第2章細胞工程2.1植物細胞工程2.2動物細胞工程2.3胚胎工程細胞工程的概念

細胞工程（cellengineering)是指應用細胞生物學、分子生物學和發育生物學等學科的原理和方法，通過細胞、細胞器或組織水平上的操作，有目的地獲得特定的細胞或組織、器官、個體或其產品的一門綜合性的生物工程。原理和方法操作水平目的分類：⑴依據操作技術分：植物組織培養技術、動物細胞培養技術、細胞融合技術、動物細胞核移植技術等⑵依據操作對象分：植物細胞工程和動物細胞工程植物組織培養植物體細胞雜交細胞工程的發展歷程哈伯蘭特提出了細胞全能性的理論，但相關的實驗嘗試沒有成功。

斯圖爾德等發現胡蘿卜的體細胞可以分化為胚，為細胞全能性理論提供了強有力的支持。科金用真菌的纖維素酶分解番茄根的細胞壁，成功獲得了

原生質體

古哈等在培養毛曼陀羅的花藥時，首次得到了由花藥中的花粉粒發育而來的胚。

卡爾森誘導煙草種間原生質體融合，獲得了第一株體細胞種間雜種植株。土壤農桿菌的Ti質粒被發現。之后，該質粒應用于植物分子生物學領域，促進了植物細胞工程與分子生物學技術的緊密結合。1902年1958年1960年1964年1971年1974年植物細胞工程細胞工程的發展歷程動物細胞工程1890年，希普（W.

Heape，1855-1929）將安哥拉兔的胚胎移入比利時兔的輸卵管內，得到了兩只安哥拉兔，這是世界上胚胎移植成功的首例。1907年，哈里森（R.

G.Harrion，1870-1959）用一滴淋巴液成功培養了蝌蚪的神經元，首創了動物組織體外培養法。1951年，張明覺（1908-1991）等發現哺乳動物精子的獲能現象。1958年，格登（J.Gurdon，1933-）用非洲爪蟾進行體細胞核移植，成功培育出性成熟個體。同一時期，童弟周（1902-1979）等開展了魚類細胞核移植工作。1959年試管兔誕生，之后多種試管動物相繼出生。1975年，米爾斯坦（C.Milstein，1927-2002）和科勒（G.

K?hler，1946-1995）等創立了單克隆抗體技術。1978年，小鼠桑葚胚被成功分割。次年，科學家分割綿羊胚胎獲得了同卵羔羊。1981年，埃文斯（M.J.Evans，1941-）等成功分離和培養小鼠的胚胎干細胞。1996年，世界上第一只細胞克隆羊多莉在英國誕生。隨后多種克隆動物相繼問世。2006年，山中伸彌（S.Yamanaka，1962-）等獲得了誘導多能干細胞。我國科學家利用這種細胞培育出了小鼠。2014年，世界上第一個用單細胞基因組測序進行遺傳病篩查的試管嬰兒在我國誕生。2017年，我國科學家首次培育出體細胞克隆猴。第2章細胞工程第1節植物細胞工程一、植物細胞工程的基本技術從社會中來“其茅葺，其葉青青，猶綠衣郎，挺節獨立，可敬可慕。迨（dài）夫花開，凝晴滾露，萬態千妍，薰（xūn）風自來，四坐芬郁，豈非入蘭室乎！豈非有國香乎！”這是我國歷史上第一部蘭譜——《金漳（zhānɡ）蘭譜》（宋·趙時庚）中對蘭花的一段描述。從古至今，我國人民都把蘭花看作高潔、典雅的象征，很多人喜歡養蘭花。但是，蘭花種子通常發育不全，在自然條件下萌發率極低；傳統分株繁殖的方法又存在繁殖周期長、繁殖率低等問題，如果靠自然繁殖，蘭花的價格可想而知了。如何能讓名貴的蘭花大量、快速地繁殖，從而走入尋常百姓家呢？葉子花瓣花粉細胞植物體植物組織培養技術播種扦插一般情況下（人工栽培）一定條件下：細胞的全能性一、植物組織培養技術（1）概念：細胞經分裂和分化后，仍然具有產生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能。（3）體現細胞全能性的標志：細胞

