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1、第二章 细胞工程植物细胞工程（植物细胞工程（2 2）二、植物细胞培养二、植物细胞培养1 1、概念：、概念：将组织培养过程中形成的愈伤组织或其他易分将组织培养过程中形成的愈伤组织或其他易分散的组织置于液体培养基中，进行悬浮培养，得到散的组织置于液体培养基中，进行悬浮培养，得到分散游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖，分散游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖，从而获得大量的细胞群体的一种技术。从而获得大量的细胞群体的一种技术。2、培养过程：、培养过程：筛选细胞筛选细胞 获得次生代谢产物含量高、生长迅获得次生代谢产物含量高、生长迅速的单细胞无性繁殖系速的单细胞无性繁殖系 扩大培养扩大培养 发酵生
2、产发酵生产 分离纯化次生代谢产物分离纯化次生代谢产物3 3、目的：、目的：获得人类所需的次生代谢产物获得人类所需的次生代谢产物4 4、优点、优点:(1)(1)可快速、高效的生产具有生理活性的次生代谢产物。可快速、高效的生产具有生理活性的次生代谢产物。（2 2）生产不受季节、外部环境等条件的限制。生产不受季节、外部环境等条件的限制。5 5、应用：、应用：生产药用原料：如紫杉醇、人参皂苷等生产药用原料：如紫杉醇、人参皂苷等 生产食品添加剂：如食用色素、天然香精甜味剂等生产食品添加剂：如食用色素、天然香精甜味剂等 生产保健品：如培养螺旋藻生产保健品：如培养螺旋藻6 6、意义：、意义：植物细胞培养技术
3、是继微生物培养发酵技术之后植物细胞培养技术是继微生物培养发酵技术之后的又一重要应用技术。的又一重要应用技术。7 7、与组织培养的比较：、与组织培养的比较：植物组织培养植物组织培养植物细胞培养植物细胞培养原理原理细胞全能性细胞全能性细胞增殖细胞增殖培养基培养基固体培养基固体培养基液体培养基液体培养基培养对象培养对象离体的植物器官、组织、细胞离体的植物器官、组织、细胞或原生质体或原生质体由愈伤组织分散得到的悬浮由愈伤组织分散得到的悬浮细胞细胞培养过程培养过程略略见见2培养目的培养目的植物幼苗植物幼苗细胞的次生代谢产细胞的次生代谢产物物二者关系二者关系植物组织培养是植物细胞培养的基础；植物组织培养是
4、植物细胞培养的基础；他们都属于细胞过程的范畴。他们都属于细胞过程的范畴。三、植物体细胞杂交三、植物体细胞杂交1 1、概念：、概念：是指将是指将不同种的植物细胞不同种的植物细胞，在一定条件下融，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合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。的技术。2 2、原理：、原理：植物细胞融合依据的原理：细胞膜的流动性。植物细胞融合依据的原理：细胞膜的流动性。形成杂种植物依据的原理：细胞的全能性。形成杂种植物依据的原理：细胞的全能性。(1)(1)(2)(3)(4)(5)3 3、过程：、过程：标志标志杂杂种种植植株株融合的融合的原生质原生质体体ABA
5、B再再生生出出细细胞胞壁壁脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织再再分分化化3 3、过程、过程植物细胞的融合植物细胞的融合植物组织培养植物组织培养植物细胞植物细胞A原生质体原生质体B原生质体原生质体A杂种杂种细胞细胞AB去去 壁壁去去 壁壁人人工工诱诱导导方法？方法？促进融合促进融合的方法？的方法？融合融合完成完成的的标志标志植物细胞植物细胞B去壁去壁去壁去壁纤维素酶纤维素酶果胶酶果胶酶原原生生质质体体植植物物细细胞胞原原生生质质体体融融合合离心、离心、振动、振动、电刺激、电刺激、聚乙二聚乙二醇醇(PEG)再再生生细细胞胞壁壁杂杂种种细细胞胞去去分分化化愈愈伤伤组组织织杂杂种种植植株株激素激素筛筛选选等
6、量等量激素激素再再分分化化3 3、过程、过程:相关知识点：1 1、去除细胞壁的方法：、去除细胞壁的方法：酶解法（纤维素酶、果胶酶）酶解法（纤维素酶、果胶酶）2 2、诱导原生质体融合的方法：、诱导原生质体融合的方法：物理法（电场诱导）、化学法（聚乙二醇物理法（电场诱导）、化学法（聚乙二醇)3 3、原生质体融合完成的标志：、原生质体融合完成的标志：再生细胞壁再生细胞壁 与高尔基体有关与高尔基体有关4 4、原生质体、原生质体A A、B B，只考虑两两融合，得到几种细胞：，只考虑两两融合，得到几种细胞：AAAA、ABAB、BBBB5 5、理论上，杂种植株能够表现、理论上，杂种植株能够表现A A、B B
7、两个亲本的遗传两个亲本的遗传特征，但实际情况并没有达到想要的预期结果。特征，但实际情况并没有达到想要的预期结果。白菜白菜白菜白菜甘蓝甘蓝甘蓝甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝4.植物体细胞杂交应用植物体细胞杂交应用1.1.为什么为什么“番茄番茄马铃薯马铃薯”超级杂种植株没有超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？马铃薯？马铃薯马铃薯番茄没有像人们预想的那样地上长番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：茄、地下结马铃薯，主要原因是：生物基因的表达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，不是
8、孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯所以马铃薯番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个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。铃薯就是很自然的了。优势和未解决的问题优势和未解决的问题:优势优势（与有性杂交方法比较与有性杂交方法比较)：打破了不同种生物间的生殖隔离限制，打破了不同种生物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于
