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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理和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内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。技术。第1页/共30页细细胞胞工工程程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细胞生物学和分子生物学学细胞整体水平细胞整体水平或细胞器水平或细胞器水平按照人们的意愿来按照人们的意愿来改变细胞内的遗传改变细胞内的遗
2、传物质或获得细胞产物质或获得细胞产品品概念概念分类分类植物细胞工程植物细胞工程动物细胞工程动物细胞工程理论基础理论基础细胞的细胞的全能性全能性第2页/共30页主主要要技技术术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动物细胞培养动物细胞培养动物细胞融合动物细胞融合单克隆抗体技术单克隆抗体技术胚胎移植胚胎移植核移植核移植植物植物细胞细胞工程工程技术技术动物动物细胞细胞工程工程技术技术第3页/共30页异种异种植物植物细胞细胞杂种细胞杂种细胞转基因转基因植物植物异种异种动物动物细胞细胞动物细动物细胞群胞群重组细胞重组细胞体细体细胞细胞细胞核胞核早期胚胎早期胚胎受精卵受精卵去核去核卵细卵细胞
3、胞克隆动物克隆动物试管婴儿试管婴儿动物细胞融合动物细胞融合植物体细胞杂植物体细胞杂交交植物组植物组织培养织培养动物细胞培动物细胞培养养核移植核移植胚胎移植胚胎移植体外体外受精受精第4页/共30页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第5页/共30页（一）（一）细胞的全能性细胞的全能性1、定义、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：、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活细
4、胞都应该具有全能性。3、差异：、差异：（1 1）受精卵的全能性最高最高 （2 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。低。植物细胞的全能性植物细胞的全能性受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞4、大小、大小第6页/共30页例一：非洲爪蟾实验例一：非洲爪蟾实验突变型蝌蚪肠上皮细胞突变型蝌蚪肠上皮细胞 野生型未受精卵细野生型未受精卵细胞胞 紫外线破坏细胞核紫外线破坏细胞核 取出细胞核取出细胞核 无核的未受精卵无核的未受精卵 （含有一个核仁（含有一个核仁）“重组细胞重组细胞”囊胚囊胚 囊胚囊胚 蝌蚪蝌蚪 成蛙（细胞核含一个核仁）成蛙（细胞核含一个核仁）移入移入发育发育发育发育发育发
5、育已经分化的动物细胞可以发育成为一个动物体已经分化的动物细胞可以发育成为一个动物体5.细胞表现出全能性的条件细胞表现出全能性的条件离体状态离体状态有一定营养物质、激素和其他外界条件有一定营养物质、激素和其他外界条件第7页/共30页蜜蜂（蜜蜂（2N=32）减数分裂减数分裂卵细胞卵细胞(N=16)发育发育雄蜂雄蜂(N=16)卵细胞可以直接发育成为一个新个体卵细胞可以直接发育成为一个新个体例二：例二：第8页/共30页 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基因在特定空间
6、和时间条件下选择性表达选择性表达的的结果。在个体发育的不同时期，生物体不同部结果。在个体发育的不同时期，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，从而形成了不同的组织和器官。也不一样，从而形成了不同的组织和器官。第9页/共30页植物组织培养关键词：关键词：外植体、脱分化、再分化、愈伤组织细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件必要条件：第10页/共30页植物组织培养植物组织培养外植体：从活植物体上切下进行培养的那部分组织或器官外植体：从活植物体上切下进行培养的那部分组织或器官1 1）外植体灭菌消毒（根尖、茎、芽、嫩叶、种子、花粉等
7、）外植体灭菌消毒（根尖、茎、芽、嫩叶、种子、花粉等）2 2）用消毒过的器械将外植体置于培养皿上）用消毒过的器械将外植体置于培养皿上3 3）切取所需的外植体）切取所需的外植体4 4）将外植体接种于培养容器的培养基上）将外植体接种于培养容器的培养基上整个试验在超净工作台上进行，保持无菌！整个试验在超净工作台上进行，保持无菌！外植体经过一段时间在培养基上生长后，会形成愈伤组织外植体经过一段时间在培养基上生长后，会形成愈伤组织第11页/共30页植物组织培养的培养基植物组织培养的培养基定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生长定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生长的基质的基质无机营养成分：无机营养成
8、分：C C，H H，O O大量元素及部分微量元素大量元素及部分微量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%2%5%5%的蔗糖的蔗糖 琼脂：起支持作用琼脂：起支持作用 生长激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素生长激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素PHPH值：值：5.05.06.06.0第12页/共30页试管苗大规模培养第13页/共30页第14页/共30页过程过程离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽根、芽植物体植物体外植体外植体脱分化脱分化植物激素：细胞分裂素、生长素再分化再分化植物组织培养植物组织培养条件：含有全部营养成分的培养基、
9、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PHPH、适时光照等。第15页/共30页（三）（三）植物体细胞杂交植物体细胞杂交1 1、定义：用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。2 2、优势：（与有性杂交方法比与有性杂交方法比较）较）打破了不同种生物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。植物体细胞杂交植物体细胞杂交第16页/共30页去壁去壁去壁去壁纤维素酶纤维素酶果胶酶果胶酶原原生生质质体体植植物物细细胞胞原原生生质质体体融融合合离心、离心、振动、振动、电刺激、电刺激、聚乙二聚乙二醇醇再再生生细细胞胞壁壁杂杂种种细细胞胞去去分分化化愈愈伤伤组组织
10、织杂杂种种植植株株激素激素筛筛选选等量等量激素激素再再分分化化植物体细胞杂交植物体细胞杂交过程示意图过程示意图第17页/共30页植物A A细胞植物B B细胞去壁原生质体A A原生质体B B原生质体融合融合体再生壁杂种细胞细胞分裂愈伤组织杂种植株去壁的常用方法：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、电刺激等 化学法：聚乙二醇（PEGPEG）植物体细胞杂交植物体细胞杂交过程示意图过程示意图第18页/共30页制备原生质体制备原生质体：酶解法去掉细胞壁 诱导融会 新的原生质体新的原生质体 生出细胞壁 杂种细胞杂种细胞 组织培养 杂种植株杂种植株意义：克服远缘杂交不亲和的障碍
11、、培育新品种意义：克服远缘杂交不亲和的障碍、培育新品种第19页/共30页几个概念：愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种高度液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织。第20页/共30页植物细胞的脱分化脱分化：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。植物细胞的再分化再分化：脱分化产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。第21页/共30页第22页/共30页一一、植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径1.微型繁殖 (1)微型繁殖技术:快速繁殖优良品种的植物组织培养技术.(2)特点:保持优良品种的遗传特性;高效快速地
12、实现种苗的大量繁殖.第23页/共30页第24页/共30页2.作物脱毒 (1)材料:无病毒的茎尖 (2)脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得第25页/共30页3.神奇的人工种子 (1)特点:后代无形状分离 不受气候,季节和地域限制 (2)技术:植物组织培养.(3)结构:人工薄膜胚状体或不定芽或顶芽或腋芽.第26页/共30页二二、作物新品种的培育作物新品种的培育1.单倍体育种 (1)方法:花药的离体培养 (2)优点:后代稳定遗传,都是纯合体;明显缩短育种年限.第27页/共30页2.突变体的利用 (1)产生:植物组织培养 (2)利用:筛选对人们有利突变体,进而培育新品种三三、细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产1.种类:蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等.2.技术:植物的组织培养.第28页/共30页第29页/共30页感谢您的观看。第30页/共30页