→完整個體或其他各種細胞（4）全能性大小比較：分化程度越高，全能性越低1.植物細胞工程的理論基礎——植物細胞的全能性植物細胞的全能性>動物細胞全能性受精卵>胚胎干細胞>生殖細胞(精細胞、卵細胞)>體細胞（2）細胞具有全能性的根本原因：生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全部遺傳物質。一、植物組織培養技術分裂能力強的＞分裂能力弱的。一、植物組織培養技術在生物的生長發育過程中，并不是所有的細胞都表現出全能性的原因？在特定時間、空間條件下，基因的選擇性表達。（1）不體現全能性的實例：芽原基只能發育為芽，葉原基只能發育為葉（2）不體現全能性的原因：（5）植物細胞表現出全能性的條件：①離體條件②一定的營養條件③有關的植物激素④適宜的條件（溫度、氧氣、PH、光照、無菌等）2.植物組織培養技術一、植物組織培養技術（1）概念：（3）過程：指將離體的植物器官、組織或細胞等，培養在人工配制的培養基上，給予適宜的培養條件，誘導其形成完整植株的技術。（2）原理：植物細胞的全能性接種外植體誘導愈傷組織誘導生芽誘導生根移栽成活生殖方式：無性生殖分裂方式：有絲分裂離體培養的植物器官、組織或細胞被稱為外植體——植物細胞工程的基本技術脫分化再分化再分化

離體、無菌條件、種類和比例適宜的營養物質、植物激素（主要是生長素和細胞分裂素）的誘導和調節、適宜的外界條件（溫度、pH、光照等）。脫分化：在___________________條件的誘導下，已經分化的細胞_______________________，轉變為_____________，進而形成_________的過程。一定的激素和營養等失去其特有的結構和功能未分化的細胞愈傷組織愈傷組織：脫分化形成的不定形的薄壁組織團塊。再分化：愈傷組織重新分化成芽、根等器官的過程。適宜的培養條件：脫分化過程一般不需要光照、再分化過程需要光照。外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽幼苗完整植株移栽成活一、植物組織培養技術①脫分化：

在一定的

和

等條件的

下，

的細胞

，轉變成

的過程。激素營養誘導已經分化失去其特有的結構和功能未分化的細胞①光照條件：②過程中涉及的生命活動：一般不需要光照只有細胞增殖（有絲分裂），沒有細胞分化③結果：形成愈傷組織（細胞排列疏松且無規則、高度液泡化、不定形的薄壁組織團塊）外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽幼苗完整植株移栽成活一、植物組織培養技術②愈傷組織：脫分化形成的不定形的薄壁組織團塊。一、植物組織培養技術特點：細胞排列疏松無規則、高度液泡化、色淺，具有較強的分裂能力③再分化：愈傷組織___________成芽、根等器官的過程。重新分化①實質：②光照條件：基因的選擇性表達需要給予適當強度的光照誘導葉綠素的合成，使試管苗能夠進行光合作用原因：③過程中涉及的生命活動：既有細胞增殖（有絲分裂），又有細胞分化。一、植物組織培養技術外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽幼苗完整植株移栽成活注意事項1.外植體脫分化的難易因植物種類、器官來源及生理狀況的不同而不同。一般來說，植物的花和幼嫩的組織脫分化相對較易，而植物的莖、葉等成熟的組織脫分化則較難。2.該過程添加的外源激素主要是細胞分裂素和生長素（比例適中），

因為二者能強烈地促進愈傷組織的形成。3.影響再分化的因素:a.外植體的遺傳特征和取材的位置會影響愈傷組織的再分化能力。b.培養基的成分和物理性質對器官的形成有一定的影響，但起決定作用的是植物激素，特別是生長素和細胞分裂素的比例。一、植物組織培養技術實驗探究菊花的組織培養1、實驗原理：①植物細胞一般具有___________；③植物激素中________和____________是啟動_________、_________和_________的關鍵激素，它們的_____、_____等都會影響植物細胞的發育方向；生長素細胞分裂素細胞分裂脫分化再分化濃度比例全能性②在一定的激素和營養等條件的誘導下，已經分化的細胞可以經過脫分化和再分化，形成胚狀體，長出芽和根，進而發育成完整的植株，細胞分裂素生長素

