2.1 植物细胞工程 学习目标： 1．概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程。【生命观念】 2．举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。【生命观念】 3．尝试进行植物组织培养。【科学探究】 学习重点： 1．植物组织培养的原理和过程。 2．植物体细胞杂交技术的原理。 3．植物细胞工程应用的实例 学习难点： 植物组织培养的实验。 知识导航 一、植物细胞的全能性 细胞全能性：细胞经分裂、分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。 特别提醒 1.在植物体生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性。 2.植物细胞表现全能性的条件 ①离体状态。 ②营养物质：种类齐全、比例合适。 ③植物激素：生长素、细胞分裂素。 ④外界条件：适宜的温度、pH和光照(愈伤组织的形成和生长需要避光培养，分化培养需照光)等。 ⑤无菌操作。 3.必须要离体的原因是：生物体内的活细胞尽管具有全能性，但受基因选择性表达的调控，一般都要进行定向的、不可逆的细胞分化，不能表现其全能性。 4.细胞分化指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，叫作细胞分化。例如由种子发育成植株的过程中要经过细胞分化，以形成不同的组织和器官。 5.脱分化指在一定激素和营养等条件的诱导下，植物已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞，进而形成薄壁组织团块(愈伤组织)的过程。 6.再分化指愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。 7.全能性表达过程 ①脱分化：让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能，转变成未分化细胞的过程。 ②再分化：脱分化产生的愈伤组织，在一定的培养条件下，再分化出芽、根等器官，进而形成完整的小植株。 ③激素的作用：植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。 二、植物细胞工程的基本技术 1.植物细胞工程的基本技术包括植物组织培养和植物体细胞杂交 2.植物组织培养和植物体细胞杂交的原理、过程、应用比较 比较项目 植物组织培养 植物体细胞杂交 原理(理论基础) 细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性 选材 选取根尖、茎尖、形成层部位(最容易诱导脱分化) 不同植物细胞(融合后形成杂种细胞) 技术操作 脱分化、再分化 ①除脱分化、再分化外，还要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁；②用物理法(电融合法、离心法)或化学法[聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法]诱导细胞融合 应用 ①快速繁殖、作物脱毒等；②培育新品种；③生产细胞产物 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种 关系 植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂 三、植物繁殖的新途径 1.微型繁殖：高效快速地实现种苗的大量繁殖；无性繁殖，保持优良品种的遗传特性；不受自然生长季节的限制，可实现产业化生产。 2.作物脱毒： ①马铃薯和草莓都是无性繁殖的作物，它们感染的病毒很容易传播给后代。病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低，品质变差。 ②分生区（如茎尖、根尖：病毒极少，甚至无毒），从这些地方取材经组织培养可获得脱病毒苗。 ③脱病毒苗能够明显使农作增产。 3.人工种子： 以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。 人工种子培育的过程：外植体→脱分化形成愈伤组织→再分化形成胚状体→胚状体+人工胚乳+人工种皮→人工种子 人工种皮：抗压、保水、透气；胚状体：具有发育成完整植株的能力；人工胚乳：保证胚状体生长发育的必需物质 四、作物新品种的培育 1.单倍体育种 ①花药(或花粉)离体培养过程就是植物组织培养过程。单倍体育种的优点是后代不发生性状分离，都是 ... ...
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