9、杂交的亲本组合范围。大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。未解决的问题：未解决的问题：未能让杂种植物按照人们的需要表现出未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良。亲代的优良。1.植物体细胞杂交尚未解决的问题有：植物体细胞杂交尚未解决的问题有：A A、去掉细胞壁、去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体分离出有活力的原生质体B B、将杂种细胞培育成植株、将杂种细胞培育成植株C C、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性D D、尚未培育出属间杂种植物、尚未培育出属间杂种植物2.不不能能人人工工诱诱导导原原生生质质体体融融合合的的方方法法是是：A A、振动
10、、振动 B B、电刺激、电刺激、C C、PEGPEG试剂、试剂、D D、重压、重压3 3 植物体细胞融合完成的标志是（植物体细胞融合完成的标志是（）A A、产生新的细胞壁、产生新的细胞壁 B B、细胞膜发生融合、细胞膜发生融合 C C、细胞质发生融合、细胞质发生融合 D D、细胞核发生融合、细胞核发生融合4 4、植物的微型繁殖技术是指（、植物的微型繁殖技术是指（）A A植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术 B B嫁接嫁接 C C营养繁殖营养繁殖 D D植物组织培养植物组织培养AD5：右图为植物体细胞杂交过程：右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：示意图。据图回答：1 1）步骤）步骤）步骤）
11、步骤是是是是_最常用的方法是最常用的方法是最常用的方法是最常用的方法是_._.2 2）步骤）步骤）步骤）步骤一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是_目的是目的是目的是目的是_._.3 3）在利用杂种细胞培育成为杂种）在利用杂种细胞培育成为杂种）在利用杂种细胞培育成为杂种）在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段植株的过程中，运用的技术手段植株的过程中，运用的技术手段植株的过程中，运用的技术手段是是是是_ _，其中步骤，其中步骤，其中步骤，其中步骤相相相相当于当于当于当于_，步骤，步骤，步骤，步骤相当于相当于相当于相当于_ 去掉细胞壁分离出
12、有去掉细胞壁分离出有去掉细胞壁分离出有去掉细胞壁分离出有活力的原生质体活力的原生质体活力的原生质体活力的原生质体 酶解法酶解法酶解法酶解法 聚乙二醇（聚乙二醇（聚乙二醇（聚乙二醇（PEGPEGPEGPEG）诱导原生质体融合诱导原生质体融合诱导原生质体融合诱导原生质体融合植物组织培养植物组织培养植物组织培养植物组织培养脱分化脱分化脱分化脱分化再分化再分化再分化再分化6 6：右图为植物体细胞杂交过程：右图为植物体细胞杂交过程：右图为植物体细胞杂交过程：右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：示意图。据图回答：示意图。据图回答：示意图。据图回答：4 4）植物体细胞杂交的目的是获得）植物体细胞杂交的
13、目的是获得）植物体细胞杂交的目的是获得）植物体细胞杂交的目的是获得 新新新新的杂种植株。使的杂种植株。使的杂种植株。使的杂种植株。使_ 能能能能够在新的植物体上有所表现够在新的植物体上有所表现够在新的植物体上有所表现够在新的植物体上有所表现，其其其其根本根本根本根本原因原因原因原因:5 5）从理论上讲，杂种植株的育性）从理论上讲，杂种植株的育性）从理论上讲，杂种植株的育性）从理论上讲，杂种植株的育性_。若运用传统有性杂交方法。若运用传统有性杂交方法。若运用传统有性杂交方法。若运用传统有性杂交方法 能否实现？能否实现？能否实现？能否实现？_。并说明理由：。并说明理由：。并说明理由：。并说明理由：
14、因此，这项研究对于培养作物新品因此，这项研究对于培养作物新品因此，这项研究对于培养作物新品因此，这项研究对于培养作物新品 种方面的重大意义在于：种方面的重大意义在于：种方面的重大意义在于：种方面的重大意义在于：.两个亲本的遗传性状两个亲本的遗传性状两个亲本的遗传性状两个亲本的遗传性状 杂种植株获得了双亲的遗传物质杂种植株获得了双亲的遗传物质杂种植株获得了双亲的遗传物质杂种植株获得了双亲的遗传物质 可育可育可育可育不能不能不能不能因为不同种生物之间存在生殖隔离因为不同种生物之间存在生殖隔离因为不同种生物之间存在生殖隔离因为不同种生物之间存在生殖隔离克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了克服远缘杂交
15、不亲和的障碍，大大扩展了克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围可用于杂交的亲本组合范围可用于杂交的亲本组合范围可用于杂交的亲本组合范围7.7.基因型为基因型为AaBbAaBb的水稻（含的水稻（含2424条染色体）的花药通过条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：（1 1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得中获得_ _ 等营养物质
16、。等营养物质。（2 2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_ _和和_两类激素。两类激素。水、无机盐、维生素和小分子有机物水、无机盐、维生素和小分子有机物细胞分裂素细胞分裂素植物生长素植物生长素（3 3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是_能利用光能制造有机物，供试管苗生能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。长发育。（4 4）试管苗的细胞核中含）试管苗的细胞核中含_条脱氧核糖核苷酸链。条脱氧核糖核苷酸链。（5 5）培育成的试管苗可能出现的基因型有）培育成的试管苗可能出现的基因型有_。叶绿体叶绿体 2424ABAB、aBaB、AbAb、abab