芽分化愈傷組織根分化生長素用量/細胞分裂素用量結果比值≈1比值＞1比值＜1促進根的分化促進芽的分化促進愈傷組織的形成一、植物組織培養技術（1）了解植物組織培養的基本原理（2）了解生長素和細胞分裂素的濃度、用量比例對菊花愈傷組織形成和分化的影響。（3）嘗試進行植物組織培養2、實驗目的：3.材料用具①外植體：幼嫩的菊花莖段（容易誘導形成愈傷組織）②體積分數為70%的酒精：對手、超凈工作臺、外植體進行消毒③質量分數為5%左右的次氯酸鈉溶液：對外植體進行消毒④無菌水：清洗外植體⑤培養基（P116--參見本書附錄1）包括無機營養成分（水和無機鹽）、有機營養成分（蔗糖、氨基酸、維生素等）、特定濃度和比例的激素（主要是生長素和細胞分裂素）。蔗糖的作用：提供營養滅菌方法為：濕熱滅菌法維持培養基的滲透壓固體培養基一、植物組織培養技術一、植物組織培養技術4.實驗步驟：①外植體的消毒用酒精擦拭雙手和超凈工作臺臺面。材料：幼嫩的菊花莖段

流水沖洗→酒精消毒30s→立即用無菌水清洗2～3次→次氯酸鈉溶液處理30min→立即用無菌水清洗2～3次。②外植體的切段將消過毒的外植體置于無菌的培養皿中→用無菌濾紙吸去表面的水分→用解剖刀將外植體切成0.5～1cm長的小段。目的：防止雜菌生長。雜菌會與培養物競爭營養；雜菌產生有害物質危害培養物。一、植物組織培養技術4.實驗步驟：③接種外植體

在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3～1/2插入誘導愈傷組織的培養基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養瓶上作好標記?！咀⒁狻拷臃N時注意外植體的方向，不要倒插！將“形態學上端”朝上，下端朝下④誘導愈傷組織（脫分化）將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養瓶置于18～22℃的培養箱中培養。在培養過程中，定期觀察和記錄愈傷組織的生長情況。培養條件：①激素比例1：1；②一般不需要光照；③溫度18---22℃。

有光時，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。一、植物組織培養技術4.實驗步驟：⑤誘導生芽生根（再分化）

培養15～20d后，將生長良好的愈傷組織轉接到誘導生芽的培養基上培養。長出芽后，再將其轉接到誘導生根的培養基上，進一步誘導形成試管苗?！咀⒁狻空T導順序：先誘導生芽，再誘導生根！該過程每日需要給予適當時間和強度的光照?、抟圃砸圃郧跋却蜷_封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養箱內生長幾日。用流水清洗掉根部的培養基后，將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環境中，待其長壯后再移栽入土。每天觀察并記錄幼苗的生長情況，適時澆水、施肥，直至開花。4.實驗結果分析與評價（1）接種3～4d后，檢查外植體的生長情況，統計有多少外植體被污染，有多少能正常生長，試分析它們被污染的原因。培養基、接種工具滅菌不徹底；外植體消毒不徹底；操作過程不符合無菌操作要求等。（2）從剛接種的外植體到長出愈傷組織需經歷多少天？2周左右（3）你培育的幼苗移栽到露地后，能夠正常生長嗎？生根苗移栽技術的關鍵是既要充分清洗根系表面的培養基，又不能傷及根系。一般使用無土栽培的辦法。培養基質要提前消毒，可以向培養基質噴酒質量分數為5%的高錳酸鉀，并用塑料薄膜覆蓋12h。掀開塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的組培苗要在溫室過渡幾天，待其長壯后再移植到大田或盆中?？梢栽谡n后統計移栽的成活率，看看移栽是否合格。一、植物組織培養技術脫分化與再分化的比較名稱脫分化再分化過程外植體→愈傷組織愈傷組織→胚狀體(長出芽和根)形成體特點排列疏松、無規則、高度液泡化的薄壁細胞團塊有根和芽涉及的細胞活動細胞增殖細胞增殖、細胞分化條件

離體、適宜的營養生長素/細胞分裂素比例適中比例高時,誘導根的形成;比例低時,誘導芽的形成光照不需要需要歸納總結例1[2022·浙江6月選考]下列關于菊花組織培養的敘述,正確的是(

)A.用自然生長的莖進行組培須用適宜濃度的乙醇和次氯酸鈉的混合液消毒B.培養瓶用專用封口膜封口可防止外界雜菌侵入并阻止瓶內外的氣體交換C.組培苗鍛煉時采用蛭石作為栽培基質的原因是蛭石帶菌量低且營養豐富D.不帶葉片的菊花莖切段可以通過器官發生的途徑形成完整的菊花植株D練習題[解析]對外植體進行消毒時,先用乙醇消毒,然后用無菌水清洗,再用次氯酸鈉溶液處理,最后用無菌水多次清洗,A錯誤;培養瓶用專用封口膜封口的目的是防止外界雜菌污染,并不影響氣體交換,B錯誤;組培苗鍛煉時采用蛭石作為栽培基質的原因是蛭石比較松軟,保水性也較好,有利于幼苗根系的發育,C錯誤;不帶葉片的菊花莖切段可通過脫分化和再分化形成芽和根的途徑形成完整的菊花植株,D正確。二、植物體細胞雜交技術利用傳統有性雜交方法能實現嗎？為什么？不能。因為兩種生物之間存在著天然的生殖隔離植物體細胞雜交技術20世紀60年代，科學家嘗試將番茄和馬鈴薯雜交，希望培育出一種地上結番茄、地下長馬鈴薯的超級作物。你有什么好妙招？

于是，這些科學家試圖用這兩種植物的體細胞進行雜交，來實現設想。馬鈴薯番茄二、植物體細胞雜交技術1.理論（1）兩個來自不同植物的體細胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？應該怎么處理？去細胞壁①去壁原因：

。②方法：

。原因原理細胞壁阻礙著細胞間的雜交（阻礙了原生質體間的融合）酶解法纖維素酶和果膠酶植物細胞的細胞壁主要由纖維素和果膠構成酶的專一性使溶液具有一定的滲透壓，防止原生質體吸水過多而漲破，保持原生質體正常。等滲溶液原生質體細胞壁細胞膜細胞質液泡細胞核纖維素酶和果膠酶的酶溶液中一般加入一定濃度的無機鹽離子和甘露醇，試分析原因？二、植物體細胞雜交技術1.理論實現原生質體融合可以采用哪些技術手段？方法：物理方法：電融合法、離心法

化學方法：聚乙二醇（PEG）融合法、

高Ca2+-高pH融合法理論基礎：細胞膜具有流動性

融合的原生質體重新產生細胞壁，形成雜種細胞。驗證再生出新壁的實驗：質壁分離和質壁分離復原實驗（3）細胞融合完成的標志：去壁融合原生質體融合的原生質體雜種細胞再生壁可能出現的融合結果：（只考慮兩兩融合時）A番茄B馬鈴薯因此要對融合后的原生質體進行篩選。細胞壁細胞膜細胞質液泡細胞核

指的是脫去細胞壁的細胞。動物細胞也可看做是原生質體。原生質體成熟植物細胞的細胞膜、液泡膜和介于這兩層膜之間的細胞質。原生質層【注意】質壁分離的“質”指的是原生質層A為2a=20

B為2b=30504

雜種細胞染色體數為？

雜種細胞染色體組數為？

從雜種植株的染色體組成上看屬于何種變異？遺傳物質來自兩個親本，具有雙親的遺傳性狀。染色體數目增加，屬于染色體數目的變異辨析：原生質層和原生質體兩親本染色體數之和兩親本染色體組數之和

若A細胞具有2x條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb。B細胞含有2y條染色體，2個染色體組，基因型為ccDd，則通過植物體細胞雜交技術獲得的新植株的染色體條數：

；染色體組數：

；屬于_________倍體植株;基因型：____________；屬于可遺傳變異類型中的________________。2x＋2y4個AabbccDd染色體數目變異

