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1、2.1 植物细胞工程选修3现代生物技术专题 专题2 细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术Date该资料由764723079友情提供细胞工程1、什么是细胞工程？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，通过某种 工程学手段，在细胞整体水平或细胞 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。Date该资料由764723079友情提供应用的原理和方法应用的原理和方法研究的水平研究的水平研究的目的研究的目的细胞生物学和分子生物学细胞生物学和分子生物学细胞水平或细胞器水平细胞水平或细胞器水平按照人们的意愿按照人们的意愿来改变细来改变细 胞内的遗传物
2、质或获得细胞内的遗传物质或获得细 胞产品胞产品概念：概念：Date该资料由764723079友情提供前者前者是是细胞细胞水平或水平或细胞器细胞器水平上生物技术水平上生物技术, ,后者后者是是分子分子水平上的生物技术。水平上的生物技术。克隆多莉羊技术是 水平上的技术，培育抗虫棉是 水平上的技术。细胞工程与基因工程相比：细胞工程与基因工程相比：细胞（细胞器）细胞（细胞器）分子分子思考:Date该资料由764723079友情提供按照研究对象分 细胞与组织培养细胞融合细胞核移植 等2、细胞工程的分类植物细胞工程动物细胞工程按照操作技术分 Date该资料由764723079友情提供一、植物组织培养一）、
3、原理： 细胞的全能性Date该资料由764723079友情提供细胞的全能性 1. 概念: 已高度分化的细胞仍具有发育成完整个 体的潜能。 2. 原因： 生物体细胞含有本物种所特有的全套 遗传信息。一、植物组织培养具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞， 都具有生长分化成为一个完整生物体的潜能。植物细胞全能性是细胞分化的理论基础和植 物组织培养技术的理论依据。Date该资料由764723079友情提供3. 全能性高低： 受精卵胚胎干细胞生殖细胞（卵细胞精子） 体细胞植物细胞动物细胞分化程度低的细胞分化程度高的细胞 具有持续分裂能力的细胞不分裂的细胞受精卵全能性最高4.全能性表达的条件：离体、无菌
4、、一定的营养物质、激素和其他外界条件Date该资料由764723079友情提供例题例题1.1.下列有关细胞全能性的含义，正确的下列有关细胞全能性的含义，正确的（ ）A A. .每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能 B B. .生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的 全部功能全部功能 C C. .生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个 体的潜能体的潜能 D.D.生物体的每个细胞都经过产生、生物体的每个细胞都经过产生、分裂、分化分裂、分化 、生长、衰老、死亡的、生长、衰老、死亡的全过
5、程全过程 C CDate该资料由764723079友情提供Date该资料由764723079友情提供（1）取材与消毒（2）外植体接种到诱导培养基上脱分化（3）愈伤组织转移到分化培养基上（4）分化出丛芽、生根（幼苗）再分化（5）移栽到大田，培养成植株2 2、 植物组织培养技术的流程简图植物组织培养技术的流程简图Date该资料由764723079友情提供（1）在实验中，“消毒”是如何进行的？ 为什么要灭菌和无菌操作？（2）“接种”和“转接”过程培养基有什么不同作用 ？固体培养基的基本成分是什么？酒精、次氯酸钠易污染。一旦污染不但会与培养物争夺营养，且杂菌在生 长时会生成大量有害的物质而导致培养物大
6、量死亡细胞分裂素/生长素 比值大是诱导根芽增殖 分化，比例小诱导生根和愈伤组 织的形成Date该资料由764723079友情提供固体基本培养基（MS）成分：无机营养成分：无机盐离子有机营养成分：碳源、氨基酸、维生素、等生长调节剂：植物激素（细胞分裂素、生长素、赤霉素 ）琼脂 （3）在上述实验过程中，“培养”的外界条件是 什么？为什么要避光？培养基条件：PH、温度、光照等在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组 织。（但再分化时需要光，光能使细胞内形成叶绿体、织。（但再分化时需要光，光能使细胞内形成叶绿体、 叶绿素，进行光合作用）叶绿素，进
7、行光合作用）Date该资料由764723079友情提供3、过程示意图：离体的植物器官 、组织或细胞丛芽脱分化愈伤组织再分化胚状体植物体一、植物组织培养遮光光照外植体诱导培养基分化培养基Date该资料由764723079友情提供一、植物组织培养Date该资料由764723079友情提供一、植物组织培养技术4、相关概念：（1）植物组织培养： 植物组织培养就是指在无菌和人工的 控制下，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，再分化成胚 状体或丛芽，最终形成完整的植株。Date该资料由764723079友情提供一、植物组织培养技术4、相关概念
8、:（2）脱分化（又称去分化）：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。（3）再分化：由同一种类的细胞经细胞分 裂后，逐渐在形态结构和功能上形成稳定性 差异，产生不同细胞类群的过程。脱分化的实质和结果分别是什么？脱分化的实质和结果分别是什么？ 实质实质是恢复细胞的全能性过程。是恢复细胞的全能性过程。结果是形成愈伤组织。结果是形成愈伤组织。Date该资料由764723079友情提供一、植物组织培养技术（5）愈伤组织：一些分化的细胞，经过植物 激素诱导可以脱分化为具有分生能力的薄壁细 胞组织。细胞特点：细胞排列疏松无规则，高度液泡化 的薄壁细胞。（6）外植体
9、：在植物组织培养过程中，从植 物体上被分离下来的，接种在培养基上供培养 用的原生质体、细胞、组织、器官等 5、植物组织培养的意义: 植物繁殖的新途径等 作用。 4、相关概念:Date该资料由764723079友情提供影响脱分化和再分化的因素影响脱分化和再分化的因素: :较低较低有利于生根有利于生根有利于芽的产生有利于芽的产生较高较高细胞分裂素细胞分裂素生长素生长素有利于愈伤组织的形成有利于愈伤组织的形成适中适中植物激素植物激素细胞分裂素细胞分裂素生长素生长素细胞分裂素细胞分裂素生长素生长素Date该资料由764723079友情提供小结：小结：uu植物组织培养的过程植物组织培养的过程外植体愈伤组
