第2章 细胞工程-【知识手册】高二生物必背知识清单（沪科2020版选择性必修3）

第2章 细胞工程 一、利用植物细胞工程培育新植株 细胞工程 1.定义：以细胞生物学和分子生物学为基础，结合现代工程技术手段，在细胞或亚细胞水平、组织水平上进行设计与操作，是构建优良细胞、组织、器官以及生物体的综合性生物工程。 2.分类： 植物细胞工程：植物组织培养技术、植物细胞培养、植物体细胞杂交技术 动物细胞工程：动物细胞培养技术、动物细胞融合技术、核移植技术、干细胞技术 1.植物组织培养技术可将离体器官、组织或细胞再生为完整植株 1、细胞的全能性 ①定义：离体的植物细胞在合适的条件下能够发育成为完整的植株。 ②物质基础：细胞中具有本生物的全套遗传信息。 ③表达条件：含有全套遗传信息的活细胞；处于离体状态；提供适宜的营养和环境条件。 ④全能性大小：分化程度越高，全能性越低 2、 植物组织培养 ①定义：将离体的植物细胞、组织或器官（外植体）在适宜的培养条件下经脱分化形成愈伤组织，然后经过再分化，形成芽、根并最终发育成完整植株，这一过程称为植物组织培养。 ②原理：植物细胞的全能性 ③条件：离体、适宜的营养物质、植物激素、无菌、温度、湿度、光照、氧气。 ④相关概念 脱分化 在一定条件下，分化后的细胞重新获得类似于胚胎细胞一样的分裂和分化能力的过程。 愈伤组织 脱分化后的细胞经过细胞分裂，会形成无组织结构的、松散的细胞团。 再分化 愈伤组织在一定条件下可以重新分化为各种类型的细胞，并进一步发育成完整的植株。 影响脱分化和再分化俩步骤的原因：多种内部因素和外部因素 ⑤过程： a.取材与消毒：取离体的植物器官、组织或细胞进行消毒 b.接种：将外植体插入MS培养基中（不要倒插）。 c.培养：外植体（记得消毒） ↓脱分化 愈伤组织 ↓再分化（需光，利于叶绿素合成） 芽、根 ↓ 植物体 d.移栽：先炼苗，再移栽。 影响脱分化和再分化俩步骤的原因：多种内部因素（如植物遗传性状和生理状况等）和外部因素（如营养和环境条件等） 生长素和细胞分裂素的浓度比对愈伤组织的生长和分化产生不同的影响。 ⑥植物激素的浓度控制：（使用顺序） 生长素的浓度＞细胞分裂素，有利于诱导植物根的生成； 生长素的浓度＜细胞分裂素，有利于诱导植物芽的生成； 生长素的浓度≈细胞分裂素且都较高时，（外植体脱分化形成愈伤组织）有利于愈伤组织的形成。 1.1月季的快速繁殖 1.选材与消毒 选取枝条中具腋芽的月季嫩茎作为外植体。将外植体用自来水冲洗干净，分装到烧杯中，然后放在超净工作台上。加入75%酒精，预消毒0.5~1min；弃酒精，加入9%~10%的次氯酸钙，消毒10min ；弃次氯酸钙溶液，加入无菌水清洗4~5次，用无菌滤纸吸尽多余水分备用。（防杂菌污染） 2.接种 将外植体剪成1~2cm带腋芽的茎段，用镊子夹取、插入MS培养基中（插入时应注意方向，不要倒插）。每瓶接种6~8块外植体。接种后，用封口膜重新将培养瓶封口。 3.培养 （1）诱导芽分化：待外植体长出腋芽后，将其转至芽分化培养基（MS培养基+2.0 mg/L6-BA + 0.02 mg/LNAA）,诱导芽分化，置于培养间培养（光周期12 h光照∶12 h黑暗，20 ℃，湿度85%以上）。每周更换培养基，约5~6周后，形成许多丛生芽。 （2）诱导生根：将上述丛生芽接种于生根培养基（1/2MS 培养基＋0.05 mg/L NAA）上，置于培养间培养（培养条件同上）。每周更换培养基，约3周后长出数条根，形成幼苗。 4.移栽 幼苗出瓶前炼苗（即采取放风、降温、适当控水等措施对幼苗进行锻炼，先打开盖练一练）2~3 天。出瓶后洗去黏附的培养基，栽植至营养土中，置于温度20℃、湿度85%以上、适当遮阴且通风的环境中种植，定期用0.1%的多菌灵喷雾保苗。 3.植物组织培养的应用： ①植物快速繁殖：将优良植株的茎尖或叶片等器官进行离体培养，在短时间内可以获得大量遗传性状一致的植株，这种技术称为植物快速繁殖技术。 优点：a.因为是无性繁殖技术，可以保持优良品种的遗传特性。 b.使用材料少（几个细胞就可以了），培养周期短，繁殖率高，便于自动化管理。 ②植物脱毒：利用植物组织培养技术还可以进行植物脱毒（即降低或去除病毒对植株的感染）。 材料选取：植物顶端分生区附近（如茎尖） 绝大多数的病毒是通过植物体内的维管组织（动物体内血管的作用）传播的，而位于种子植物胚珠中央的珠心组织与周围其他组织没有维管联系，因此通过珠心组织培养可以获得无毒植株。此外，通过离体培养分裂旺盛的茎尖也可以脱除植物病毒。 ③单倍体育种：将植物组织培养技术用于花药或花粉的离体培养，可以实现单倍体育种。 过程：花药(或花粉)单倍体植株纯合二倍体植株优良品种。 优点：明显缩短育种年限，后代稳定遗传，都是纯合体。 ④生产次生代谢产物（是一类细胞生命活动非必需的