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1、,专题2 细胞工程,1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆动物-克隆羊多利诞生于英国.,这样的生物技术属于何种生物工程？,细胞工程,细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。,什么叫细胞工程？包括哪两大领域？,细胞工程,所采用技术的理论基础,植物细胞工程,通常采用的技术手段,植物组织培养,植物体细胞杂交,植物细胞的全能性,2.1植物细胞工程,2.1.1植物细胞工程的基本技术,课标要求：,能力要求 1、理解和掌握植物组织培养的操作过程 内容要求 1、理解植物细胞的全能性 2、了解
2、植物细胞脱分化和再分化的结果 3、掌握植物组织培养的特点,利用菊花花瓣微型繁殖培养的菊花,、植物细胞的花瓣怎样长成一株完整植株？ 、为什么花瓣可以培养成完整的植株？ 3、什么是细胞的全能性？ 4、全能性的大小关系？ 5、体内细胞为什么不表现全能性？,任务：阅读教材第33第二段-34页第一段 时间：4分钟 问题：,花瓣属于高度分化的组织，利用它培育新植株，首先要通过细胞的脱分化过程，培养出愈伤组织，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。,、植物细胞的花瓣怎样长成一株完整植株？,强调几个概念：,愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，
3、形成一种高度液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织。,脱分化的实质和结果分别是什么？,实质是使细胞恢复分裂能力。 结果是形成愈伤组织。,脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。,植物细胞的脱分化：,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。又称去分化。,植物细胞的再分化：,2、为什么花瓣这样的离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？,植物细胞具有全能性。,3、什么是细胞的全能性？,2、原理：,生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。,3、大小：,细胞的全能性,植物细胞动物
4、细胞,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,1、概念：,5、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？ 6、已分化的细胞还有全能性吗？,4、表现全能性的条件有哪些？,在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。,分化的细胞遗传物质没变，仍有发育成完整个体的全套基因。,离体状态 有一定营养物质、激素和其他外界条件,1、有关全能性的表述中，不正确的是 A.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完 整个体，因此全能性最高 生物体内细胞由于分化全能性不能表达 卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能 性很高 植
5、物细胞离体培养在一定条件下能表现出 全能性,C,2.下列植物细胞全能性最高的是（ ） A.形成层细胞 B.韧皮部细胞 C.木质部细胞 D.叶肉细胞 3下列细胞全能性最高的是（ ） A植物的卵细胞 B植物的精子细胞 C被子植物的受精卵 D被子植物的的叶肉细胞,A,C,要把一块组织通过培养得到一株完整植株, 应该如何操作呢?,这就涉及植物细胞工程中最基本的技术之一,植物组织培养,、胡萝卜组织培养的实验原理？ 、具体的方法步骤是什么？ 3、完成P35讨论题。 4、总结出植物组织培养的概念？,任务：阅读教材第34实验-36页第一段 时间：5分钟 问题：,再分化,(愈伤组织),6,脱分化,植物组织培养技
6、术,实验：胡萝卜的组织培养P34,实验原理：,实验目的：略,材料用具：略,1.根、茎、叶细胞具有全能性，在一定的营养物质和激素等条件下，可脱分化形成愈伤组织。,2.将愈伤组织转接到含有不同激素（生长素和细胞分裂素）的培养基上，就可再分化成胚状体或丛芽，进而发育成植株。,实验步骤：,将胡萝卜根洗净、削皮、切段,消毒（超净工作台或接种箱）：,制备外植体：,选取有形成层的部位,（1）离体组织块的制备与消毒（制备外植体）,制备 外植体,酒精溶液消毒30秒，无菌水冲洗,次氯酸钠溶液处理30分钟，冲洗,无菌滤纸吸去水分,无菌解剖刀切片,实验步骤：,将组织块接种到培养基上（培养基成分见P36“小知识” ），
7、密封，贴标签，注明材料名称、接种日期等。,（2）接种：,（3）脱分化培养,条件：23-26恒温、避光,（5）试管苗、移栽,过程：4天后，检查污染情况，14天后观察愈伤组织生长状况。继续避光培养。,（4）再分化培养,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,(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？,植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质
