人教版选修3

专题2 细胞工程

课题1 植物细胞工程

细胞工程的概念细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的 原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作， 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。

细胞工程

植物细胞工程 动物细胞工程

植物细胞工程的基本技术和理论基础植物组织培养

植物细胞工程常用的技术是植物细胞工程的理论基础是： 植物细胞的全能性

植物体细胞杂交

概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完 整个体的潜能。

原因：是生物体的每一个细胞都含有该物种 所特有的全套遗传物质及发育为完整 个体所必需的全部基因。玉米种子长成玉米植株能称为全能性吗？ 不能！

细胞的全能性受精卵的全能性最高； 其次是生殖细胞(尤其是卵细胞); 体细胞的全能性比生殖细胞低得多。在生物的个体发育中，由于基因在特定时间和空间下 选择性地表达而形成不同器官，因此，要实现细胞的全 能性，首先必须使生物体的细胞处于离体状态。 当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于 离体状态时，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的 作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。

植物组织培养的概念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。

植物组织培养的过程离体的植物器官、组织或细胞脱分化

愈伤组织(排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞)

再分化

根或芽等器官

植物体

植物组织培养的条件： 细胞离体，适宜的营养物质和激素， 适宜的温度和无菌等条件

相关问题1、在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒， 灭菌，并且要求无菌操作？ 2、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培 养成小植株吗？ 3、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？有利于细胞的脱分化产生愈伤组织，如果在光照条件下 则容易产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织。

【归纳提炼】 1.组织培养的一般步骤

2.植物组织培养时，恢复植物细胞全能性的条件 (1)脱离母体：脱离母体用于植物组织培养的植物器官、组织 或细胞又称为外植体。 (2)植物激素：主要是生长素和细胞分裂素。 (3)无菌条件：培养基需用高压蒸汽灭菌；外植体在接种前要 消毒，接种时需在无菌室中或超净工作台上进行。 (4)环境因素：适宜的温度、光照等外界条件。

植物体细胞杂交的概

念将不同种植物的体细胞，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。 (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)

相关问题(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？ (2)有没有一种温和的去细胞壁的方法？ (3)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)如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了 杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？ (5)如何将杂种细胞培育成杂种植株？

植物体细胞杂交过程植物细胞A去掉细胞壁

植物细胞B去掉细胞壁

原生质体A

原生质体B原生质体融合

酶解法：用纤维素酶、果胶酶处理

杂合的原生质体再生出新细胞壁

物理法：离心、振动、电刺激等 化学法：聚乙二醇等试剂

杂种细胞细胞分裂

融合完成的标志

愈伤组织分化发育

杂种植株

问题 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？ 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。

问题 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。

【归纳提炼】 1.植物体细胞杂交流程图解

归纳提炼2.植物体细胞杂交有关知识点 名称 原理 融合前处理 诱导方法 第一步 过 第二步 程 第三步 第四步 用途 植物体细胞杂交 细胞膜的流动性、细胞的全能性 酶解法去壁 物理法、化学法 原生质体的制备 原生质体的融合与筛选 杂种细胞的形成与培养 杂种植株的鉴定与筛选 克服远缘杂交不亲和障碍，获得具有 优良性状的杂种植株