(xì)胞的全能性。27.利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)繁殖名貴花卉，進(jìn)行離體培養(yǎng)時為什么不要用該植株的花粉？利用花粉培育出的植物是單倍體植物。考點二植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)有哪些應(yīng)用？⑴.植物繁殖的新途徑①微型繁殖：不僅可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性,還可以高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖。②作物脫毒：生產(chǎn)上許多無性繁殖作物均受到病毒的侵染,導(dǎo)致品種嚴(yán)重退化、產(chǎn)量降低和品質(zhì)變差。利用植物分生組織(如莖尖、根尖)進(jìn)行培養(yǎng),可以使新長成的植株脫除病毒。注意

人工種皮中可以加入適量的養(yǎng)分、無機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等,以利于胚狀體生長發(fā)育成幼苗。③人工種子：植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽或腋芽,包上人工種皮就可以形成人工種子。右圖是人工種子的結(jié)構(gòu)示意圖。人工種子胚狀體人工種皮人工胚乳自然種子胚種皮胚乳胚狀體包埋在膠囊內(nèi)形成球狀結(jié)構(gòu)：膠質(zhì)化合物薄膜——種皮營養(yǎng)成分和植物激素

——人工胚乳胚狀體——新植物的幼體優(yōu)點：

快速繁殖，解決作物繁殖能力差、結(jié)子困難或發(fā)芽率低等問題。固定雜種優(yōu)勢。④培育轉(zhuǎn)基因植物

（如抗蟲棉等）(2)作物新品種的培育①單倍體育種：

花藥離體培養(yǎng)過程就是植物組織培養(yǎng)過程。單倍體育種的優(yōu)點是后代不發(fā)生性狀分離,都是純合子，能夠穩(wěn)定遺傳,明顯縮短了育種年限。②突變體的利用：

在植物組織培養(yǎng)過程中,由于培養(yǎng)細(xì)胞一直處于不斷的分生狀態(tài),因此容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力(如射線、化學(xué)物質(zhì)等)的影響而發(fā)生突變。

從這些產(chǎn)生突變的個體中可以篩選出對人們有用的突變體,進(jìn)而培育成新品種。③細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：

可以利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)大量生產(chǎn)某些細(xì)胞產(chǎn)物,如蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。考點三

植物體細(xì)胞雜交和有性雜交的區(qū)別(1)植物體細(xì)胞雜交若兩個不同品種的植物細(xì)胞A、B進(jìn)行融合,A含有2X條染色體,2個染色體組,基因型為Aabb,B含有2Y條染色體,2個染色體組,其基因型為ccDd,則新植株應(yīng)為四倍體,其體細(xì)胞中染色體數(shù)為2X+2Y,基因型為AabbccDd。

從例中不難看出,體細(xì)胞雜交即兩個細(xì)胞融合成一個細(xì)胞,不管染色體數(shù)、基因組還是染色體組都采用直接相加的方法。植物體細(xì)胞雜交的思維誤區(qū)警示：

——要認(rèn)清植物體細(xì)胞雜交和有性雜交的區(qū)別(2)植物有性雜交若兩個不同品種的植物細(xì)胞A、B進(jìn)行有性雜交，A含有2X條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb，B含有2Y條染色體，2個染色體組，其基因型為ccDd，有性雜交的結(jié)果是：子代細(xì)胞中染色體數(shù)，基因型分別為“X+Y”、“AbcD”或“abcD”或“Abcd”或“abcd”,即先減半再相加。(3)有性生殖過程中符合孟德爾遺傳定律,而植物體細(xì)胞雜交則不符合孟德爾遺傳定律。例.關(guān)于番茄和馬鈴薯雜交過程,回答下列問題。(1)若番茄細(xì)胞內(nèi)含A條染色體,馬鈴薯細(xì)胞內(nèi)含B條染色體,將番茄和馬鈴薯采用雜交育種方法培育(假設(shè)能成功),得到的后代應(yīng)含

條染色體,還必須用

來處理幼苗,才能得到可育的“番茄—馬鈴薯”植株,此時體細(xì)胞中含有