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1、第一页，共四十五页。细胞工程是指应用细胞生物学和分子生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，通过物学的原理和方法，通过细胞水平细胞水平或或细胞器细胞器水平水平上的操作，按照人们上的操作，按照人们(rn men)(rn men)的意愿来的意愿来改变改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门综的一门综合科学技术。合科学技术。什么什么(shn me)(shn me)叫细胞工程？包括哪两大类型叫细胞工程？包括哪两大类型？第二页，共四十五页。第一节第一节 植物植物(zhw)(zhw)细胞工程细胞工程一、植物细胞工程的基本一、植物细胞工程的基本(jbn)(jbn)
2、技术技术第三页，共四十五页。脱分化脱分化(fnhu)再分化再分化(fnhu)正常正常(zhngchng)菊花菊花花瓣花瓣（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）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根或愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程芽等器官的过程植物组织培养植物组织培养第四页，共四十五页。探究探究(tnji
3、)：1 1、为什么植物、为什么植物(zhw)(zhw)的一个花瓣就可以培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？植物细胞植物细胞(xbo)具有全能性。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？第五页，共四十五页。（一）植物（一）植物(zhw)细胞的全能性细胞的全能性1 1、细胞、细胞(xbo)(xbo)全能性的概念：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任何一个(y)细胞细胞，都，都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，每个生物细每个生物细胞胞都具有全能性的特点。都具有全能性的特点。植物
4、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，细胞并不会表现出全能性，在生物体的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是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：第六页，共四十五页。（二）植物（二）植物(zhw)组织培养技组织培养技术术请认真阅
5、读资料请认真阅读资料2828页的页的“实验原理实验原理”部分部分(b fen)(b fen)，思考，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过、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？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，仍具有证明了分化的植物细胞，仍具有(jyu)形成完整植株所需要的全形成完整植株所需要的全部基因。部基因。第七页，共四十五页。离体状态
6、离体状态(zhungti)离体的植物离体的植物(zhw)器官、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:无机无机(wj)营养成分：水、无机营养成分：水、无机(wj)盐盐有机营养成分：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、湿度、无菌、适宜温度、湿度、pH、氧气、适时光照等、氧气、适时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
7、主要作用是促进细胞分裂或主要作用是促进细胞分裂或分化出不定芽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一定要按一定比例使用比例使用。第八页，共四十五页。3 3、你觉得选择、你觉得选择(xunz)(xunz)胡萝卜的哪个部位作为实验材料较好？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含有(hn yu)形成层形成层的部分的部分什么什么(shn me)原因？原因？优良的品种优良的品种第九页，共四十五页。操作步骤：操作步骤：1 1、将胡萝卜根进行、将胡萝卜根进行(jnxng)(jnxng)消毒。消毒。
8、2 2、用无菌的解剖刀切取胡萝、用无菌的解剖刀切取胡萝卜卜形成层部位形成层部位的组织的组织(zzh)(zzh)块，获得外植体。块，获得外植体。3 3、将外植体接种到灭菌后的、将外植体接种到灭菌后的培养基上，恒温培养基上，恒温避光避光(b(b un)un)条件下条件下诱导形成愈伤组诱导形成愈伤组织织.4 4、将愈伤组织转接到分化、将愈伤组织转接到分化培养基上培养基上光照下光照下培养，诱导培养，诱导分化生成分化生成胚状体或从芽胚状体或从芽，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，培养成、将试管苗移栽到大田，培养成正常植株。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
9、体胚状体试管苗试管苗正常植株正常植株再分化再分化移栽移栽第十页，共四十五页。1 1、在组织培养实验中，要强调对所用器械、培养基灭菌和实、在组织培养实验中，要强调对所用器械、培养基灭菌和实验人员验人员(rnyun)(rnyun)的无菌操作，为什么呢？的无菌操作，为什么呢？2 2、本实验中，切取胡萝卜块时强调要切取含有形成层部分，原、本实验中，切取胡萝卜块时强调要切取含有形成层部分，原因是什么呢？请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），因是什么呢？请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否是否(sh fu)(sh fu)也能培养成小植株？也能培养成小植株？第十一页，共四十五页。植物组
10、织培养就是在_的条件(tiojin)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_。培养培养(piyng)条件？条件？结果？结果？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第十二页，共四十五页。三、植物体细胞杂交三、植物体细胞杂交(zjio)(zjio)技术技术番茄番茄(fnqi)(fnqi)马铃薯马铃薯(理理想图想图)这幅番茄这幅番茄马铃薯图利用马铃薯图利用(lyng)(lyng)传统有性杂交方法能实现吗？传统有性杂交方法能实现吗？为什么？为什么？第十三页，共
11、四十五页。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(rngh)(rngh)正在正在(zhngzi)(zhngzi)融合的原生融合的原生质体质体再生再生(zishng)(zishng)出细胞出细胞壁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第十四页，共四十五页。将不同种的植物体细胞，在一定条件将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合下融合(rngh)(rngh)成杂种细胞，并把杂
12、种细胞培育成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。成新的植物体的技术。2 2、概念、概念(ginin)(ginin)3 3、理论、理论(lln)(lln)基础：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第十五页，共四十五页。4 4、优势、优势(yush)(yush)和未解决的问题：和未解决的问题：举例(j l)：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）：打破了不同种生物打破了不同种生物间的生殖隔离障碍，大大间的生殖隔离障碍，大大(d d)(d d)扩展了可用于杂交的亲本扩展了可用于杂交的亲本组合范围。组
13、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。第十六页，共四十五页。所采用技术的理论(lln)基础 植物(zhw)细胞工程通常(tngchng)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：第十七页，共四十五页。比较比较比较比较(bjio)(bjio)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细胞(xbo)全能性全能性脱分化脱分化(fnhu)(fnhu)再分化再分化保持优良性状保持优良性状繁殖速
14、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的克服不同种生物远源杂交的障碍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第十八页，共四十五页。1 1下列下列(xili)(xili)属于组织培养的是属于组织培养的是 ()()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.植物体细胞杂交植物体细胞杂交(z
15、jio)(zjio)的过程实质是（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 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，需需要诱导产生要诱导产生(chnshng)(chnshng)细胞壁，参与这一过程的细胞器（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
16、、内质网、线粒体、内质网B B第十九页，共四十五页。4.4.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(zhngzh)(zhngzh)F1F1选出不分离者选出不分离者纯合子纯合子 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纯合子合子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
17、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，应先去掉融合植物叶肉细胞时，应先去掉(q dio)(q dio)细胞膜细胞膜D D叶肉细胞离体培养时，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 第二十页，共四十五页。6.6.下图为植物体细胞下图为植物体细胞(xbo)(xbo)杂交过程示意图，据图回答：杂交过程示意图，据图回答：步骤步骤(bzhu)(bzhu)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
18、，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(ji f)(ji f)聚乙二醇聚乙二醇 诱导原生质体融合诱导原生质体融合 组织培养组织培养 脱分化脱分化 再分化再分化 第二十一页，共四十五页。7.7.下面所列过程是植物下面所列过程是植物(zhw)(zhw)组织培养的简略过程。请据此回答：组织培养的简略过程。请据此回答：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
19、。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 。外植体外植体植物植物(zhw)(zhw)细胞具有全能性细胞具有全能性 愈伤组织愈伤组织(zzh)(zzh)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，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 第二十二页，共四十五页。二、植物(zhw)细胞工程的实际应用第二十三页，共四十五页。（一）植物(zh
