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1、专题专题2 2 细胞工程细胞工程2.1.1 2.1.1 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术(叶伟健)19961996年年7 7月月5 5日日, ,世界上第一只体细胞克隆动世界上第一只体细胞克隆动物物-克隆羊多利诞生于英国克隆羊多利诞生于英国, , 标志着一标志着一种新的生物技术种新的生物技术-动物体细胞克隆技术面动物体细胞克隆技术面世世, , 也揭开细胞工程更深层次发展的序幕也揭开细胞工程更深层次发展的序幕! !植物细胞工程的基本技术(叶伟健)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
2、水平或细胞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理解概理解概念：念：概念：概念：课本课本3131页页根据操作对象的不同，分为植物根据操作对象的不同，分为植物细胞工程和动物细胞工程细胞工程和动物细胞工程植物细胞工程的基本技术(叶伟健)前者前者是是细胞细胞水平或水平或细胞细胞器水平上生物器水平上生物技术技术, ,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
3、程与基因工程相比：细细胞胞分分子子思考思考: :植物细胞工程的基本技术(叶伟健)细胞的全能性细胞的全能性1、定义：、定义： 具有某种生物全部遗传信息的任何一个细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胞，都具有发育成完整生物体的潜能 2、原理：、原理： 生物体的每一个细胞都包含有该物生物体的每一个细胞都包含有该物种的全套遗传物质，都有发育成为种的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因完整个体所必需的全部基因. .受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞3、大小：、大小：植物细胞动物细胞植物细胞动物细胞 胚胎干细胞胚胎干细胞 注意：注意：受精卵受精卵的全能
4、性的全能性最高最高 植物细胞工程的基本技术(叶伟健)在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生会选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官物体的不同组织和器官4 4、在生物的生长发育过程中，体内细、在生物的生长发育过程中，体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成为胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官的原因不同的组织器官的原因5 5、植物细胞表现出全能性的条件：、植物细胞表现出全能性的条件：离体离体一定的营养物质、激素一定的营养物质、激素适宜的温度、适宜的温度、pHpH、无菌等外界、无菌等外界条件条件
5、植物细胞工程的基本技术(叶伟健)实验：胡萝卜的组织培养实验：胡萝卜的组织培养植物细胞工程的基本技术(叶伟健)获取获取外植体外植体无菌接种无菌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扩大培养扩大培养移栽移栽脱分化脱分化再分化再分化植物细胞工程的基本技术(叶伟健)(1)(1)在组织培养实验中，为什么要在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？无菌操作？合作学习合作学习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
6、生长，所以植物组织的生长，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种杂菌不但会和培养物争夺营养争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物成大量对培养物有害的物质有害的物质，导致培养物迅速死亡。造成培养基污，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不
7、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，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。避免带入杂菌。植物细胞工程的基本技术(叶伟健)(2)(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强在本实验中，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，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），胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？
8、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，花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。只是诱导愈伤组织比较困难。植物细胞工程的基本技术(叶伟健)(3)(3)请根据上面的实验过程，概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括出植物组织培养技术的流程简图。图。植物材料植物材料（消毒）（消毒）脱分化脱分化无菌接种、诱导无菌接种、诱导愈伤组愈伤组织织再分再分化化诱导诱导试管苗试管苗移栽到大田培移栽到大田培养成正常植株养成正常植株植物细胞工程的基本技术(叶伟健)合作学习合作学习1 1、植物组织培养的大致过程包括哪几个、植物组
9、织培养的大致过程包括哪几个阶段？阶段？离体的离体的器官、器官、组织或组织或细胞细胞脱分化脱分化（又叫去分（又叫去分（又叫去分（又叫去分化）化）化）化）愈伤愈伤组织组织再分化再分化根根、芽芽植植物物体体2 2、植物组织培养技术的理论基础是什、植物组织培养技术的理论基础是什么？么？植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性用关键词、箭头表示过程用关键词、箭头表示过程植物细胞工程的基本技术(叶伟健)应该掌握的几个概念：应该掌握的几个概念： 1 1愈伤组织：愈伤组织：离体的植物离体的植物器官、组织或细胞，在培器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种胞分裂，形成一种a
10、 a高度液高度液泡化、泡化、b b无定形状态无定形状态薄壁细薄壁细胞胞组成的组成的c c排列疏松无规则排列疏松无规则的组织的组织。植物细胞工程的基本技术(叶伟健) 2 2、植物细胞的、植物细胞的脱分化脱分化： 由高度分化的植物器官、组织或细胞产由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。生愈伤组织的过程，又称去分化。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。结果结果是形成愈伤组织。是形成愈伤组织。植物细胞工程的基本技术(叶伟健) 3 3、植物细胞的、植物细胞的再分化再分化：脱分化产：脱分化产生的愈伤组
11、织在培养过程中重新分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。化根或芽等器官的过程。植物细胞工程的基本技术(叶伟健)小结：小结：u植物组织培养的过植物组织培养的过程程外植体外植体愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽植物体植物体脱分化脱分化再分化再分化（离体的（离体的,已分化组已分化组织或细胞）织或细胞）（未分化）（未分化）（分化）（分化）条件？条件？优点？优点？特点？特点？繁殖速度快不繁殖速度快不受季节限制工受季节限制工厂化生产幼苗厂化生产幼苗无毒保持优良无毒保持优良性状性状适宜温度、适宜温度、 pH和无菌环境。和无菌环境。无机物、有无机物、有机物和植物激机物和植物激素（素（生长素，生长素，
12、细胞分裂素等细胞分裂素等）无定形状态薄无定形状态薄壁细胞高度液壁细胞高度液泡化排列疏松、泡化排列疏松、无规则无叶绿无规则无叶绿体体,不进行光合不进行光合作用作用植物细胞工程的基本技术(叶伟健)u植物组织培养的概念：植物组织培养的概念： 植物组织培养就是在植物组织培养就是在无菌和人工无菌和人工控制控制条件下，将条件下，将离体的植物器官、组离体的植物器官、组织、细胞织、细胞，培养在，培养在人工配制的培养基人工配制的培养基上，给予上，给予适宜的培养条件适宜的培养条件，诱导其产，诱导其产生生愈伤组织、丛芽愈伤组织、丛芽，最终形成，最终形成完整的完整的植株植株。植物细胞工程的基本技术(叶伟健)再见植物细胞工程的基本技术(叶伟健)