8、，导致培养物迅速死亡。 造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不规范等。所以在组织培养实验中用到的植物材料和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定要规范，避免带入杂菌。,(2)在本实验中，切取胡萝卜块根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？,胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。,(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。,切取 形成层,无菌接种,诱导愈伤
9、组织 的形成,试管苗的形成,培养室培养,移栽,脱分化,再分化,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。,植物组织培养技术,1.概念,2.理论基础：,植物细胞全能性,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,根、芽,植物体,外植体,脱分化,植物激素： 细胞分裂素、生长素,再分化,3、过程,（需光）,（避光）,此过程细胞分裂为什么方式？,有丝分裂,？,细胞离体 一定的营养物质（H2O、无机盐、蔗糖、氨基酸等） 激素（生长素、细胞分裂素。比例大时形成根；比例小时形成芽） 其他外界条件
10、（适宜的温度、PH、光照、无菌 ） 琼脂 （凝固剂形成固体培养基）,4.必要条件：,1.下列属于组织培养的是：（ ）(多选) A.花粉培养成单倍体植株 B.芽发育成枝条 C.根尖分生区发育成成熟区 D.未受精的卵发育成植株,A D,2.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（ ） A.消毒灭菌 B.适宜的温度 C.充足的光照 D.适宜的养料和激素,C,3.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要 A.具有完整细胞核的细胞 B.离体状态 C.导入外源基因 D.一定的营养物质和激素,C,4、植物组织培养形成的愈伤组织进行培养， 又可以分化形成胚状体或芽等
11、器官，这一过程称为：,C,因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。,于是，这些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。,这幅番茄马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？,任务：阅读教材第36页第一段-37页 时间：5分钟 问题：,1来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？如何解决？ 2融合的方法都有什么？ 3为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？ 4如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理（即融合成功的标志是什么）？ 5如何将杂种细胞培育成杂种植株？ 6.什么是体细胞杂交？ 7.体
12、细胞杂交的优势和不足之处？,植物体细胞杂交过程示意图,二、植物体细胞杂交技术,1、要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？如何解决？,细胞壁阻碍着细胞间的杂交,用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，从而获得具有活力的原生质体,2、融合的方法都有什么？,人工诱导方法,物理法：离心、振动、电激,化学法：一般用聚乙二醇（PEG）作诱导剂,3、原生质体能融合与细胞膜的什么特性有关？,细胞膜的流动性,二、植物体细胞杂交技术,4、融合成功的标志是什么？,杂种细胞再生出细胞壁,二、植物体细胞杂交技术,5、如何将杂种细胞培育成杂种植株？,植物组织培养,原生质体融合后，会形成几种细胞类型？,在
13、实际操作过程中，是把许多马铃薯的原生质体和许多番茄的原生质体放在一起，让它们自由融合，再从中筛选出所需的杂种细胞。,A,B,B-B,A-B,A-A,类型,杂种植株,融合的原生质体AB,再生出细胞壁,脱分化,愈伤组织,再分化,1、过程,植物细胞的融合,植物组织培养,植物细胞A,原生质体B,原生质体A,杂种细胞AB,去 壁,去 壁,人 工 诱 导,方法？,促进融合的方法？,融合完成的 标志,植物细胞B,二、植物体细胞杂交技术,去壁,去壁,纤维素酶果胶酶,原生质体,植物细胞,原生质体融合,离心、振动、电刺激、 聚乙二醇,再生细胞壁,杂种细胞,去分化,愈伤组织,杂种植株,激素,筛选,等量,激素,再分化
14、,植物体细胞杂交过程示意图,细胞膜的流动性和,植物组织培养,2. 理论基础：,3、概念,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。,4、优势和未解决的问题,优势（与有性杂交方法比较） ：在克服不同生物远缘杂交的障碍上，取得巨大突破（即打破了不同种生物间的生殖隔离限制）,不足：未能让杂种植物按照人们 的需要表现出亲代的优良性状。,二、植物体细胞杂交技术,白菜,甘蓝,白菜甘蓝,1、诱导原生质体融合的诱导剂是（ ）,A、振动 B、电刺激 C、PEG试剂 D、重压,2、植物细胞融合完成的标志的是（ ） A、产生新的细胞壁 B、细胞膜发生融合 C、细胞质发生融合 D、细胞核发生融合,A,C,所采用技术的理论基础,植物细胞工程,通常采用的技术手段,植物组织培养,植物体细胞杂交,植物细胞的全能性,练习册及报纸相关习题,
