植物克隆技術(shù)潘兆明

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1、選修3現(xiàn)代生物科技專題植物克隆技術(shù)臨安中學(xué)潘兆明考試說明要求：（1）植物的組織培養(yǎng)（I）（2）動(dòng)物的細(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆（I）注：I．知道所列知識(shí)點(diǎn)的含義，并能夠在試題所給予的相對(duì)簡單的情境中識(shí)別和使用。II．理解所列知識(shí)與相關(guān)知識(shí)之間的聯(lián)系和區(qū)別，并能在較復(fù)雜的情景中綜合運(yùn)用其進(jìn)行分析、判斷、推理和評(píng)價(jià)。植物的組織培養(yǎng)一.原理:植物細(xì)胞的全能性1.概念:必修1：指已經(jīng)分化的細(xì)胞，仍然具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能選修3：植物體的每個(gè)生活細(xì)胞都具有遺傳上的全能性，因而都具有發(fā)育為完整植株的潛能選修3：克隆的條件之一：具有包含物種完整基因組的細(xì)胞核的活細(xì)胞2.幾種細(xì)胞全能性的比較:受精卵生殖細(xì)胞體

2、細(xì)胞植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞分化程度低的細(xì)胞分化程度高的細(xì)胞>>>>（2）那么用作克隆培養(yǎng)的活細(xì)胞的細(xì)胞核中，至少需要幾個(gè)完整的基因組？3思考：（1）以下不能說明細(xì)胞全能性的實(shí)驗(yàn)是()A．胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培育出植株B．紫色糯性玉米種子培育出植株C．轉(zhuǎn)入抗蟲基因的棉花細(xì)胞培育出植株D．番茄與馬鈴薯體細(xì)胞雜交后培育出植株B（一個(gè)，如雄蜂、雄蟻、二倍體的花粉離體培養(yǎng)）二.條件:1.離體：為什么植物細(xì)胞在植物體內(nèi)不能表現(xiàn)出全能性,而是分化成為不同的組織、器官？這體現(xiàn)了生物學(xué)中的一個(gè)什么學(xué)科思想？（基因的選擇性表達(dá)，分化，特定時(shí)間和空間執(zhí)行特定的功能，局部和整體）2.營養(yǎng)：蔗糖、礦質(zhì)元素等蔗糖的作用是什么？

3、為何不用葡萄糖？（提供能源，維持滲透壓）決定植物脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么?3.生長調(diào)節(jié)物質(zhì)：生長素、細(xì)胞分裂素、激動(dòng)素（非天然的細(xì)胞分裂素）（植物激素和營養(yǎng)物質(zhì)的配比）4.無菌：消毒、殺菌和無菌操作：排除雜菌污染，避免微生物與外植體競爭，更重要的是微生物會(huì)產(chǎn)生毒素，導(dǎo)致外植體死亡5.光為什么誘導(dǎo)愈傷組織發(fā)生的過程中應(yīng)避光培養(yǎng)？而在胚狀體分化成植株過程中需要光？對(duì)于植物組織培養(yǎng)來說，光照條件非常重要，包括光照強(qiáng)度、時(shí)間和波長。但在由高度分化的組織形成愈傷組織的誘導(dǎo)階段往往要暗培養(yǎng)，而在分化形成試管苗的再生的過程中一定要有光照。誘導(dǎo)形成愈傷組織階段的暗培養(yǎng)有利于細(xì)胞的脫分化產(chǎn)生愈傷組織，

