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第 51 讲 植物细胞工程
1.细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过_________、
_________或_________水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性
的生物工程。
2.细胞的全能性
（1）概念：细胞的全能性是指_____________________________________________________________________。
例.下列实例能体现体细胞具有全能性的是（ ）
A.玉米种子萌发长成新植株 B.骨髓造血干细胞形成各种血细胞
C.小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株 D.胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株
（2）细胞具有全能性的原因是_____________________________________________________________________。
（3）在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，这是因为____________________________
____________________________________________。
（4）一般情况下，细胞的分化程度越高，分裂能力越_____，全能性越_____。
（特例：生殖细胞的分化程度高，全能性也高）
（5）让细胞表现出全能性的方法：植物组织培养
3.植物组织培养技术
（1）概念：植物组织培养是指_____________________________________________________________________
________________________________________________________________的技术。
（2）原理：___________________________________。
（3）过程
接种外植体 脱分化 诱导________ 再分化 诱导生 再分化 诱导生 移栽成活
___ ___
①名词解释
外植体：____________________________________________________________________________________。
愈伤组织：__________________________________________________________________________________。
脱分化：____________________________________________________________________________________。
再分化：____________________________________________________________________________________。
②植物组织培养常用_____培养基，营养主要包括大量元素、微量元素、有机物和植物激素。
Ⅰ.培养基中添加蔗糖而不是葡萄糖，蔗糖的作用是_______________________________________________。
Ⅱ.植物激素中__________和_______________是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们的______、
______等都会影响植物细胞的发育方向。将愈伤组织接种到_______________的培养基上，就可以诱导
其再分化成__________，长出芽和根，进而发育成完整的植株。
生长素/细胞分裂素 植物细胞的发育方向高 有利于_____的分化、抑制______的形成
低 有利于_____的分化、抑制______的形成
适中 促进____________的生长
（实际添加的是BA和NAA。苄基腺嘌呤BA，是___________类似物；萘乙酸NAA，是________类似
物）
Ⅲ.按物理性质划分，MS培养基属于_______培养基。
③外植体选择植物体的幼嫩部分（如嫩叶、茎尖等）更容易成功，原因是______________________________
______________________________________________________________________。
④从生殖方式看，植物组织培养属于_________生殖（因此变异性小，能保持母体的优良性状，繁殖速度快、
可用于大规模生产提高经济效益）。
（4）探究实践：菊花的组织培养
①实验步骤：
Ⅰ.外植体消毒：用_____擦拭双手和超净工作台台面。将流水充分冲洗后的外植体用___________消毒30s，
然后立即用无菌水清洗2-3次；再用_______溶液处理30min后，立即用无菌水清洗2-3次。
Ⅱ.接种：将外植体置于无菌的培养皿中，用无菌滤纸吸去表面的水分。用解剖刀将外植体切成 0.5-1cm长
的小段。在____________旁，将外植体的1/3 -1/2插入诱导____________的培养基中。用封口膜
或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上做好标记。
Ⅲ.培养：将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18-22℃的培养箱中培养。在培养过程中，定期
观察和记录愈伤组织的生长情况。培养 15-20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导______的
培养基上。长出____后，再将其转接到诱导______的培养基上，进一步诱导形成_________。
Ⅳ.移栽：移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日（炼苗）。用流水清洗掉根部的培养
基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。
Ⅴ.栽培：移栽入土后，每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。
②注意：
Ⅰ.实验中使用的培养基和所有的器械都要_______。接种操作必须在___________________进行，并且每次
使用后的器械都要_______。外植体不能灭菌，只能消毒。（在植物组织培养的过程中，必须遵守无菌
操作，原因是培养物一旦受到微生物的污染，这些微生物会和外植体争夺培养基中的营养物质，并且产
生大量对外植体有害的物质，导致外植体死亡。）
Ⅱ.接种时注意外植体的方向，不要倒插。
Ⅲ.诱导愈伤组织（脱分化）期间一般________光照，在后续的培养过程（再分化）中，每日________给予
适当时间和强度的光照。
