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第二章第1節(jié)植物細胞工程2.1.1植物細胞工程的基本技術從社會中來蘭花種子通常發(fā)育不全,在自然條件下萌發(fā)率極低;傳統(tǒng)分株繁殖的方法又存在繁殖周期長、繁殖率低等問題,如果靠自然繁殖,蘭花的價格可想而知了。1998年,附件平和縣果農(nóng)在蜜柚圓中發(fā)現(xiàn)一顆柚子的一個枝條結出的果實與眾不同成紅色,肉質(zhì)清甜多汁,富含番茄紅素和胡蘿卜素??梢圆扇∧男┓椒焖俜敝程m花和優(yōu)質(zhì)紅肉蜜柚?扦插、嫁接、植物組織培養(yǎng)應用細胞生物學、分子生物學和發(fā)育生物學等多學科的原理和方法,通過細胞器、細胞或組織水平上的操作,有目的地獲得特定的細胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。細胞工程分類動物細胞工程植物細胞工程植物組織培養(yǎng)技術植物體細胞雜交技術動物細胞培養(yǎng)動物細胞融合動物體細胞核移植技術任務一:閱讀教材P34-35,思考并討論以下問題1.概述植物組織培養(yǎng)的概念及基本過程。其基本原理是什么?2.什么是細胞的全能性?細胞具有全能性的根本原因是什么?3.取菊花的篩管細胞經(jīng)誘導能發(fā)育成完整菊花植株嗎?4.比較下列不同細胞全能性的大?。菏芫焉臣毎w細胞動物細胞植物細胞分化程度低的細胞分化程度高的細胞6.生物體內(nèi)細胞并沒有表現(xiàn)出全能性的原因是什么?植物細胞的全能性細胞中含有該物種全套遺傳信息。哺乳動物成熟紅細胞、高等植物篩管細胞沒有全能性在特定的時間和空間條件下,細胞中的基因會選擇性表達形成不同組織或器官。5.具有全能性=表現(xiàn)全能性嗎?具有全能性=表現(xiàn)全能性6.細胞要表現(xiàn)出全能性需要什么條件?任務一:閱讀教材P34-35,思考并討論以下問題表現(xiàn)全能性的條件離體一定營養(yǎng)條件適宜的培養(yǎng)條件無菌條件(最關鍵)MS培養(yǎng)基無機營養(yǎng)物有機營養(yǎng)物特定濃度和比例的激素(H2O、無機鹽)(蔗糖、氨基酸等)蔗糖作用:提供碳源、能量、調(diào)節(jié)滲透壓主要是生長素和細胞分裂素(溫度、光照)任務二:閱讀教材P35-36菊花的組織培養(yǎng),思考以下問題1.脫分化指的是什么?脫分化的結果形成什么?脫分化的實質(zhì)是什么?2.愈傷組織是什么?3.再分化指的是什么?再分化的實質(zhì)是什么?5.進行脫分化和再分化時有哪些不同?4.菊花的組織培養(yǎng)過程中用到幾種培養(yǎng)基,使用順序是?6.為什么移栽前要打開封口或瓶蓋,讓試管苗生長幾日,沖洗掉培養(yǎng)基,移植到消毒蛭石或珍珠巖長壯再移栽入土,不直接移栽入土?7.在植物組織培養(yǎng)操作過程中,如何創(chuàng)造無菌條件?外植體愈傷組織再分化脫分化生芽、生根煉苗移栽①取材:②外植體的1/3~1/2插入誘導愈傷組織的培養(yǎng)基中,不要倒插概念:實質(zhì):注:不需要光照;不定形的薄壁組織團塊概念:實質(zhì):注:需要光照已經(jīng)分化的細胞經(jīng)誘導失去其特有的結構和功能,轉變成未分化細胞。基因的選擇性表達基因的選擇性表達愈傷組織重新分化成芽、根等器官的過程更換培養(yǎng)基的原因:使試管苗逐漸適宜外界環(huán)境條件植物組織培養(yǎng)屬于無性生殖,不發(fā)生性狀分離,能保持親本優(yōu)良的遺傳特性黑暗光照無性生殖植物更容易光作為信號會激活光合作用相關基因表達,維持分化狀態(tài);同時會抑制脫分化關鍵基因的表達若先生根后就不易生芽!莖尖等幼嫩部位(分化程度低,分裂能力強,容易誘導成愈傷組織)細胞只分裂不分化培養(yǎng)物代謝類型為異養(yǎng)需氧型;(誘導葉肉細胞合成葉綠素);細胞進行分裂和分化。生長素和細胞分裂素的濃度及比例不同7.在植物組織培養(yǎng)操作過程中,如何避免雜菌污染?8.若被雜菌污染,雜菌如何影響培養(yǎng)物的生命活動?雜菌與培養(yǎng)物競爭營養(yǎng);以及產(chǎn)生有害物質(zhì)危害培養(yǎng)物。10.培養(yǎng)物被污染的原因是:外植體消毒不徹底;培養(yǎng)基、接種工具滅菌不徹底;操作過程不符合無菌操作要求等。