4、如果在光照條件下容易分化產(chǎn)生維管等組織，不利于產(chǎn)生大量的愈傷組織。由愈傷組織經(jīng)細(xì)胞有絲分裂和分化形成試管苗的過程中需要光照，原因是葉中葉綠素的合成需要光照條件，實(shí)現(xiàn)由異養(yǎng)→自養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。三.程序:1.脫分化：2.愈傷組織特征：4.人工種子：人工種皮3.生長調(diào)節(jié)物質(zhì)配比的調(diào)控：（1）誘導(dǎo)芽的分化：（2）誘導(dǎo)根的分化：細(xì)胞分裂素和激動(dòng)素IAA和增減其它激素已分化成熟的細(xì)胞失去了原有的形態(tài)和機(jī)能，又回復(fù)到?jīng)]有分化的狀態(tài)，即脫分化（去分化），繼代培養(yǎng)后可分化一種或幾種類型的細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)了生命時(shí)鐘的逆轉(zhuǎn)。無定形，高度液泡化，壁薄，分化程度低，全能性高。思考：1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程是否也存在脫分化過程？動(dòng)物

5、細(xì)胞培養(yǎng)不需經(jīng)過脫分化過程。因高度分化的動(dòng)物細(xì)胞發(fā)育潛能變窄，失去了發(fā)育成完整個(gè)體的能力，所以，動(dòng)物細(xì)胞也就沒有類似植物組織或細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)的脫分化過程了。要想使培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞定向分化，通常采用定向誘導(dǎo)動(dòng)物干細(xì)胞，使其分化成所需要的組織或器官。2007年11月下旬，美國和日本的兩個(gè)研究小組幾乎同時(shí)宣布成功將人體皮膚細(xì)胞改造成了幾乎可以和胚胎干細(xì)胞相媲美的多功能干細(xì)胞一“iPS細(xì)胞”，人類iPS細(xì)胞可以形成神經(jīng)元等人體多種組織細(xì)胞。2.扦插的枝條生根是否同樣有脫分化、愈傷組織和再分化過程？3.脫分化和再分化需要的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和光照條件有何異同？為什么？4.表現(xiàn)出細(xì)胞的全能性的階段是在脫分化階段

6、還是在再分化階段？（再分化階段）5.有些植物在多次繼代培養(yǎng)后，為什么會(huì)喪失細(xì)胞全能性的表達(dá)能力，胚胎發(fā)生和器官形成能力下降，成為缺乏成胚性的細(xì)胞系？原因：a.遺傳物質(zhì)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的改變（染色體畸變、細(xì)胞核變異或非整倍體產(chǎn)生)b.內(nèi)在激素平衡被打破或?qū)ν庠醇に孛舾行韵陆邓?在植物組織培養(yǎng)基礎(chǔ)上的植物克隆1.愈傷組織細(xì)胞的懸浮培養(yǎng):（1）如何將愈傷組織分散成單細(xì)胞？（4）愈傷組織細(xì)胞的懸浮培養(yǎng)能否傳代培養(yǎng)？（5）細(xì)胞增殖曲線？（6）如何連續(xù)培養(yǎng)？（7）在適宜的條件下，細(xì)胞增殖速率與細(xì)菌增殖速率相比，一般哪個(gè)大？為什么？（8）如何利用懸浮培養(yǎng)誘發(fā)和篩選耐鹽植株？個(gè)體水平由如何進(jìn)行？那一個(gè)更合理？

7、（2）懸浮培養(yǎng)有何優(yōu)點(diǎn)？搖床或酶處理有利于細(xì)胞與營養(yǎng)物質(zhì)和溶解氧充分接觸（3）胚性細(xì)胞有何特點(diǎn)？細(xì)胞質(zhì)豐富、液泡小而細(xì)胞核大S型增長曲線更換培養(yǎng)基，維持適宜的PH、溫度和溶解氧加入不同濃度的NaCl溶液選擇培養(yǎng)基；2.原生質(zhì)體培養(yǎng):（1）原生質(zhì)體的制備（2）細(xì)胞→原生質(zhì)體→植物體（3）應(yīng)用：植物體細(xì)胞雜交轉(zhuǎn)基因植株的培育3.單倍體育種:（1）程序：花粉離體培養(yǎng)、秋水仙素處理（2）優(yōu)點(diǎn)：明顯縮短了育種年限4.植物細(xì)胞工程: