《医学专题：植物细胞工程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《医学专题：植物细胞工程（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 细胞工程是指应用细胞生物学和分子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，通过生物学的原理和方法，通过细胞水平细胞水平或或细细胞器水平胞器水平上的操作，按照人们的意愿来上的操作，按照人们的意愿来改改变变细胞内细胞内的的遗传物质遗传物质或或获得细胞产品获得细胞产品的一的一门综合科学技术。门综合科学技术。什么叫细胞工程？包括哪两大类型？什么叫细胞工程？包括哪两大类型？第一节第一节 植物细胞工程植物细胞工程一、植物细胞工程的基本技术一、植物细胞工程的基本技术脱分化脱分化再分化再分化正常菊花正常菊花花瓣花瓣（高度分（高度分化的组织）化的组织）愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽（试管苗）（试管苗）
2、移栽移栽 让已经让已经分化分化的细胞，经过的细胞，经过诱导诱导后，失去其特后，失去其特有的结构和功能而转变成有的结构和功能而转变成未分化未分化细胞的过程细胞的过程排列疏松、无规则、高度液排列疏松、无规则、高度液泡化的无定形状态的薄壁细胞泡化的无定形状态的薄壁细胞愈伤组织重新分化成愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程根或芽等器官的过程植物组织培养植物组织培养探究：探究：1 1、为什么植物的一个花瓣就可以培、为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？育出完整的植株呢？植物细胞具有全能性。植物细胞具有全能性。2 2、什么是细胞的全能性？、什么是细胞的全能性？（一）植物细胞的全能性（一）植物细胞的
3、全能性1 1、细胞全能性的概念：、细胞全能性的概念：具有某种生物全部遗传信息的具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，每个生物细胞每个生物细胞都具有全能性的特点。都具有全能性的特点。植物组织培养植物组织培养技术的理论依据技术的理论依据2 2、原因：、原因：生物体的每一个细胞都含有本物种的生物体的每一个细胞都含有本物种的全套遗传物质全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的都有发育成完整个体所必需的全套基因全套基因。3 3、现实表现：、现实表现：在生物体的生长发育过程中，细胞并不会表现出在生物体的生长发育过
4、程中，细胞并不会表现出全能性，而是全能性，而是分化分化成各种组织和器官。成各种组织和器官。细胞分化的原因：细胞分化的原因：基因选择性表达基因选择性表达4 4、细胞全能性的差异：、细胞全能性的差异：（二）植物组织培养技术（二）植物组织培养技术请认真阅读资料请认真阅读资料2828页的页的“实验原理实验原理”部分，思考部分，思考下列问题：下列问题：1 1、根据实验原理的内容可知，植物组织培养技术的整个、根据实验原理的内容可知，植物组织培养技术的整个过程证明了什么观点？过程证明了什么观点？2 2、细胞表现出全能性，需要哪些必要条件？、细胞表现出全能性，需要哪些必要条件？3 3、你觉得选择胡萝卜的哪个部
5、位作为实验材料较好？、你觉得选择胡萝卜的哪个部位作为实验材料较好？证明了分化的植物细胞，仍具有形成完整植株所需要的证明了分化的植物细胞，仍具有形成完整植株所需要的全部基因。全部基因。离体状态离体状态离体的植物器官、离体的植物器官、组织、细胞叫做组织、细胞叫做外植体外植体营养物质营养物质:无机营养成分：水、无机盐无机营养成分：水、无机盐有机营养成分：氮源（维生素和氨基酸）、有机营养成分：氮源（维生素和氨基酸）、 碳源（蔗糖）碳源（蔗糖）2 2、细胞表现出全能性，需要哪些必要条件？、细胞表现出全能性，需要哪些必要条件？激素：激素：细胞分裂素：细胞分裂素：其他适宜条件：其他适宜条件：无菌、适宜温度、
6、湿度、无菌、适宜温度、湿度、pH、氧气、适时、氧气、适时光照等光照等主要是主要是生长素：生长素：用于诱导细胞分裂和根的分化用于诱导细胞分裂和根的分化主要作用是促进细胞分裂主要作用是促进细胞分裂或分化出不定芽或分化出不定芽根据诱导的需求，对生长素和细胞分裂素根据诱导的需求，对生长素和细胞分裂素要按要按一定比例使用一定比例使用。3 3、你觉得选择胡萝卜的哪个部位作为实验材料较好？、你觉得选择胡萝卜的哪个部位作为实验材料较好？皮层皮层形成层形成层木质层木质层韧皮部韧皮部取样部位取样部位含有形成层的部分含有形成层的部分什么原因？什么原因？优良的品种优良的品种操作步骤：操作步骤：1 1、将胡萝卜根进行消
7、毒。、将胡萝卜根进行消毒。2 2、用无菌的解剖刀切取、用无菌的解剖刀切取胡萝卜胡萝卜形成层部位形成层部位的组织的组织块，获得外植体。块，获得外植体。3 3、将外植体接种到灭菌后、将外植体接种到灭菌后的培养基上，恒温的培养基上，恒温避光条避光条件下件下诱导形成愈伤组织诱导形成愈伤组织. .4 4、将愈伤组织转接到分、将愈伤组织转接到分化培养基上化培养基上光照下光照下培养，培养，诱导分化生成诱导分化生成胚状体或从胚状体或从芽芽，进而发育成，进而发育成试管苗试管苗。5 5、将试管苗移栽到大田，、将试管苗移栽到大田，培养成正常植株。培养成正常植株。外植体外植体脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织胚状体胚状体试
8、管苗试管苗正常植株正常植株再分化再分化移栽移栽1 1、在、在组织培养培养实验中，要中，要强调对所用器械、培养基所用器械、培养基灭菌菌和和实验人人员的无菌操作，的无菌操作，为什么呢？什么呢？2 2、本、本实验中，切取胡中，切取胡萝卜卜块时强调要切取含有形成要切取含有形成层部部分，原因是什么呢？分，原因是什么呢？请思考一下，胡思考一下，胡萝卜的其他部分卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株？（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株？植物组织培养就是在_的条件下，将_的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的_上，给予适宜的_，诱导其产生_、从芽，最终形成_。培养条件？培养条件？ 结果？结果
9、？应用的原理？应用的原理？无菌和人工控制无菌和人工控制离体离体培养基培养基培养条件培养条件愈伤组织愈伤组织完整的植株完整的植株三、植物体细胞杂交技术三、植物体细胞杂交技术番茄番茄马铃薯马铃薯( (理想图理想图) )这幅番茄这幅番茄马铃薯图利用传马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？统有性杂交方法能实现吗？为什么？为什么？植物细胞植物细胞A A植物细胞植物细胞B B原生质体原生质体A A原生质体原生质体B B原生质体融合原生质体融合正在融合的正在融合的原生质体原生质体再生出细胞壁再生出细胞壁杂种细胞杂种细胞愈伤组织愈伤组织去除细胞壁去除细胞壁 脱分化脱分化植物组织培养植物组织培养植植物物体体细细
10、胞胞杂杂交交1 1、过过程程杂种植株杂种植株再分化再分化融合完成的标志融合完成的标志 将不同种的植物体细胞，在一定条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。育成新的植物体的技术。2 2、概念、概念3 3、理论基础：、理论基础：植物细胞全能性、细胞膜具有一定的流动性植物细胞全能性、细胞膜具有一定的流动性4 4、优势和未解决的问题：、优势和未解决的问题：举例：X白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝优势优势（与有性杂交方法比较）与有性杂交方法比较） ：打破了不同种打破了不同种生物间的生殖隔离障碍，大大扩展了可用于杂交生物间的
11、生殖隔离障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。的亲本组合范围。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的优良。未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良。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小结小结：比较比较比较比较植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术原理原理步骤步骤意义意义联系联系细胞全能性细胞全能性脱分化脱分化再分化再分化保持优良性状保持优良性状繁殖速度快、大规模生产繁殖速度快、大规模生产提高经济效益提高经济效益杂交技术应用了