①外植體消毒:無菌水沖洗2-3次次氯酸鈉處理30min無菌水沖洗2-3次70%酒精消毒30s②培養(yǎng)基和器皿進行滅菌③接種:在超凈工作臺酒精燈火焰傍邊進行思考?討論9.雜菌和植物細胞之間有哪些關系?競爭或寄生10.若想探究生長素與細胞分裂素的使用比例對植物組織培養(yǎng)的影響,應如何設計對照實驗?對照實驗A組:空白對照,不加任何激素B組:生長素用量與細胞分裂素用量的比值為1C組:生長素用量與細胞分裂素用量的比值大于1D組:生長素用量與細胞分裂素用量的比值小于1思考?討論2.“番茄—馬鈴薯”,通過什么技術能夠獲得呢?1.這種超級作物通過傳統(tǒng)的有性生殖可以產(chǎn)生嗎?植物體細胞雜交技術。不能,因為番茄核馬鈴薯之間存在生殖隔離。20世紀60年代,科學家嘗試將番茄和馬鈴薯雜交,希望培育出一種地上結番茄、地下長馬鈴薯的超級作物。課題背景+=白菜甘藍白菜-甘藍任務三:閱讀教材P36-38植物體細胞雜交,思考以下問題1.去壁用什么酶?為什么不選擇蛋白酶去壁?2.去除細胞壁如何保持原生質(zhì)體的正常形態(tài)?3.誘導兩種原生質(zhì)體融合的方法有哪些?4.兩種原生質(zhì)體融合的原理是什么?6.若只考慮兩兩融合,體系中可能存在哪些類型的細胞,為什么?5.細胞融合完成的標志是什么?7.如何將雜種細胞培育成雜種植株?其原理是什么?酶具有專一性置于等滲或略大于細胞液的溶液中去壁細胞膜具有流動性A細胞B細胞A-A同種核細胞B-B同種核細胞A-B雜種細胞再生出新的細胞壁8.植物體細胞雜交完成的標志是什么?物理法:化學法:9.描述植物體細胞雜交技術過程。植物組織培養(yǎng)植物細胞的全能性培育出雜種植株電融合、離心PEG、高Ca2+-高pH去壁去壁去壁去壁1.原生質(zhì)體和原生質(zhì)層一樣嗎?原生質(zhì)層原生質(zhì)體2.若番茄的染色體數(shù)為2A=24,馬鈴薯染色體數(shù)為4B=48,雜種植株中染色體組數(shù),染色體數(shù)分別是多少?理論上該雜種植株是否可育,理由?3.植物體細胞雜交技術運用了哪種可遺傳變異原理?4.植物體細胞雜交培育雜種植株過程屬于無性生殖還是有性生殖?思考?討論植物體細胞雜交育種屬于無性生殖。染色體數(shù)目變異染色體組數(shù)=染色體數(shù)=2A+4B24+48可育,雜種植株有同源染色體且減數(shù)分裂過程中能正常聯(lián)會產(chǎn)生可育配子思考?討論6.與有性雜交比較,植物體細胞雜交技術的優(yōu)點是什么?5.利用植物體細胞雜交的方法培育作物新品種過程中,遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循孟德爾的遺傳規(guī)律?為什么?不遵循;因為孟德爾遺傳規(guī)律發(fā)生在有性生殖減數(shù)分裂產(chǎn)生配子時,而植物體細胞雜交育種屬于無性生殖。7."番茄—馬鈴薯"雜種植株沒有如科學家所想象的那樣,地上結番茄,地下長馬鈴薯,這是為什么?生物體內(nèi)基因的表達不是孤立的,它們之間是相互調(diào)控、相互影響的。所以雜種植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì),但這些遺傳物質(zhì)的表達相互干擾。打破生殖隔離,實現(xiàn)遠緣雜交育種。知識拓展機械篩選法:根據(jù)細胞大小、形態(tài)等物理特性的差異,將不同類型的細胞分開。若親本A為某種營養(yǎng)物質(zhì)的缺陷型,親本B為另一種營養(yǎng)物質(zhì)的缺陷型,將融合細胞置于不含這兩種營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基上,只有融合了A、B細胞遺傳物質(zhì)的雜種細胞才能生長。抗性互補:親本A對某種抗生素有抗性,親本B對另一種抗生素有抗性,在同時含有這兩種抗生素的培養(yǎng)基中,只有雜種細胞能存活。熒光標記篩選法:用不同顏色的熒光染料分別標記親本A和親本B的原生質(zhì)體,融合后在熒光顯微鏡下,根據(jù)熒光顏色和分布來識別雜種細胞。營養(yǎng)缺陷型互補:篩選雜種細胞的方法本節(jié)小結植物體細胞的雜交技術植物細胞
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