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1、,专题二 细胞工程,龙江一中 李启国,细胞工程：指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞水平或细胞器水平上，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。,基因工程：在生物体外，通过对DNA分子进行人工 “剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重 新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所 需要的基因产物。,（1）细胞的全能性和细胞分化,植物细胞的全能性：指植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息，从而具备发育成完整植株的遗传能力。在适宜条件下，任何一个细胞都可以发育成一个新个体。植物细胞全能性是植物
2、组织培养的理论基础。,分化程度越高全能性越低,植物细胞的全能性 动物细胞 受精卵 生殖细胞 干细胞 体细胞,（2） 细胞的全能性,1、定义：,生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性。,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，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。,3、差异：,（1） 受精卵的全能性最高,4、潜在全能性的原因：,基因的选择性表达,（2） 受精卵分化后的细胞中，体细胞的 全能性比生殖细胞的低。,（3）表现全能性的基础和条件 基础： 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传信息，都有发育成
3、为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。 条件：离体 提供营养物质 激素 其他适宜条件（如温度等）,二 :植物的组织培养,在无菌和人工控制的条件下，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,去分化是指已经分化细胞失去特有的结构和功 能变为具有未分化细胞特性的过程。在植物中, 去分化细胞成为薄壁细胞, 称为愈伤组织,外植体,愈伤组织,诱导生根发芽,去分化,再分化,再分化是指已经脱分化的细胞在一定条件下，又可经过愈伤组织或胚状体，再分化出根和芽，形成完整植株，这一过程叫作再分化。,
4、愈伤组织特点是： 细胞分裂快 结构疏松 颜色浅而透明,1、植物组织培养的条件,营养：水 、无机盐 、 蔗糖、氨基酸、脂质、脱氧核糖核苷酸 、核糖核苷酸等,植物激素：细胞分裂素 生长素,环境条件：适宜光照、适宜温度、无菌无病毒环境、适当PH、O2,固体培养基,2、植物组织培养的应用,三 植物体细胞杂交,1、概念 植物体细胞杂交是用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。,2、过程：,融合体,杂种细胞,去壁的常用方法：,原生质体融合方法：,3 植物体细胞杂交过程示意图,植物细胞工程,白菜,甘蓝,白菜甘蓝,4、在育种上的优势：（与有性杂交方法比较）,打破了不
5、同种生物间的生殖隔离限制，克服了远缘杂交不亲和大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。,植物体细胞杂交与植物组织培养有何关系？,两种技术的原理都是利用植物细胞的全能性，融合的植物细胞必须经过植物组织培养的过程才能最终发育为杂种植株，这就是说，植物组织培养技术是植物体细胞杂交的基础。,思考： 1）植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？ 2.）离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整植物体？ 3.）决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？ 4.）在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？,3） 影响脱分化的一个重要因素是植物激素。当细胞分裂素与生长素共同
6、使用时，能强烈促进愈伤组织的形成，而两者不同的浓度配比在再分化过程中，分别对诱导根或芽的产生起关键作用。当细胞分裂素与生长素浓度比高时，有利于芽的发生；浓度比低时，有利于根的发生。,愈伤组织再分化过程应先诱导生芽，再诱导生根。 愈伤组织的形态发生主要有不定芽方式和胚状体方式两种。教材中介绍的为不定芽方式，而后者需要在愈伤组织形成后，对其进行处理，形成分散的单个细胞，再诱导其分化出具有胚芽、胚轴、胚根的胚状体，进而发育成完整植株。,1）你认为两个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？2）有没有一种温和的去壁方法呢？ 3）如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一部该做何处理？ 4
7、）如何将杂种细胞培育成杂种植株？,例题：现在有甲、乙两种烟草品种（2n=48），其基因型分别是aaBB和AAbb，这两对基因位于非同源染色体上，且在光照强度大于800勒克司时，都不能生长，这是由于它们中的隐性纯合基因（aa或bb）作用的结果。 ？有什么办法可以得到在光照强度大于800勒克司时，能生长的品种呢？,取甲、乙两品种的花粉分别培养成植株，将它们的叶肉细胞制成原生质体，并将两者混合，使之融合，诱导产生细胞团。然后放到大于800勒克司光照下培养，结果有的细胞团不分化，有的能分化发育成植株。请回答下列问题：,(1)甲乙两烟草品种花粉的基因型分别为 和 。 (2)叶肉细胞制成原生质体，要用 破
8、除细胞壁。 不同品种植物细胞能融合的结构基础是 。 (3)细胞融合后诱导产生的细胞团叫 。 (4)在大于800勒克司光照下培养，有 种基因型分别是 和 细胞团不能分化；能分化的细胞团是由 的原生质体融合来的由该细胞团分化发育成的植株，其染色体数是 ，基因型是 。,答案：aB Ab 纤维素酶和果胶酶 细胞膜具有一定流动性 愈伤组织 2 aaBB AAbb aB和Ab 48 AaBb,练习 1、下列细胞中，不具有细胞全能性特点的是： A、心肌细胞 B、神经细胞 C、茎的形成层细胞 D、木质部导管细胞 2、用植物组织培养技术可以培养或生产出： A、食品添加剂 B、无病毒植物 C、人工种子 D、A，B
9、，C均可 3、科学家成功培育出“番茄马铃薯”，是采用下列哪一项生物技术： A、基因工程 B、染色体工程 C、酶工程 D、细胞工程,4、植物体细胞杂交和植物组织培养的相同点中错误的是： A、都是依据植物细胞的全能性作为理论基础 B、都属于植物细胞工程技术 C、都能形成杂种细胞 D、都有形成愈伤组织的阶段 5、植物体细胞融合完成的标志是： A、细胞核发生融合 B、细胞质发生融合 C、细胞膜发生融合 D、新的细胞壁产生 6、下列有关细胞工程的叙述中错误的是： A、是在细胞器水平上定向改造生物 B、细胞工程的目的之一是获得产品 C、是在细胞水平上定向改变生物的遗传物质 D、通过细胞工程都能获得杂种生物
10、,二、填充题 1、在生物体的所有细胞中，_的全能性最高。 2、植物组织培养的过程可简要归纳为：离体的植物器官、 组织或细胞 _ _ 植物体。 3、在人工合成的培养基中，_能够明显促进离体 组织的生长，植物激素是植物细胞_和_必 不可少的调节物。 4、植物细胞杂交的第一步是去掉_，分离出有活 力的_。,（ ）,例2. 不能人工诱导原生质体融合的方法是：,A、振动 B、电刺激、 C、PEG试剂、 D、重压,正确答案：,D,4、例题辨析,例1. 植物体细胞杂交尚未解决的问题有：,A、去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体 B、将杂种细胞培育成植株 C、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性 D、尚未培育出属间杂种植物,正确答案：,C,3、例题辨析：,例1、 植物组织培养形成的愈伤组织进行培养， 又可以分化形成根、芽等器官，这一过程称为：,正确答案：,C,例2、下列不能作为植物组织培养的材料是：,正确答案：,D,离体的植物器官、组织、细胞,愈伤组织,脱分化,（二） 植物组织培养,1、植物组织培养过程：,离体的植物器官、组织、细胞,愈伤组织,根 芽,脱分化,再分化,（二） 植物组织培养,1、植物组织培养过程：,离体的植物器官、组织、细胞,愈伤组织,根 芽,植物体,脱分化,再分化,脱分化,由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化。,植物组织培养过程,