思考：(異源)四通過植物體細胞雜交技術得到的雜種植株，理論上——，原因是：可育的雜種植株含有兩整套遺傳物質，減數分裂時同源染色體能正常聯會，形成正常配子。二、植物體細胞雜交技術①①

②③④⑤⑥植物體細胞雜交技術雜種細胞去除細胞壁去除細胞壁誘導融合脫分化再分化移栽植物組織培養原生質體融合（植物細胞的全能性）（細胞膜的流動性）植物體細胞雜交技術成功的標志：獲得雜種植株再生出細胞壁1.概念：指將不同來源的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術。4.兩個標志（1）植物細胞融合完成的標志：再生出新的細胞壁（2）植物體細胞雜交完成的標志：培育成新植物體5.意義：打破生殖隔離，實現遠緣雜交育種，培育植物新品種2.融合實例:3.原理：細胞膜的流動性、植物細胞的全能性二、植物體細胞雜交技術1、植物組織培養技術2、植物體細胞雜交技術植物細胞工程的基本技術植物組織培養植物體細胞雜交技術所屬范疇原理步驟意義聯系無性繁殖細胞全能性①脫分化②再分化保持優良性狀，繁殖速度快植物體細胞雜交技術應用了植物組織培養技術克服不同種生物遠緣雜交的障礙①去除細胞壁②融合形成雜種細胞③組織培養細胞膜的流動性、細胞全能性染色體變異、基因重組植物組織培養vs植物體細胞雜交練習與應用一、概念檢測1.下圖是利用甲、乙兩種植物的各自優勢，通過植物細胞工程技術培育

高產、耐鹽的雜種植株的實驗流程圖。下列相關敘述錯誤的是（）A.進行a處理時能用胰蛋白酶B.b是誘導融合后得到的雜種細胞C.c是培養后得到的具有耐鹽性狀的幼芽D.進行d選擇時要將植株種在高鹽環境中√2.科學家在制備原生質體時，有時使用蝸牛消化道提取液來降解植物細

胞的細胞壁。據此分析，蝸牛消化道提取液中可能含有什么成分?纖維素酶和果膠酶主要原因是∶生物體內基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調控、相互影響的。所以"番茄—馬鈴薯"雜種植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質，但這些遺傳物質的表達相互干擾，它們不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質一樣有序表達，雜種植株自然就不能地上結番茄、地下長馬鈴薯了。"番茄—馬鈴薯"雜種植株沒有如科學家所想象的那樣，地上結番茄，地下長馬鈴薯，這是為什么?拓展應用概念植物細胞融合去細胞壁過程變異類型植物組織培養再生成細胞壁原理原理過程花藥離體培養細胞全能性操作步驟脫分化再分化外植體根、芽、胚狀體愈傷組織外植體消毒接種切塊形成愈傷組織誘導生芽生根植物體細胞雜交植物組織培養植物細胞工程優缺點歸納總結誘導原生質體融合細胞全能性和細胞膜的流動性染色體數目變異第2章細胞工程第1節植物細胞工程二、植物細胞工程的應用1.快速繁殖20世紀60年代，荷蘭科學家成功地利用植物組織培養技術來培育蘭花。目前，荷蘭的蘭花生產已發展成舉世聞名的蘭花產業。（1）概念:用于快速繁殖優良品種的植物組織培養技術，稱為快速繁殖技術，也叫微型繁殖技術。我國組織培養技術也已經廣泛應用于蘭花種苗的規?；敝?，使得名貴蘭花的價格大幅下降，普通百姓也能購買和觀賞。外植體脫分化愈傷組織再分化芽、根試管苗植株移栽（2）過程:一、植物繁殖的新途徑(3)優點：①高效、快速地實現種苗的大量繁殖；②無性繁殖，保持優良品種的遺傳特性；③可實現產業化生產注意說明

①快速繁殖實際上是一種無性繁殖。其細胞分裂方式是有絲分裂，親、子代細胞DNA相同，所以可以保持親代優良的遺傳特性。②快速繁殖的培養基中需加入細胞生命活動所需的水、礦質元素、小分子有機物以及植物激素等，培養基必須進行滅菌處理，操作過程必須在無菌條件下進行。一、植物繁殖的新途徑1.快速繁殖

一些優良的觀賞植物、經濟林木、無性繁殖作物和瀕危植物等都實現了利用快速繁殖技術來提供苗木。甘蔗、桉樹和鐵皮石斛等試管苗的產生已形成一定規模。(4）實例：鐵皮石斛一、植物繁殖的新途徑1.快速繁殖2.作物脫毒馬鈴薯（1)作物脫毒的原因草莓香蕉感染的病毒很容易傳給后代無性繁殖病毒在作物體內積累作物產量降低品質變差

馬鈴薯、草莓和香蕉等通常是用無性繁殖的方式進行繁殖的，它們感染的病毒很容易傳給后代。病毒在作物體內逐年積累，導致作物產量降低、品質變差。一、植物繁殖的新途徑（2）脫毒方法：取材：植物頂端分生區附近（如莖尖、芽尖、根尖）

（病毒極少，甚至無毒）(植物組織培養)脫毒苗注：脫毒苗≠抗毒苗。與快速繁殖相比較，二者無本質區別，只是取材部位不同。通過組織培養技術獲得的脫毒苗是否具有抗病毒能力？抗毒苗：基因工程范疇抗病基因導入植物細胞植物組織培養完整植株2.作物脫毒一、植物繁殖的新途徑馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等。莖尖脫分化愈傷組織再分化芽、根試管苗脫毒苗移栽（3）脫毒過程：（4）原理：植物組織培養（全能性）（5）優點：提高農作物的產量和品質；獲得高產優質的脫毒植株。（6）實例：與微型繁殖相比，二者無本質區別，只是取材部位不同。2.作物脫毒一、植物繁殖的新途徑二、作物新品種的培育1.單倍體育種（1）單倍體：

由生殖細胞直接發育而來，無論體細胞中含有幾個染色體組一律稱為單倍體。由配子（如卵細胞、花粉等）直接發育而成的個體。（2）單倍體育種原理：植物細胞的全能性、染色體（數目）變異。DDttDtDdTtDDtt自交選擇親本有性雜交F1代花藥離體培養單倍體植株正常植物花藥愈傷組織單倍體幼苗脫分化再分化染色體加倍秋水仙素處理純合二倍體單倍體育種aaBB×AAbb第一年AaBb第二年ABAbaBab減數分裂花藥（花粉）離體培養ABAbaBab人工誘導染色體加倍AABBAAbbaaBBaabb雜交育種aaBBAAbb×AaBb第一年第二年自交A_B_淘汰第三-六年連續自交多代穩定遺傳性狀分離AA

BB淘汰二、作物新品種的培育1.單倍體育種（3）單倍體育種與雜交育種的比較二、作物新品種的培育1.單倍體育種(4)優點:①極大地縮短育種年限，節約大量人力和無力；②后代大是純合子，能穩定遺傳;③可作為進行體細胞誘變育種和研究遺傳突變的理想材料。為什么？

大多數單倍體植株的細胞中只含一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現。(4)實例：我國科學家在1974年成功培育出世界上第一個單倍體作物新品種——單育1號煙草。我國科學家把單倍體育種與常規育種結合起來，育成水稻、玉米、油菜、甘藍和甜椒等作物的新品種。二、作物新品種的培育1.單倍體育種二、作物新品種的培育2.突變體的利用（2）過程在植物組織培養過程中，由于培養細胞一直處于不斷增殖的狀態，因此它們容易受到培養條件和誘變因素(如射線、化學物質等)的影響而產生突變突變包括

基因突變和染色體變異外植體愈傷組織試管苗脫分化再分化植株誘變突變體篩選有用的突變體（1）原理（3）原理基因突變和植物細胞的全能性。二、作物新品種的培育2.突變體的利用（5）實例：已篩選出抗病、抗鹽、高產以及蛋白質含量高的突變體，抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草等。（4）優點：提高變異的頻率，加速育種進程；大幅度地改良某些性狀。

