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高中生物专题2 2.1.1《植物细胞工程的基本技术》(选修3)

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课程内容:
《植物细胞工程的基本技术》
    无论是绚丽多姿的花草,还是碧绿参天的大树,大多都是通过种子播种或枝条扦插实现繁殖的。其实在一定的条件下,利用它们的一片叶子、一瓣花瓣,甚至一粒花粉,同样可以得到大量的幼小植株。图2-1就是科学家利用菊花的花瓣培养出的菊花。那么,植物的花瓣是怎样长成一株完整植株的呢?
    植物的花瓣属于高度分化的组织,利用它来培育出新的植株,首先要通过细胞的脱分化过程,培养出愈伤组织,然后再从愈伤组织分化形成小植株。这里所说的细胞脱分化就是让已经分化的细胞,经过诱导后,失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。在植物中,一些分化的细胞,经过激素的诱导,可以脱分化为具有分生能力的薄壁细胞,进而形成植物的愈伤组织。愈伤组织在一定的培养条件下,又可以再分化出幼根和芽,形成完整的小植株。
    为什么植物的一瓣花瓣就可以培育出完整的植株呢?我们知道,具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物体的潜能,也就是说,每个生物细胞都具有全能性的特点。因此,在理论上,生物的任何一个细胞都具有发育成完整植株的潜力。但是,在生物的生长发育过程中,细胞并不会表现出全能性,而是分化成各种组织和器官。这是因为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。
    植物组织培养技术
    要把某种植物的一块组织通过培养得到一株完整植株,应该如何操作呢?这就涉及到植物细胞工程中最基本的技术之一——植物组织培养。下面我们就通过 “胡萝卜的组织培养”实验来了解这一技术。
    通过上面的实验,我们可以总结出:植物组织培养就是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。
    植物体细胞杂交技术
    在20世纪60年代,一些科学家就尝试将番茄和马铃薯杂交,试图培育出一种地上长番茄、地下结马铃薯的“超级作物”。但是,不同的两种生物之间,存在着天然的生殖隔离,用传统的有性杂交方法不可能得到二者的杂种后代。经过长期的实验,科学家们采用体细胞杂交的方法,终于得到了“番茄-马铃薯”杂种植株。那么,科学家是怎样得到杂种植株的呢?
    我们知道,植物细胞外面有一层细胞壁,这曾细胞壁阻碍着细胞间的杂交。因此,在进行体细胞杂交之前,必须先利用纤维素酶和果胶酶去除这层细胞壁,获得具有活力的原生质体。杂交过程中的另一个关键环节,是原生质体间的融合。进行原生质体间的融合,必须要借助一定的技术手段进行人工诱导。人工诱导的方法基本可以分为两大类——物理法和化学法。物理法包括离心、振动、电激等;化学法一般是用聚乙二醇作为诱导剂来诱导细胞融合。
    通过上面的介绍,我们可以总结出:植物体细胞杂交就是将不同种的植物体细胞,在一定条件下融合成杂交细胞,并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
    虽然科学家们历尽艰辛,终于实现了两个物种间的杂交,可惜这株同时具有两个物种遗传物质的超级植物,并没有如科学家所想象的那样,地上长番茄、地下 结马铃薯。尽管如此,这项研究 还是在克服不同生物远缘杂交的障碍上,取得了巨大的突破。在此基础上,科学家们利用植物体细胞杂交技术 ,又相继培育出了烟草——海岛烟草、胡萝卜——羊角芹、白菜——甘蓝等种间或属间杂种,在生产上有较高的应用价值。例如,“白菜——甘蓝”同普通白菜相比,具有生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。
    

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李老师

女,中教中级职称

课堂上善于激发学生的情感,注重培养学生的兴趣。

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