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1、专题二 细胞工程应用的原理和方法应用的原理和方法 细胞生物学细胞生物学 分子生物学分子生物学细胞水平细胞水平细胞器水平细胞器水平按照人们的意愿按照人们的意愿来改变细胞内的来改变细胞内的遗传物质或获得遗传物质或获得细胞产品细胞产品1.概念概念研究的目的研究的目的研究的水平研究的水平2.分类分类动物细胞工程动物细胞工程植物细胞工程植物细胞工程植物细胞植物细胞工程工程植物细胞工程植物细胞工程的基本技术的基本技术植物细胞工程植物细胞工程的应用的应用植物组织培养植物组织培养技术技术植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术2.1.1植物细胞工程的基本技术u1.简述植物组织培养技术的原理和过程u2.知道细胞的全
2、能性u3.区分脱分化、再分化等相关概念【学习目标】【科学资料】无论是绚丽多姿的花草，还是碧绿参天的大树，大多都是通过种子播种或枝条扦插实现繁殖的。其实在一定的条件下，利用它们的一片叶子、一瓣花瓣，甚至一粒花粉，同样可以得到大量的幼小植株。图2-1是科学家利用菊花的花瓣培养出的菊花怎样把植物的一个花瓣培育成完整的植株？高度分化的花瓣完整植株花瓣愈伤组织幼根和芽小植株脱分化再分化脱分化：已经分化的细胞，经过诱导，失去其特有的 结构和功能而转变成未分化细胞的过程。一、实例高度分化的花瓣完整植株花瓣愈伤组织幼根和芽小植株脱分化再分化愈伤组织：细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、呈无定形状态的薄壁细胞。一
3、、实例高度分化的花瓣完整植株花瓣愈伤组织幼根和芽小植株脱分化再分化再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化出根或芽等器官的过程。为什么植物的一个花瓣就什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢可以培育出完整的植株呢？一、实例 具有某种生物的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，也就是说，每个细胞都具有全能性的特点。二、细胞的全能性1、定义分裂 分化分裂 分化共同 组成生物个体受精卵干细胞体细胞二、细胞的全能性2、植物细胞全能性的原因 生物体的每个细胞都含有本物种所特有的全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的全部基因。分裂 分化分裂 分化共同 组成生物个体受
4、精卵干细胞体细胞二、细胞的全能性4、细胞在生物体内没有表现全能性的原因基因的选择性表达3、体现细胞全能性的标志由细胞发育成完整的个体分化程度低的 分化程度高的分裂能力强的 分裂能力弱的不同类型细胞的全能性 受精卵生殖细胞体细胞 受精卵干细胞体细胞不同生物细胞的全能性 植物细胞动物细胞二、细胞的全能性5、细胞全能性大小的分析1、实验：胡萝卜的组织培养根、茎、叶愈伤组织丛芽胚状体小植株脱分化再分化（外植体：用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞）三、植物组织培养技术原理三、植物组织培养技术 步骤：制备外植体a 洗净，削皮，切段，手消毒b 材料消毒c 取材：有形成层部位（具有分裂能力，容易诱导
5、形成愈伤组织）接种人工配制的固体培养基上营养物质：无机物 有机物（蔗糖：提供能量，调节渗透压）植物激素：生长素和细胞分裂素琼脂三、植物组织培养技术 步骤：培养脱分化培养基：诱导培养基（生长素和细胞分裂素的比例适中）结果：形成愈伤组织条件：避光再分化培养基：分化培养基 生长素细胞分裂素利于根的分化结果：形成小植株条件：有光照（叶绿素的形成需要光照）移栽2、植物组织培养（1）概念：在无菌和人工控制条件下，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。三、植物组织培养技术（2）原理：植物细胞的全能性（3）流程简图：离体无菌适
6、宜物质诱导和调节（植物激素）适宜的营养物质三、植物组织培养技术适宜的外界条件 （温度、pH、光照等）诱导培养基避光分化培养基光照外植体外植体脱分化脱分化愈伤愈伤组织组织再分化再分化完整植株完整植株胚状体胚状体或丛芽或丛芽（4）条件：（5）植物组织培养的优点 保持优良性状，繁殖快，可大规模生产如何生产该植物？地上长番茄，地下长马铃薯三、植物体细胞杂交技术1.定义 p37 植物体细胞杂交（plant somatice hybridization）就是将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。2、过程植物体细胞杂交植物组织培养三、植物体细胞杂交技术方法：酶解
7、法。【1】原生质体的获得。用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。利用酶的专一性。2、过程三、植物体细胞杂交技术原理：【2】原生质体的融合细胞膜具有流动性方法：物理方法(离心、振动、电激等)化学方法(聚乙二醇(PEG)诱导)2、过程三、植物体细胞杂交技术【2】原生质体的融合2、过程三、植物体细胞杂交技术原理：【2】原生质体的融合细胞膜具有流动性方法：物理方法(离心、振动、电激等)化学方法(聚乙二醇(PEG)诱导)思考：融合后，培养基中有几种类型的细胞？A、B、AA、BB、AB2、过程三、植物体细胞杂交技术【3】再生细胞壁，形成杂种细胞。思考：参与此过程中的主要细胞器是？高尔基体细胞融合成功的标志。2、过
8、程三、植物体细胞杂交技术【4】植物组织培养技术，获得杂种植株。2、过程杂交成功的标志。三、植物体细胞杂交技术技术：植物组织培养技术过程：脱分化、再分化原理：植物细胞全能性项目 体细胞杂交 P1：2n(Aabb)与 P2：2m(ccDd)生殖类型变异类型染色体数染色体组数基因组成植物体细胞杂交后代的遗传变化无性繁殖，育种过程中不遵循孟德尔定律染色体数目变异两亲本染色体数之和。2n+2m两亲本染色体组数之和。2+2两亲本基因型之和。AabbccDd三、植物体细胞杂交技术3、原理细胞膜的流动性、植物细胞的全能性。三、植物体细胞杂交技术4、优点：克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍5、局限性原因：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的。所以杂交植株的细胞中虽具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。三、植物体细胞杂交技术 目前仍有许多理论和技术问题未解决，还不能让杂种植物按人们需求表现出亲代的优良性状。思考与讨论 p38 1.为什么“番茄-马铃薯”超级杂种植株没有如科 学家所想象的那样，地上长番茄、地下长马铃薯？6、成功实例烟草-海岛烟草、胡萝卜-羊角芹、白菜-甘蓝等。我国科学家培育出了多种柑橘属不同种间的杂种植株。三、植物体细胞杂交技术