12、组织培养杂交技术应用了组织培养克服不同种生物远源杂交克服不同种生物远源杂交的障碍的障碍去除细胞壁去除细胞壁融合形成杂种细胞融合形成杂种细胞组织培养组织培养膜流动性膜流动性细胞全能性细胞全能性1 1下列属于组织培养的是下列属于组织培养的是 ( )( )A A花粉培育成单倍体植株花粉培育成单倍体植株 B B芽发育成枝条芽发育成枝条C C根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区 D D未受精的卵细胞发育成个体未受精的卵细胞发育成个体 A A2.2.植物体细胞杂交的过程实质是（植物体细胞杂交的过程实质是（ ）A A、细胞质融合的过程、细胞质融合的过程 B B、细胞核融合的过程、细胞核融合的过程C
13、C、细胞膜融合的过程、细胞膜融合的过程 D D、细胞原生质体融合的过程、细胞原生质体融合的过程D D3.3.在植物细胞工程中，当原生质体融合成一个细胞后在植物细胞工程中，当原生质体融合成一个细胞后，需需要诱导产生细胞壁，参与这一过程的细胞器（要诱导产生细胞壁，参与这一过程的细胞器（ ）A A、叶绿体、高尔基体、叶绿体、高尔基体 B B、线粒体、高尔基体、线粒体、高尔基体C C、叶绿体、线粒体、叶绿体、线粒体 D D、线粒体、内质网、线粒体、内质网B B4.4.用杂合种子尽快获得纯合子植株的方法是（用杂合种子尽快获得纯合子植株的方法是（ ）A A、种植、种植F1F1选出不分离者选出不分离者纯合子
14、纯合子 B B、种植、种植秋水仙素处理秋水仙素处理纯合子纯合子C C、种植、种植生长素处理生长素处理纯合子纯合子D D、种植、种植花药离体培养花药离体培养单倍体幼苗单倍体幼苗秋水仙素处理秋水仙素处理纯合子纯合子D D5.5.下面关于植物细胞工程的叙述，正确的是下面关于植物细胞工程的叙述，正确的是( (多选多选) ( ) ( ) )A A叶肉细胞脱分化后可形成具有分裂能力的薄壁细胞叶肉细胞脱分化后可形成具有分裂能力的薄壁细胞B B叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织C C融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜D D叶肉细胞离体培养时，
15、可以表现出全能性叶肉细胞离体培养时，可以表现出全能性ADAD 6.6.下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答：下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答： 步骤步骤是去掉是去掉 ，使植物细胞成为，使植物细胞成为 ，最，最常用的方法是常用的方法是_。步骤步骤一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是 ，目的是目的是 。在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是技术手段是 ，其中步骤，其中步骤相当于相当于 ，步骤步骤相当于相当于_。细胞壁细胞壁 原生质体原生质体 酶解法酶解法 聚乙二醇聚乙二醇 诱导原生质体融合诱导原生质体融合 组织培养组织
16、培养 脱分化脱分化 再分化再分化 7.7.下面所列过程是植物组织培养的简略过程。请据此回下面所列过程是植物组织培养的简略过程。请据此回答：答：脱分化脱分化再分化再分化 表示表示 ，它能被培养成，它能被培养成的根本原因是的根本原因是 。 表示表示 ，它的细胞特点是，它的细胞特点是 _， 它的颜色特点是它的颜色特点是 。外植体外植体植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性 愈伤组织愈伤组织 细胞排列疏松，高度液泡化无定形状态的薄壁细胞细胞排列疏松，高度液泡化无定形状态的薄壁细胞 色浅色浅 (3)(3)若若是花药，则是花药，则是是 ，这项技术可用，这项技术可用在在 上。上。(4)(4)若想制造人工种子，
17、应选择（写编号）若想制造人工种子，应选择（写编号）_ 单倍体植株单倍体植株 单倍体育种单倍体育种 二、植物细胞工程的实际应用（一）植物繁殖的新途径1 1、微型繁殖技术、微型繁殖技术（1 1）概念：）概念：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。（2 2）优点：）优点：保持优良品种的遗传特性高效快速地实现种苗的大量繁殖（3 3）实例：）实例：用一个兰花茎尖就可以在一年内生产出400万株兰花苗。也叫快速繁殖技术也叫快速繁殖技术二、植物细胞工程的实际应用人们利用植物的微型繁殖技术来进人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化育苗生产，这是利用了该行工厂化育苗生产，这是利用了该项技术的哪些优点？项技术的哪些优
