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1、专题2 细胞工程2021/7/20 星期二1细胞工程细胞工程 指应用细胞生物学和分子生物学的原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。品的一门综合科学技术。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细胞生物学和分子生物学分子生物学细胞整体水平或细胞整体水平或细胞器水平细胞器水平按照人们的意愿来改按照人们的意愿来改变细胞内的遗传
2、物质变细胞内的遗传物质或获得细胞产品或获得细胞产品2021/7/20 星期二2前者前者是是细胞水平或胞水平或细胞器水平上生物技胞器水平上生物技术,后者后者是分子水平上的生物技是分子水平上的生物技术。克隆多莉羊技术是克隆多莉羊技术是 水平上的技术，水平上的技术，培育抗虫棉是培育抗虫棉是 水平上的技术。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：细胞细胞分子分子思考思考:2021/7/20 星期二3 根据细胞类型的不同，可以把细根据细胞类型的不同，可以把细胞工程分为胞工程分为植物细胞工程植物细胞工程和和动物细动物细胞工程胞工程两大类两大类。细胞工程分类：细胞工程分类：2021/7
3、/20 星期二4通常采用的技术手段有通常采用的技术手段有哪些？哪些？植物细胞工程的理论植物细胞工程的理论基础是什么？基础是什么？2021/7/20 星期二5植物细胞工程通常采用的技 术 手 段 植物组织培养植物组织培养 植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物细胞的全能性植物细胞的全能性所采用技术的理论基础 2021/7/20 星期二61.概念概念:：生物体的细胞具有使后代细胞形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。成完整个体的潜能的特性。2.原因：原因：生物体的每一个细胞都包含有该物种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，都有发育成所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整
4、个体所必需的全部基因，从理为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个论上讲，生物体的每一个活细胞活细胞都应都应该具有全能性。该具有全能性。一一 植物细胞的全能性植物细胞的全能性2021/7/20 星期二72、原理：、原理：3 3、差异：、差异：（1 1）受精卵的全能性最高受精卵的全能性最高 （2 2）受精卵分化后的细胞中，体受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞的细胞的全能性比生殖细胞的低。低。4、大小、大小4.4.全能性高低：全能性高低：受精卵生殖细胞体细胞植物细胞动物细胞2021/7/20 星期二81.下列植物细胞全能性最高的是（下列植物细胞全能性最高的是（）A.形成层
5、细胞形成层细胞B.韧皮部细胞韧皮部细胞C.木质部细胞木质部细胞D.叶肉细胞叶肉细胞2下列细胞全能性最高的是（下列细胞全能性最高的是（）A植物的卵细胞植物的卵细胞B植物的精子细胞植物的精子细胞C被子植物的受精卵被子植物的受精卵D被子植物的的叶肉细胞被子植物的的叶肉细胞AC2021/7/20 星期二9 思考讨论：为什么体内细胞没有表现出思考讨论：为什么体内细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官？全能性，而是分化成为不同的组织、器官？基因在特定空间和时间条件下选择性基因在特定空间和时间条件下选择性表达的结果。在表达的结果。在个体发育个体发育的不同时期，的不同时期，生物体不同部位的细胞表达
6、的基因是不同生物体不同部位的细胞表达的基因是不同的，合成的蛋白质也不一样，从而形成了的，合成的蛋白质也不一样，从而形成了不同的组织和器官。不同的组织和器官。2021/7/20 星期二105.5.细胞表现出全能性的条件细胞表现出全能性的条件体外体外:在一定条件下表达在一定条件下表达 离体（细胞、组织或器官）、一定的营离体（细胞、组织或器官）、一定的营养物质、激素和其他外界条件养物质、激素和其他外界条件2021/7/20 星期二113 3、有关全能性的表述中，不正确的是（、有关全能性的表述中，不正确的是（）受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完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
7、高整个体，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，全能卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高性很高 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性全能性C趁热打铁：趁热打铁：2021/7/20 星期二124.下列有关细胞全能性的含义，正确的是：下列有关细胞全能性的含义，正确的是：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全部、生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能功能 C C、生物体
8、的每一个活细胞都具有发育成完整个体、生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能的潜能 D D、生物体的每个细胞都经过产生、分裂、分化、生物体的每个细胞都经过产生、分裂、分化、生长、衰老、死亡的全过程生长、衰老、死亡的全过程 C2021/7/20 星期二13 5.在生物体内，细胞没有表现出全能性，而在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为：是分化为不同的组织、器官，是因为：A A、细胞丧失了全能性、细胞丧失了全能性 B B、基因的表达有选择性、基因的表达有选择性 C C、不同的细胞内基因不完全相同、不同的细胞内基因不完全相同 D D、在个体发育的不同时期，细胞内的