缺點：由于突變的不定向和低頻性，有利性狀比較少，需要大量處理實驗材料。白三葉草抗除草劑的白三葉草抗花葉病毒的甘蔗抗鹽堿的野生煙草三、細胞產物的工廠化生產1.植物代謝產物

生物生長生存所必需的代謝活動，如糖類、脂質、蛋白質、核酸等植物代謝會產生一些一般認為不是植物基本的生命活動所必需的產物①初生代謝物：②次生代謝物：本質：一類小分子有機化合物（如酚類、萜類和含氮化合物等）用途：在植物抗病、抗蟲等方面發揮作用，也是很多藥物、香料和色素等的重要來源。應用多、產量低、破壞植物資源，有些產物不能或難以通過化學合成途徑得到相關信息出生代謝：生物生長生存所必需的代謝活動，一直進行著。如糖類、脂質、蛋白質、核酸等。次生代謝：在特定的組織或器官中，并在一定的環境和時間條件下才進行。三、細胞產物的工廠化生產2、細胞產物的工廠化生產

利用植物細胞培養來獲得目標產物，這個過程就是細胞產物的工廠化生產。①概念在離體條件下對單個植物細胞或細胞團進行培養使其增殖的技術②方法植物細胞培養③過程:外植體愈傷組織脫分化細胞懸液培養、提取、破碎分散開去壁細胞產物（液體培養基）④結果：只培養到愈傷組織階段該過程不能體現植物細胞的全能性三、細胞產物的工廠化生產2、細胞產物的工廠化生產⑤優點：不占用耕地，幾乎不受季節、天氣等的限制，因此對于社會、經濟、環境保護具有重要意義⑥實例：紫草寧、紫杉醇、人參皂苷的植物細胞工程產品。

紫草寧——具有抗菌、消炎和抗腫瘤等活性

紫杉醇——具有高抗癌活性，已被用于乳腺癌等癌癥的治療人參→人參皂苷紫草→紫草寧紅豆杉→紫杉醇當堂小結到社會中去市場上有一種叫作“手指植物“的工藝品受到很多人的歡迎這些“手指植物”通常培育在裝有彩色固體培養基的小玻璃瓶中，只要保證充足的光照和適宜的溫度，不需要額外補充水分或營養物質，它們就能在玻璃瓶中生長三四個月之久學習了本節課之后，你也可以嘗試制作“手指植物”。如果有商店正在出售這種植物，你還可以做個市場調查，了解它們的銷售情況和經濟效益，分析它們為什么受歡迎，并寫出調查報告。手指植物的制作方法用到了植物組織培養技術。在制作過程中，一定要注意做好滅菌和消毒工作，為了防止污染，可在培養基中加入一定量的抑菌劑。另外，還可以根據個人喜好，在培養基中加人適量的色素或者熒光劑，使“手指植物”更具有觀賞價值。比較項目植物組織培養植物細胞培養目的

原理

過程應用植物細胞的全能性細胞增殖獲得植物體獲得細胞產物快速繁殖、作物脫毒、單倍體育種等細胞產物的工廠化生產，如紫草寧、人參皂苷、紫杉醇等歸納總結一、概念檢測1.運用植物細胞工程技術可以培育單倍體植株和進行細胞產物的工廠化生產。判斷下列相關表述是否正確。（1）用花藥培養得到單倍體植株需要用到植物組織培養技術。（

）（2）細胞產物的工廠化生產主要是利用促進細胞生長的培養條件，提高了單個細胞中次生代謝物的含量。（）2.生產中培育香蕉脫毒苗常用的方法是（）

A.人工誘導基因突變B.選擇優良品種進行雜交

C.進行遠緣植物體細胞雜交D.取莖尖分生組織進行組織培養√×D練習與應用（P42）1.紫色非甜玉米（基因型為AASuSu）和白色甜玉米（基因型為aasusu）雜交（Su和su代表一對等位基因）,得到的F1（AaSusu）再進行自交，F2會有紫色甜玉米的表型產生。如果運用常規育種方法，應該如何篩選出純合的紫色甜玉米？如果利用花藥培養的技術，又應該怎樣做呢？請你設計相關實驗的思路?！敬鸢浮縁2中的紫色甜玉米的基因型可能為Aasusu或Aasusu。如果運用常規育種方法，將F2中的紫色甜玉米與白色甜玉米(aasusu)進行測交，可以選擇出基因型為AASUSU的純種紫色甜玉米。但這種方法比較煩瑣，耗時也較長，需要至少三年的選種和育種時間。其實在F1產生的花粉中就可能有Asu的組合，如果利用花藥培養的技術獲得單倍體植株，再經過誘導染色體加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的純合體。這種方法可以大大縮短育種周期。二、拓展應用2.甜葉菊是一種菊科植物，植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右，而它的熱量卻很低，所以它逐漸成為一些用糖行業歡迎的新糖源。甜葉菊的種子小，發芽率低，種子繁殖遺傳性狀不穩定；而扦插植株的根系弱，且需要原始材料多，這些都會限制甜葉菊的生產。假如你是某甜葉菊生產公司的項目負責人，該公司當前運行狀況良好，但一直未能解決種子發芽率低的問題，為了提高公司的甜葉菊繁育效率，你應該如何作出決策，并請說出理由?！咎崾尽糠e極探索其他的繁育途徑。例如，研究如何利用植物組織培養技術繁育甜葉菊，研究內容涉及植物組織培養材料的選擇，培養基配方的優化，提高試管苗移栽成活率的方法等，最終目的是建立一套利用植物組織培養技術繁育甜葉菊的標準技術體系，實現甜葉菊種苗的產業化生產。概念植物細胞融合去細胞壁過程變異類型植物組織培養再生成細胞壁原理原理過程花藥離體培養細胞全能性操作步驟脫分化再分化外植體根、芽、胚狀體愈傷組織外植體消毒接種切塊形成愈傷組織誘導生芽生根植物體細胞雜交植物組織培養植物細胞工程優缺點歸納總結誘導原生質體融合細胞全能性和細胞膜的流動性染色體數目變異歸納總結(1)微型繁殖技術利用了植物細胞的全能性。 (

)(2)以莖尖為材料利用植物組織培養技術可獲得具有抗病毒特性的新品種。(

)(3)體細胞誘變育種獲得的都是具有優良性狀的新品種。 (

)(4)單倍體育種是通過花藥離體培養直接形成新品種的過程。 (

)(5)單倍體育種獲得的個體都是純合子。 (

)(6)植物細胞內的蛋白質是次生代謝物。 (

)√××[解析]以莖尖為材料利用植物組織培養技術可獲得脫毒植株[解析]體細胞誘變育種的原理是基因突變,獲得的不都是具有優良性狀的新品種。[解析]單倍體育種是通過花藥離體培養形成單倍體植株,再誘導其染色體數目加倍形成新品種的過程?！?.正誤辨析×如親本基因型為AAaa的個體,經單倍體育種獲得的個體可能出現基因型為AAaa的雜合子?！羀解析]植物細胞內的蛋白質是初生代謝物,而不是次生代謝物。D[解析]植物組織培養通常選用分生區細胞,A錯誤;產生花粉的過程中會發生基因分離,不能保持結球生菜的優良遺傳性狀,應該選用體細胞進行培養來保持結球生菜的優良遺傳性狀,B錯誤;在誘導生根時,應提高培養基中生長素的比例和用量,C錯誤;植物組織培養時需使用酒精和次氯酸鈉溶液對外植體進行消毒處理,D正確。3.[2023·吉林東北師大附中期中]某科研小組擬培育一種名貴菊花的脫毒苗,下列相關敘述錯誤的是 (

)A.植物頂端分生區附近分裂旺盛且病毒少,適合作為外植體B.應將外植體全部插入培養基中,但要注意插入方向C.外植體培養成試管苗過程中需要更換培養基D.試管苗移植前需要用流水清洗掉根部的培養基B[解析]植物的分生區細胞的全能性相對較高,病毒極少或不含病毒,故適合作為外植體,A正確;應將外植體部分插入培養基中,且需考慮莖段或根段的插入方向,B錯誤;在植物組織培養過程中,需要在不同時期,根據培養對象的需求添加或減少一些物質,尤其是植物激素的比例,故植物組織培養得到試管苗的過程