4.植物体细胞杂交技术
（1）概念：植物体细胞杂交是指____________________________________________________________________________________________________________________________________的技术。
（2）过程
①在进行体细胞杂交之前，必须先利用__________酶和__________酶去除__________，获得__________。
原生质体：是植物或微生物细胞去掉细胞壁以后的内含物，由细胞膜所包围，是具有生活力的裸露细胞。
动物细胞可以视为就是原生质体。
原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。
②原生质体间的融合，这必须要借助一定的技术手段才能实现。人工诱导原生质体融合的方法基本可以分为
两大类——物理法和化学法。物理法包括_______法、_______法等；化学法包括_____________________
法、_________________________法等。
注意：Ⅰ.融合完成后，会形成_____种融合的细胞，同时还有未融合的细胞，因此融合完成后还需要对杂
种细胞进行______。
Ⅱ.原生质体应置于等渗溶液中。
Ⅲ.动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同。诱导动物细胞融合的常用方法有_______法、
_______法和______________法等。
③原生质体融合成功的标志是__________________________，与之直接有关的细胞器是_____________。
④该过程表示___________。
⑤该过程表示___________。
（3）植物体细胞杂交技术分为两个阶段：第一阶段植物体细胞融合的原理是____________________________；
第二阶段植物组织培养的原理是______________________________。
（4）意义（优点）：在______________，___________________，_________________等方面展示出独特的优势。
（5）局限性：目前有许多理论和技术未解决，还不能让杂种植物按照人们的需要表现出双亲的性状。
（6）实例：白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草、多种柑橘属不同种间的杂种植株。
（7）二倍体番茄和二倍体马铃薯体细胞杂交得到的“番茄—马铃薯”有____个染色体组，是__________倍体。
杂种植株的遗传物质来自两个亲本，具有双亲的遗传性状，其变异类型属于________________。
5.植物细胞工程的应用
（1）植物繁殖的新途径——快速繁殖
①使用的技术：用于快速繁殖优良品种的_________________技术，被人们形象地称为植物的快速繁殖技术
也叫作微型繁殖技术。②原理：_______________________。
③优点：Ⅰ.__________________________________________；Ⅱ. __________________________________。
④特点：使用材料少，培养周期短，繁殖率高，适合自动化管理，有利于进行工厂化生产。
⑤实例：一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等都实现了利用快速繁殖技术来提供苗
木。甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模。
（2）植物繁殖的新途径——作物脱毒
①使用的技术：________________技术
②材料的选取：____________________________________，原因是___________________________________。
③优点：脱毒作物的产量和品质均有所提高。
④注意：作物脱毒并不能改变作物的抗病毒能力。
（3）作物新品种的培育——单倍体育种
①过程：
离体培养 诱导染色
花药（花粉） ________幼苗 纯合植株
体加倍
②原理：______________________、_____________________。
③优点：______________________________________________________。
（4）作物新品种的培育——突变体的利用
①过程：
诱变处理
脱分化 再分化 筛选培育
外植体 愈伤组织 突变体 新品种
②原理：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖（增殖方式是_______________）的状
态，因此它们容易受到培养 条件 和诱变因素的影响而产生 突变（变异 类型 包括
____________________）。
③优点：产生新基因，大幅度改良某些性状。
（5）细胞产物的工厂化生产
①名词辨析
初生代谢：______生物生长和生存所必需的代谢活动，因此在整个生命过程中它一直进行着。
次生代谢：______生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。
初生代谢物：包括有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。
次生代谢物：是一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等），在植物抗病、抗虫等方面发挥
作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。（植物细胞的次生代谢物含量很低，从植
物组织提取会大量破坏植物资源，有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到）
②使用的技术：________________技术，它是指___________________________________________________。
它不占用耕地，几乎不受季节、天气等限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。③过程：
脱分化 再分化
外植体 愈伤组织 植株
从愈伤组织 从植株体细胞
内提取产物 内提取产物
④注意：若是从愈伤组织中提取细胞产物，此过程并不能体现植物细胞的全能性。
细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞分裂的培养条件，增加细胞数量，提高次生代谢物的含
量，但不能提高单个细胞中次生代谢物的含量。
⑤优点：生产速度快
⑥实例：人参、三七、紫草和红豆杉的细胞产物都已实现了工厂化生成。
⑦紫草宁 是从紫草细胞中提取的一种药物和色素，具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。
紫杉醇 存在于红豆杉属植物体内，具有高抗癌活性，现在已被广泛用于乳腺癌等癌症的治疗。