9、基因发、在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生生了变化了变化 B2021/7/20 星期二14 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?2021/7/20 星期二15 生姜是药食两用的经济作物，具有生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、价格高等特点，栽培容易、产量高、价格高等特点，近年在各地发展很快。但是生姜在生近年在各地发展很快。但是生姜在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产缩，生长缓慢，一般减产30%30%50%50%。设计无病毒生姜幼苗的培育方案设计
10、无病毒生姜幼苗的培育方案请你设请你设计计请你设计请你设计2021/7/20 星期二16 植物组织培养就是在无菌和人工控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、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。织、丛芽，最终形成完整的植株。二、植物组织培养二、植物组织培养1、概念、概念2021/7/20 星期二17离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽植物体植物体外植体外植体脱分化脱
11、分化植物激素：植物激素：细胞分裂素、生长素细胞分裂素、生长素再分化再分化2、过程、过程植物组织培养条件植物组织培养条件：含有全部营养成分的含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的气、无菌环境、适合的PHPH、适时光照等。适时光照等。2021/7/20 星期二18脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。再分化。外植体：外植体：愈伤组织：愈伤组织：脱分化（去分化）：脱分化（去分化）：再分化：再分化：用于离体培养的植物器官或组织片段。用于离
12、体培养的植物器官或组织片段。离体的植物器官、组织或细胞，在培养离体的植物器官、组织或细胞，在培养了一段时间以后，会通过细胞分裂，形了一段时间以后，会通过细胞分裂，形成一团细胞而形成的组织叫愈伤组织。成一团细胞而形成的组织叫愈伤组织。愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。薄壁细胞。由高度分化的植物器官、组织或由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化。植物细胞的脱分化。2021/7/20 星期二19植物组织培养的培养基植物组织培养的培养基定
13、义：含有一定营养成分，供组织培养植物生定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生长的基质长的基质无机营养成分：无机营养成分：C C，H H，O O大量元素及部分微量大量元素及部分微量元素元素有机营养成分有机营养成分 含含N N物质：包括维生素和氨基酸物质：包括维生素和氨基酸 碳源：碳源：2%5%2%5%的蔗糖的蔗糖 琼脂：起支持作用琼脂：起支持作用 相关激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素相关激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素PHPH值：值：5.05.06.06.02021/7/20 星期二20(1)(1)在组织培养实验中，为什么要强调所用器在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌
14、操作？械的灭菌和实验人员的无菌操作？培养基一旦被污染，迅速生长的各种培养基一旦被污染，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杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。害的物质，导致培养物迅速死亡。2021/7/20 星期二21(2)(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切在本实验中，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，胡萝卜的其他部分成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否
15、也能培养成小植株，（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？你能用实验的方法进行验证吗？胡萝卜的其他部分（如茎、叶、胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。诱导愈伤组织比较困难。2021/7/20 星期二22(3)(3)请根据上面的实验过程，请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的概括出植物组织培养技术的流程简图。流程简图。2021/7/20 星期二23植物材料消毒植物材料消毒接种到接种到诱导培养基诱导培养基诱导出愈伤组织诱导出愈伤组织可直接诱导分化可直接诱导分化愈伤组织接种到愈伤组织接种
16、到分化培养基分化培养基分化出幼苗分化出幼苗接种到接种到生根培养基生根培养基完整植株完整植株移栽到大田移栽到大田愈伤组织转接愈伤组织转接到到继代培养基继代培养基得到大量的得到大量的愈伤组织愈伤组织继代培养基继代培养基:更换新鲜的更换新鲜的培养基来繁殖同种类型的培养基来繁殖同种类型的材料材料2021/7/20 星期二242021/7/20 星期二25试 管 苗 大 规 模 培 养2021/7/20 星期二26外植体外植体愈伤组织愈伤组织新植株新植株2021/7/20 星期二27切取切取形成层形成层无菌无菌接种接种诱导愈伤组织诱导愈伤组织的形成的形成试管苗的形成试管苗的形成培养室培养室移栽移栽脱分化脱分化再分化再分化2021/7/20 星期二28非洲紫罗兰的组织培养非洲紫罗兰的组织培养：2021/7/20 星期二291、为什么诱导愈伤组织的过程中应避、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？光培养？在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。能力提高能力提高2、决定植物脱分化、再分化的关键因、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？素是什么？植物激素2021/7/20 星期二30 番茄
