【生物选修3】2.1植物细胞工程（视频+要点）

植物组织培养技术

植物体细胞杂交技术

林祖荣老师讲课视频

知识梳理

一、细胞工程

○定义：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。

○种类：植物细胞工程、动物细胞工程

二、细胞的全能性：

○含义：具有某种生物全部遗传信息的的任何一个细胞，都具有发育成完整个体的潜能。

○原因：生物体的每个细胞都含有本物种的全套的遗传物质，都具有发育成完整个体的全套基因。

○条件：离体、营养物质、激素、其他适宜条件

○比较：受精卵＞生殖细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞；增殖细胞＞不增殖细胞。

○过程：

▲脱分化：让已分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞过程。

▲再分化：脱分化产生的愈伤组织在一定培养条件下，重新分化出幼根和芽，进而形成完整的小植株。

三、植物组织培养技术

○理论基础：植物细胞的全能性

○定义：

在无菌和人工控制的条件下，将离体的植物组织、器官、细胞培养在人工配制的培养基上，给与适当的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整植物。

○关键词：无菌、人工培养基、愈伤组织

▲无菌：植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象时常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程会生成大量的对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。

▲人工培养基：

无机营养：无机盐（大量元素、微量元素）

有机营养：蔗糖（碳源：提供能量，且维持渗透压）

激素：生长素/细胞分裂素比例高，有助于生根；生长素/细胞分裂素

比例低，有助于发芽；比例适中时，有利于愈伤组织生长。先使用生长素，后使用细胞分裂素，有利于细胞分裂，但不分化；先使用细胞分裂素，后使用生长素，细胞既分裂又分化。

愈伤组织：排列疏松、高度液泡化、无定形态的薄壁细胞

四、植物体细胞杂交

○概念：将不同种植物的体细胞，在一定条件下融合为杂种细胞，并把杂种细胞培养成新的植物体的技术。

○原理：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性。

○过程：植物细胞融合、植物组织培养。

○融合的方法：物理（离心、振动、电激）、化学（聚乙二醇）

○融合细胞类型：番番型、马马型、番马型。

○融合完成的标志：新的细胞壁的形成（与高尔基体有关）。

○优点：克服远缘杂交不亲和的障碍。

○缺点：没有达到预期。原因是基因表达不是孤立的，而是相互调控和影响的，最终没有出现人们所需的性状。

○成功案例：白菜-甘蓝：生长周期短，耐热性强、易于贮藏

五、应用

（一）、植物繁殖新途径

1.微型繁殖技术

○定义：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。

○特点：高效性；保持优良品种的遗传特性。

2.作物脱毒技术

○选材：植物分生区附近（如茎尖、芽尖），分裂快，代谢旺盛，病毒少。

○特点：不会或极少感染病毒。

○技术：茎尖组织培养技术

3.人工种子

○定义：以植物组织培养技术得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等材料，经过人工薄膜包装得到的种子。

○特点：生产周期短；后代不发生性状分离，能保持亲本的优良性状；生产不受季节、气候、地域的限制，节约土地。

○技术：组织培养技术

○结构：人工薄膜+胚状体、不定芽或顶芽、腋芽

（二）、作物新品种的培育

1.单倍体育种

○原理：染色体变异

○优点：明显缩短育种年限；后代都是纯合子

2.突变体的利用

○产生：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，容易受到培养条件和外界压力的影响而发生突变。

○利用：从产生突变的个体中筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。

（三）、细胞产物工厂化生产

○技术：植物组织培养技术

○细胞产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱

○举例：工厂化生产人参皂甙

①人参根植物组织培养，得到愈伤组织，选择增殖速度快且人参皂甙含量高的细胞

②将上述细胞在发酵罐液体培养基中培养，增加细胞数量

③将发酵罐中的细胞破碎，提取人参皂甙

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