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1、第二节植物的克隆,资料：早在1958年，科学家Steward等人就从胡萝卜块根诱导的培养细胞获得了再生植株（克隆）。,植物克隆的技术基础：,植物组织培养,植物体的每个生活细胞都具有遗传上的全能性，具有发育成完整植株的潜能。,植物细胞的全能性,为什么胡萝卜根的培养细胞能培养成一个完整的胡萝卜植株？,生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。,1、概念：,2、原因：,植物克隆的理论基础是：,植物细胞的全能性,下列有关细胞全能性的含义，正确的是：,A、每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能B、生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能 C、生物体
2、的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能 D、生物体的每个细胞都经过产生、分裂、生长、衰老、死亡的全过程,C,拟南芥,烟草,番茄,小麦,玉米,水稻,是不是所有的植物细胞都有全能性？不同植物细胞的全能性一样吗？,3、植物细胞全能性的体现,（1）受精卵的全能性最高,（2）植物细胞的全能性动物细胞（3）不同植物或同一植物的不同基因型的个体，细胞的全能性表达程度不同。,为什么有些植物在多次继代培养后，会丧失细胞全能性的表达能力？,培养物胚胎发生和器官形成能力下降的原因：1.遗传物质不可逆改变：染色体畸变、细胞核变异或非整倍体产生等 2.生长发育条件变化：激素平衡打破或对外源生长物质敏感性下降,植物克隆
3、成功所需的条件是什么？,1.探讨特定植物细胞全能性表达的条件(激素配比)2.选择性能优良、细胞全能型表达充分的基因型,为什么体内细胞没有表现出全能性,而是分化成为不同的组织或器官呢?,基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。,在个体发育的不同时期，生物体不同部位的细胞表达的基因不同，合成的蛋白质也不同，从而形成了不同的组织和器官。,如何将植物细胞培养成一个完整的植株的呢？,1.培养过程：,2.培养程序：,二、植物组织培养程序,植物生长调节剂：PH值：,（1）配制培养基（半固体的、灭菌的）,无机营养成分：有机营养成分：,（2）切取小组织块（外植体、消毒的）,（3）培养（固体培养基），获得愈
4、伤组织,（4）诱导愈伤组织，再生出新植株,水、矿质元素（全部）,碳源：蔗糖 含N物质：氨基酸、维生素 琼脂：0.7%1%，起支持作用,激动素、细胞分裂素、生长素,5.06.0,植物组织培养的一般程序,脱分化,愈伤组织：一种相对没有分化的活的薄壁细胞团组成的新生组织。（细胞排列疏松、无规则）,再分化,脱分化：已经高度分化的植物细胞，经过诱导重新恢复了分裂能力，产生愈伤组织的过程，又称去分化。,再分化：脱分化产生的愈伤组织经培养，重新分化根或芽等器官的过程。,3、培养的条件：,前提：离体状态条件：（1）营养物质（2）植物生长调节剂（3）适宜的外界环境条件（如：无菌环境、一定的温度、空气、适合的PH
5、、适时光照等）,理论基础：,植物的克隆,技术基础：,植物组织培养,植物器官培养,植物细胞的全能性,主要技术：,植物细胞培养,植物细胞工程,原生质体培养,1.器官培养：,指以植物的根、茎、叶、花、果等器官为外植体的离体无菌培养。,三、细胞培养和器官培养,指以单个游离细胞为外植体的离体无菌培养。,2.细胞培养:,植物细胞培养主要几种技术：,1、组织培养2、悬浮细胞培养3、原生质体培养4、单倍体培养,通过调节营养物质和生长调节剂的适当配比，诱导愈伤组织分化出芽和根的分生组织而再生出新植株。,通过液体悬浮培养使愈伤组织分散成单细胞，经适宜培养基中成分的诱导，可发育成胚状体，从而形成新植株。,用花药离体
6、培养方法获得单倍体植株。,用纤维素酶和果胶酶水解细胞壁，获得植物原生质体，用适当方法进行培养，获得新植株。,1、组织培养,外植体愈伤组织 芽和根 完整植株,外植体,脱分化,再分化,胚性细胞,细胞质丰富、液泡小而细胞核大,2、悬浮细胞培养,外植体愈伤组织单细胞胚状体完整植株,如何实现细胞培养和器官培养的成功？植物细胞培养和器官培养的主要意义？,主要通过平衡的植物激素配比进行调控。,3.器官的发生和形态建成技术：,4.意义：,1.受精过程、胚胎发育过程及调控机理的研究2.遗传工程的操作、重要基因或影响因素的研究3.培育植物新品种,细胞培养和器官培养时，植物克隆的结果，不一定是植物，也可以是器官，甚
7、至是细胞群(愈伤组织)。人们要的可以是植物，也可以是细胞或者是细胞代谢产物。,植物细胞,0.50.6mol/L的甘露醇(较高渗透压),纤维素酶、果胶酶,球型的原生质体,为什么要加较高渗透压的甘露醇呢?,防止原生质体吸水胀破,植株,原生质体培养,再生新的细胞壁,四、原生质体培养与植物细胞工程,如何培育发光树呢？,四、原生质体培养与植物细胞工程,提取目的基因（发光基因）,形成重组DNA分子,重组DNA导入受体细胞（原生质体）,检测植物发光与否,原生质体培养,泡马豆（pomato）,植物体细胞杂交技术,20世纪60年代，科学家的幻想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆。这个幻想可能实现吗？,植
8、物体细胞杂交,植物细胞 A（番茄）,植物细胞 B（土豆）,原生质体 A,原生质体 B,方法？,促融方法？,类型？,杂种植株(番茄土豆),愈伤组织,杂种细胞,为什么可融合？,去除细胞壁,脱分化,人工诱导原生质体融合,再生出细胞壁,融合的原生质体,再分化,融合完成的标志？,酶解法,物理：离心、振 动、电刺激化学：聚乙二醇（PEG）,细胞膜的流动性,AA、BB、AB,杂交株同时具有马铃薯和番茄的一些形态特征，但没有产生可结实的花、果实和真正意义上的块茎，不能产生经济效益。主要原因：生物的基因表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，杂交株具有两个物种的遗传物质，但表达互相干扰。,泡马豆（pom
9、ato）,白菜甘蓝,生长期短、耐热性强、易于贮藏,植物细胞工程:,1借助基因工程方法，将外源基因导入受体细胞,2通过细胞融合将不同来源的遗传物质重新组合,3通过显微注射将不同来源的遗传物质重新组合,1“白菜甘蓝”是用植物细胞工程的方法培育出来的，培育过程不涉及 A基因的选择表达 B同源染色体分离 C制备原生质体 D形成愈伤组织,B,2马铃薯是无性繁殖的作物，体内容易积累病毒，会导致其 品质变差。目前对它进行脱毒处理最好的办法是（）A采用茎尖组织培养技术获得植株 B采用基因工程技术培育抗虫植株 C采用诱变育种培育抗性植物 D采用杂交育种培育抗性植物,A,D,4.下列有关植物组织培养过程中细胞脱分
10、化的说法，不正确是A、已经分化的细胞失去特有的结构和功能而转变成未分化的 细胞的过程B、已经分化的细胞转变为具有分生能力的薄壁细胞，进而形 成植物愈伤组织的过程C、离体的植物组织在一定的条件下分化出根和芽的过程D、离体的植物组织在脱分化形成愈伤组织的过程中必须经过 有关激素的诱导,5.在植物器官培养过程中,可以通过适当调整植物激素的比例,达到调控器官的发育,如适量的激动素和细胞分裂素配比可 以诱导芽的分化.（）,6.植物细胞工程技术就是在原生质体培养的基础上的原生质 体融合技术。（）,4植物体细胞杂交尚未解决的问题有（）A去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体 B将杂种细胞培育成植株 C让杂种植物
11、按照人们的需要表现出亲代的 优良性状 D尚未培育出属间杂种植物,5甲植物体细胞的基因型为Aa，乙植物体细胞的 基因型为Bb，去壁后用PEG将这两种植物细胞融 合，则得到的杂种体细胞的基因型可能为（）AAaBb BAAaa CBBbb DAABB,A,C,6在离体的植物器官、组织或细胞分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（）A消毒灭菌 B适宜的温度 C充足的光照 D适宜的养料和激素,7下列属于植物组织培养的是（）A花粉培养成单倍体植株 B芽发育成枝条 C根尖分生区发育成成熟区 D未受精的卵发育成植株,C,A,31,在再分化阶段所用的培养基中，含有植物激素X和植物激素Y。逐渐改变培养
12、基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如下图所示。据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系：,1.当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时，。2.。3.。,未分化细胞群经分裂形成愈伤组织,当X与Y的浓度比大于1时，,当X与Y的浓度比小于1时，,未分化细胞群分化形成芽,未分化细胞群分化形成根,则植物激素X的名称是。,细胞分裂素,下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：（1）表示，它能被培养成为的根本原因是。（2）表示，它与相比分化程度，全能性。（3）若是花药，则是，继续对其使用处理可获得正常植株，该过程称为。（4）若是胡萝卜根尖细胞，则培养成的的叶片的颜色是，这说明根
13、尖细胞。,离体的植物细胞、组织、器官,具有植物细胞全能性,愈伤组织,低,高,单倍体植株,秋水仙素,纯合,单倍体育种,绿色,含有与叶绿体形成相关的基因,下图表示水稻(体细胞有24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的培养过程，已知水稻的基因型为AaBb。据此回答下列问题：,(1)在植物组织培养过程中要配制含有_的培养基。(2)要促进花粉细胞分裂和生长，获得新的植株，这需要通过平衡植物激素配比调控。如，_可诱导芽的分化；_诱导生根。(3)愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再发育成具根、茎和叶的植物体。这一过程的一定时间必须给予光照，其原因是_利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。,适当营养物质和植物生长调节剂,适量的激动素或细胞分裂素配比,适量的生长素及适当减除其他某些激素,叶绿体,
