选修3知识点汇编4
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植物细胞工程的基本技术
理论基础—细胞的全能性
含义
理论上，生物的任何一个细胞都具有发育成完整植株的潜力。
原因
某种生物的任何一个细胞都具有该生物的全部遗传信息
未表现而分化的原因
在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官。
技术
手段
组织培养
含义
在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。
步骤
详见图解2-1-1
实验
详见表2-1-1
体细胞杂交
设想
“番茄－马铃薯”植株（因不同的两种生物之间存在着生殖隔离，用传统的有性杂交方法不可能得到二者的杂种后代。）
步骤
图2-1-2
去除细胞壁，获得原生质体
原因
细胞壁阻碍着细胞间的杂交。
方法
利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体。
诱导融合
方法
物理法
包括离心、振动、电激等
化学法
—般用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂来诱导细胞融合。
原理
膜的流动性
再生细胞壁，得到杂种细胞
组织培养，获得杂种植株。
含义
将不同种的植物体细胞在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
意义
克服不同生物远缘杂交的障碍
成果
培育出烟草－海岛烟草、胡萝卜－羊角芹、白菜－甘蓝等种间或属间杂种。
问题
目前还不能让杂种细胞完全按人们的需要表达亲代优良性状。
植物细胞工程的实际应用
植物
繁殖
微型繁殖
技术
含义
把用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，叫做植物的微型繁殖技术，也叫快速繁殖技术。
特点
可保持优良品种的遗传特性，高效快速地实现种苗的大量繁殖。
成果
详见教材相关内容
作物脱毒
产生原因
马铃薯和草莓等无性繁殖的作物感染的病毒易传播给后代，经逐年积累，会导致产量降低，品质变差。
方法
植物分生区附近（如茎尖）病毒极少，甚至无病毒。切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。
特点
用脱毒苗进行繁殖，种植的作物不会或极少感染病毒。
成果
在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝和香蕉等主要经济作物上获得成功。培育出的马铃薯增产约50％以上。
人工种子
产生原因
不少树木需要生长数年后才能结出种子；一些作物优良杂种的后代会发生性状分离；常规种子的生产会受到季节、气候和地域的限制，且占用大量土地来实现制种。
含义
就是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。
成果
详见教材相关内容
作物新品种的培育
单倍体育种
常规育种
的局限
常规选育出一个可以稳定遗传的农作物优良品种，一般要经过5～6年的连续筛选。
方法
通过花药培养获得单倍体植株
图2-1-1组织培养的流程：
表2-1-1胡萝卜的组织培养：
实验原理
植物体的根、茎、叶细胞一般都具有全能性，在一定的营养和激素条件下，可以脱分化形成愈伤组织。将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其再分化生成胚状体或丛芽，进而发育成完整的小植株。植物组织培养的全过程，证明了分化的植物细胞，仍具有形成完整植株所需要的全部基因。
实验目的
1．尝试进行植物的组织培养。
2．了解植物组织培养的基本原理。
材料用具
胡萝卜根（或烟草叶片、小麦花药、菊花花瓣等）、经过灭菌的培养基、体积分数为70％的酒精、体积分数为20％的次氯酸钠溶液、无菌水、50mL锥形瓶或大试管、烧杯、酒精灯、恒温箱、超净工作台（或接种箱）、高压灭菌锅（或普通高压锅）、滤纸、标签、消毒用酒精棉球、培养皿（或瓷砖）、解剖刀、镊子等。
方法步骤
材料处理
取材
将胡萝卜根用自来水充分洗净，削去外皮，并切成段（约10cm）。用酒精棉球擦手消毒。
消毒
在超净工作台（或接种箱）上将胡萝卜段用酒精溶液消毒30s后，立即用无菌水清洗2～3次，再用次氯酸钠溶液处理30min后，立即用无菌水清洗2～3次。
制作
外植体
用无菌的滤纸吸去胡萝卜段表面的水分。然后，在消毒瓷砖上，用无菌的解剖刀将胡萝卜段切成1cm厚的横切片，再选取有形成层的部位，切取1cm3左右的小块。
接种
将胡萝卜组织块接种到培养基上，用锡箔纸封盖瓶口，并用橡皮筋扎紧。然后，在培养瓶上贴上标签，写明材料名称、接种日期和小组号。
培养
去分化形成愈伤组织
将接种后的胡萝卜组织块，放在23～26℃恒温避光条件下培养。4d后，检查培养材料的污染情况；14d后，观察愈伤组织的生长状况。然后，在恒温箱中继续避光培养。在培养过程中，注意定期观察和记录愈伤组织的生长情况。
再分化形成试管苗
培养一段时间后，将生长良好的愈伤组织转接到分化培养基上，培养一段时间后，胡萝卜的愈伤组织就可以诱导出试管苗。
移栽
将试管苗移栽到大田，培养成正常植株。
讨论
1．在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作?
2．在本实验中，切取胡萝卜块时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗?
3．请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图，并与同学交流。
图2-1-2植物体细胞杂交流程
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