18、点？ 在短时间中获得大量的优质种苗、在短时间中获得大量的优质种苗、可以保持种苗的优良遗传特性的优势。可以保持种苗的优良遗传特性的优势。2 2、作物脱毒、作物脱毒（1 1）常选用的部位：）常选用的部位：分生区组织（如茎尖）分生区组织（如茎尖）（2 2）操作过程）操作过程一定大小一定大小的茎尖的茎尖愈伤组织愈伤组织胚状体胚状体试管苗（脱毒苗）试管苗（脱毒苗）脱分化脱分化再分化再分化（3 3）作物脱毒的优点：）作物脱毒的优点：种植的作物就不会或极少感染病毒。种植的作物就不会或极少感染病毒。（4 4）实例：）实例：脱毒的马铃薯试管苗脱毒的马铃薯试管苗脱毒的草莓脱毒的草莓菜豆种子结构菜豆种子结构玉米种子
19、结构玉米种子结构胚胚胚胚天然种子的局限：天然种子的局限：1 1、培育周期长、培育周期长2 2、优良杂种的后代会因发生性状分离而丧失其、优良杂种的后代会因发生性状分离而丧失其优良特性优良特性3 3、生产会受到季节、气候和地域的限制，并且、生产会受到季节、气候和地域的限制，并且需要占用大量的土地实现制种需要占用大量的土地实现制种3 3、神奇的人工种子、神奇的人工种子（1 1）人工种子的概念：）人工种子的概念：（2 2）人工种子的结构：）人工种子的结构：与受精卵发育形成的胚与受精卵发育形成的胚有类似的结构和发育过程有类似的结构和发育过程1 1、设计人工种子制备技术的主要流程图、设计人工种子制备技术的
20、主要流程图诱导植物愈伤组织诱导植物愈伤组织体细胞胚的诱导体细胞胚的诱导体细胞胚的成熟体细胞胚的成熟体细胞胚的机械化包裹体细胞胚的机械化包裹贮藏或种植贮藏或种植2 2、人工种子之所以神奇，是由于它具有天然种、人工种子之所以神奇，是由于它具有天然种子不可比拟的特点，想一想他们具有哪些特点？子不可比拟的特点，想一想他们具有哪些特点？完全保持优良品完全保持优良品种的遗传特性种的遗传特性生产上不受生产上不受季节限制季节限制可以方便地贮可以方便地贮藏和运输藏和运输选育出一个可以稳定遗传的农作物优良品种，常规选育出一个可以稳定遗传的农作物优良品种，常规的方法是通过什么方式获得？依据什么原理？的方法是通过什么
21、方式获得？依据什么原理？（二）作物新品种的培育1 1、单倍体育种、单倍体育种（1 1）单倍体的定义：）单倍体的定义：体细胞中含有本物种配子中染色体数目的个体。体细胞中含有本物种配子中染色体数目的个体。（2 2）单倍体的形成：）单倍体的形成：由配子不经过受精作用而直接发育形成个体。由配子不经过受精作用而直接发育形成个体。（3 3）植物单倍体育种的一般过程）植物单倍体育种的一般过程花粉花粉愈伤组织愈伤组织单倍体单倍体幼苗幼苗花药离体培养花药离体培养染色体加倍染色体加倍的纯合体的纯合体再分化再分化脱分化脱分化花粉细花粉细胞培养胞培养接种接种秋水仙素秋水仙素处理处理（4 4）单倍体育种的优点：）单倍体
22、育种的优点： 后代都是纯合体，能稳定遗传后代都是纯合体，能稳定遗传明显缩短育种年限明显缩短育种年限（5 5）实例：）实例：中花中花1111号水稻号水稻2 2、突变体的利用、突变体的利用（1 1）突变体的产生：）突变体的产生：（2 2）利用：）利用：（3 3）实例：）实例：培养细胞一直处于不断分生状态易受影响而产生突变。培养细胞一直处于不断分生状态易受影响而产生突变。筛选出有用的突变体，进而培养新品种。筛选出有用的突变体，进而培养新品种。利用突变体已经筛选到抗病、抗盐、含高蛋白，以及利用突变体已经筛选到抗病、抗盐、含高蛋白，以及高产的突变体，如抗花叶病毒的甘蔗高产的突变体，如抗花叶病毒的甘蔗（三
23、）细胞产物的工厂化生产1 1、细胞产物：、细胞产物：2 2、应用的技术：、应用的技术：植物组织培养技术植物组织培养技术3 3、实例：、实例：工厂化生产人参皂甙工厂化生产人参皂甙栽培栽培6-76-7年的人参年的人参20203030天天较多较多皂甙较少皂甙较少红豆杉，又名紫杉。红豆杉，又名紫杉。19711971年，美国化学家从年，美国化学家从红豆杉树皮中分离出高红豆杉树皮中分离出高抗癌活性的紫杉醇，发抗癌活性的紫杉醇，发现紫杉醇具有独特的抗现紫杉醇具有独特的抗肿瘤作用。肿瘤作用。高效抗癌的药物紫杉醇，高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福人类，但却虽然能造福人类，但却为濒危的红豆杉带来一为濒危的红豆杉带来一场灭顶之灾。怎样拯救场灭顶之灾。怎样拯救红豆杉，并且生产大量红豆杉，并且生产大量紫杉醇呢？紫杉醇呢？
