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1、专题2 细胞工程细胞工程细胞工程 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。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细胞生物学和分子生物学子生物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改变按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获细胞内的遗传物质或
2、获得细胞产品得细胞产品(定向改造）定向改造）细胞工程植物细胞工程植物细胞工程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工程动物细胞工程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一、植物组织培养一、植物组织培养n1、原理原理：n细胞的全能性细胞的全能性细胞的全能性细胞的全能性1.概念概念:已高度分化的细胞仍具有发育成完整个体已高度分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。的潜能。2.原因：原因：生物体细胞含有本物种所特有的全套遗传生物体细胞含有本物种所特有的全套遗传信息。信息。3.全
3、能性高低：全能性高低：受精卵胚胎干细胞生殖细胞体细胞植物细胞动物细胞动物细胞离体（必要条件）、离体（必要条件）、一定的营养物质（水、无机盐、维生素、氨基酸）、一定的营养物质（水、无机盐、维生素、氨基酸）、激素（细胞分裂素、生长素）、激素（细胞分裂素、生长素）、其他适宜的条件（温度、其他适宜的条件（温度、pHpH、无菌等）、无菌等）（3 3）实现细胞全能性的条件）实现细胞全能性的条件一一.细胞的全能性与细胞分化细胞的全能性与细胞分化植物组织培养的培养基植物组织培养的培养基无机营养成分：无机盐离子无机营养成分：无机盐离子有机营养成分：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
4、和氨基酸 碳源：碳源：2%5%2%5%的蔗糖溶液，调节渗透压的蔗糖溶液，调节渗透压 琼脂：起支持作用琼脂：起支持作用 激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素PHPH值：值：5.05.06.06.0一、植物组织培养（）植物组织培养（）植物组织培养二二.植物细胞工程植物细胞工程离体的植物器官、组织离体的植物器官、组织或细胞或细胞愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化根、芽根、芽植物体植物体再再分分化化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 愈伤组织的形成n愈伤组织：离体的植物愈伤组
5、织：离体的植物器官、组织或细胞，在器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种过细胞分裂，形成一种排列疏松无规则、高度排列疏松无规则、高度液泡化、无定形态的薄液泡化、无定形态的薄壁细胞壁细胞组成的组织。组成的组织。1、关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（、关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（）A、愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果、愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果 B、愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果、愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果 C、愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果 D、愈伤组织的形成是离体
6、植物细胞脱分化的结果愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果D试管苗大规模培养植物组织培养的概念：植物组织培养的概念：n在无菌和人工控制的条件下将离体的植在无菌和人工控制的条件下将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予一定的培养条件，诱的培养基上，给予一定的培养条件，诱导产生愈伤组织和胚状体，最终形成完导产生愈伤组织和胚状体，最终形成完整的植株。整的植株。能力训练：能力训练：1、下列不能作为植物组织培养的材料是：、下列不能作为植物组织培养的材料是：A、秋海棠的叶、秋海棠的叶 B、马铃薯的块茎、马铃薯的块茎C、成熟的花粉、成熟的花粉 D、木质
7、部中的导管细胞、木质部中的导管细胞D2 2、下列属于组织培养的是（、下列属于组织培养的是（）nA.A.花药离体培养成单倍体植株花药离体培养成单倍体植株nB.B.芽发育成枝条芽发育成枝条nC.C.根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区nD.D.利用桑枝条扦插大田并发育成利用桑枝条扦插大田并发育成完整植株完整植株3、若用、若用“”表示植物组织培养的过程。请回答：表示植物组织培养的过程。请回答：（1）表示表示 ，能被培养成为能被培养成为的根本原因是的根本原因是（2）表示表示 ，其细胞特点，其细胞特点 是是 薄壁细胞。薄壁细胞。脱分化再分化再分化离体的植物组织器官、组织或细胞离体的植物组织器官、
8、组织或细胞植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性具有分生能力的具有分生能力的愈伤组织愈伤组织植物体细胞杂交应用研究植物体细胞杂交应用研究 1 1、定义：、定义：将两个来自不同植物的体细胞融合成将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一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的过程。新的植物体的过程。2 2、优势、优势：（与有性杂交与有性杂交方法比较方法比较）克服了远缘杂交不亲和的障碍克服了远缘杂交不亲和的障碍，拓展了，拓展了可用于杂交的亲本组合范围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(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物体细胞杂交植物体细胞杂交过程示意
9、图过程示意图标志标志去壁去壁愈伤组织愈伤组织再生出小植株再生出小植株正在融合的原生质体正在融合的原生质体杂种细胞再生出细胞壁杂种细胞再生出细胞壁马铃薯马铃薯番茄番茄思考题n细胞壁如何去除？细胞壁如何去除？n原生质层如何融合？融合的基础是什么原生质层如何融合？融合的基础是什么？n杂交完成的标志是什么？杂交完成的标志是什么？n最后通过什么手段得到新个体最后通过什么手段得到新个体？植物植物A A细胞细胞植物植物B B细胞细胞去壁去壁原生质体原生质体A A原生质体原生质体B B原生质体融合原生质体融合融合体融合体再再生生壁壁杂种细胞杂种细胞细胞分裂细胞分裂愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株去壁的常用方法：去壁的常用方法：酶解法（纤维素酶、果胶酶等）酶解法（纤维素酶、果胶酶等）原生质体融合方法原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等物理法：离心、振动、电刺激等 化学法：聚乙二醇（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细胞融合的基础：细胞融合的基础：细胞膜的流动性细胞膜的流动性不不能能人人工工诱诱导导原原生生质质体体融融合合的的方方法法是是：A A、振动、振动 B B、电刺激、电刺激、C C、PEGPEG试剂、试剂、D D、重压、重压对应训练