10、织从芽或 胚状体植物体脱分化再分化（离体的,已分化组 织或细胞）（未分化）（分化）条 件 ？优 点 ？特点？繁殖速度快 不受季节限制 工厂化生产 幼苗无毒 保持优良性状适宜温度、光照 、 pH和无菌环境 。 无机物、有机物 和植物激素（生长 素，细胞分裂素等 ）排列疏松、无规则 高度液泡化 无定形状态 薄壁细胞 无叶绿体,不进行光 合作用Date该资料由764723079友情提供Date该资料由764723079友情提供例题2、下列不能作为植物组织培养的材料是 ：A、秋海棠的叶 B、马铃薯的块茎 C、成熟的花粉 D、木质部中的导管细胞DDate该资料由764723079友情提供二、植物体细胞杂
11、交技术：二、植物体细胞杂交技术：因为不同种生物之间存在因为不同种生物之间存在 着着生殖隔离生殖隔离，所以用传统，所以用传统 的有性杂交方法是不可能的有性杂交方法是不可能 做到这一点的。做到这一点的。于是，这些科学家试图用这两种植物的体于是，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。细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。这幅番茄这幅番茄马铃薯图利用马铃薯图利用 传统有性杂交方法能实现传统有性杂交方法能实现 吗？为什么？吗？为什么？“Potamato”Date该资料由764723079友情提供植物体细胞杂交技术Date该资料由764723079友情提供1 1、过程：、过程：
12、杂杂 种种 植植 株株融合 的原 生质 体AB再 生 出 细 胞 壁脱 分 化愈愈 伤伤 组组 织织再 分 化植物细胞的融合植物细胞的融合植物组织培养植物组织培养植物细胞植物细胞A A原生质体B原生质体原生质体A A杂 种 细 胞 AB去去 壁壁去去 壁壁人 工 诱 导方法？促进融 合的方 法？融融 合合 完完 成成 的的 标标 志志植物细胞植物细胞B BDate该资料由764723079友情提供、去壁的常用方法：酶解法（纤维素酶 、果胶酶等）、原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电激等 化学法：聚乙二醇（PEG） 、细胞融合的基础： 细胞膜的流动性2 2、植物体细胞杂交技术分析、植物体细胞
13、杂交技术分析、细胞融合的标志： 形成新的细胞壁Date该资料由764723079友情提供、植物体细胞杂交的基础： 细胞膜的流动性、细胞全能性细胞核物质的融合 、细胞融合的实质： 原生质体间的融合 、细胞融合的关键： 、杂交细胞是如何发育成一个新的植物体：植物组织培养Date该资料由764723079友情提供利用电激发将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合二、植物体细胞杂交技术：二、植物体细胞杂交技术：Date该资料由764723079友情提供例题3.不能人工诱导原生质体融合的方法是：A、振动 C、PEG试剂、 B、电刺激、 D、重压Date该资料由764723079友情提供2 2、概念：、概念：
14、将将不同种不同种的植物体细胞，在一定条件下融合的植物体细胞，在一定条件下融合 成成杂种细胞杂种细胞，并把杂种细胞培育成，并把杂种细胞培育成新的植物体新的植物体的的 技术。技术。3 3、优势：、优势：（与有性杂交方法比较）与有性杂交方法比较） 克服了不同种生物克服了不同种生物远缘杂交不亲和远缘杂交不亲和的障碍的障碍 ，打破生殖隔离，打破生殖隔离二、植物体细胞杂交技术：二、植物体细胞杂交技术：Date该资料由764723079友情提供4 4、未解决的问题：、未解决的问题：未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代 的优良的优良5 5、意义：、意义：原生质体在一定条
15、件下除了能实现诱导融合 外，还能摄入DNA质粒、病毒、细菌、细胞器等 外源物质，是细胞工程进行遗传操作、基因转移 的良好材料。Date该资料由764723079友情提供白菜白菜甘蓝甘蓝 白菜甘蓝白菜甘蓝“白菜甘蓝白菜甘蓝”同普通白菜相比，具有同普通白菜相比，具有 生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点 。Date该资料由764723079友情提供为什么“番茄马铃薯”超级杂种植株没有如 科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马 铃薯？ 主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它 们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯 番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的 遗传物质
16、，但这些遗传物质的表达受到相互干 扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质 一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地 下结马铃薯就是很自然的了。 二、植物体细胞杂交技术：二、植物体细胞杂交技术：思考与探究Date该资料由764723079友情提供自然界中有一种含有叶绿体的原生动物眼虫， 说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活 ，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交 吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。 思考与探究二、植物体细胞杂交技术：二、植物体细胞杂交技术：Date该资料由764723079友情提供 例题例题4 4：絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的 高分子化合物，能与石油污水中的悬浮颗 粒和有机物等形成絮状沉淀，起到净化污 水的作用。为进一