20、w)繁殖的新途径1 1、微型繁殖、微型繁殖(fnzh)(fnzh)技术技术（1 1）概念）概念(ginin)(ginin)：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第二十四页，共四十五页。第二十五页，共四十五页。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行工厂化育苗生产(shngchn)，这是利用，这是利用了该项技术的哪些优点？了该项技术的哪些优点？在短时间中
21、获得大量的优质种苗、可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以保持种苗的优良遗传(ychun)特性的优特性的优势。势。第二十六页，共四十五页。第二十七页，共四十五页。第二十八页，共四十五页。2 2、作物、作物(zuw)(zuw)脱毒脱毒（1 1）常选用）常选用(xunyng)(xunyng)的的部位：部位：分生区组织分生区组织(zzh)（如（如茎尖）茎尖）（2 2）操作过程）操作过程一定大小的一定大小的茎尖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第二十九页，共四十五页。（3 3）作物）作物(zuw)(zuw)脱毒的优脱毒的优点：点：
22、种植的作物就不会种植的作物就不会(b hu)或极少感染病毒。或极少感染病毒。（4 4）实例）实例(shl)(shl)：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第三十页，共四十五页。第三十一页，共四十五页。菜豆种子结构菜豆种子结构玉米种子结构玉米种子结构胚胚胚胚第三十二页，共四十五页。天然种子天然种子(zhng zi)的局限：的局限：1 1、培育、培育(piy)(piy)周期长周期长2 2、优良杂种的后代会因发生、优良杂种的后代会因发生(fshng)(fshng)性状分离而丧性状分离而丧失其优良特性失其优良特性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
23、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第三十三页，共四十五页。3 3、神奇的人工、神奇的人工(rngng)(rngng)种子种子（1 1）人工种子）人工种子(zhng zi)(zhng zi)的概的概念：念：（2 2）人工种子）人工种子(zhng zi)(zhng zi)的结的结构：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第三十四页，共四十五页。1 1、设计人工种子制备技术、设计人工种子制备技术(jsh)(jsh)的主要流程的主要流程图图诱导诱导(yudo)植物愈伤组植物愈伤组织织体细胞胚的诱导体细胞胚的诱导体细胞胚
24、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子、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？不可比拟的特点，想一想他们具有哪些特点？完全保持优良品种的完全保持优良品种的遗传特性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藏可以方便地贮藏和运输和运输第三十五页，共四十五页。选育出一个可以稳定遗传的农作物优良品种，常规的方法选育出一个可以稳定遗传的农作物优良品种，常规的方法是通过是通过(tnggu)什么方式获得？依据什么原理？什么方式获得？依据什么原理？第三十六页，共四
25、十五页。（二）作物(zuw)新品种的培育1 1、单倍体育种、单倍体育种(y(y zhng)zhng)（1 1）单倍体的定义）单倍体的定义(dngy)(dngy)：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。第三十七页，共四十五页。（3 3）植物）植物(zhw)(zhw)单倍体育种的一般过单倍体育种的一般过程程花粉花粉(hufn)愈伤组织愈伤组织(zzh)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的染色体加倍的纯合体纯合体再分
26、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第三十八页，共四十五页。第三十九页，共四十五页。（4 4）单倍体育种）单倍体育种(y zhng)(y zhng)的的优点：优点：后代都是纯合体后代都是纯合体(h t)，能稳定遗传，能稳定遗传明显缩短育种明显缩短育种(y zhng)年限年限（5 5）实例：）实例：中花中花1111号水稻号水稻第四十页，共四十五页。2 2、突变体的利用、突变体的利用(lyng)(lyng)（1 1）突变体的产生）突变体的产生(chnshng)(chnshng)：（2 2）利用）利用(lyng)(lyng)：（3 3）实例：）实例：培养细胞一
27、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，以及高产的突变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体，如抗花叶病毒的甘蔗第四十一页，共四十五页。（三）细胞(xbo)产物的工厂化生产1 1、细胞、细胞(xbo)(xbo)产物：产物：2 2、应用、应用(yngyng)(yngyng)的技的技术：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
28、年的人参年的人参20302030天天较多较多皂甙较少皂甙较少第四十二页，共四十五页。红豆杉，又名紫杉。红豆杉，又名紫杉。19711971年，美国年，美国(mi u)(mi u)化学家化学家从红豆杉树皮中分离出高从红豆杉树皮中分离出高抗癌活性的紫杉醇，发现抗癌活性的紫杉醇，发现紫杉醇具有独特的抗肿瘤紫杉醇具有独特的抗肿瘤作用。作用。高效抗癌的药物紫杉醇，高效抗癌的药物紫杉醇，虽然虽然(surn)能造福人类，能造福人类，但却为濒危的红豆杉带来但却为濒危的红豆杉带来一场灭顶之灾。怎样拯救一场灭顶之灾。怎样拯救红豆杉，并且生产大量紫红豆杉，并且生产大量紫杉醇呢？杉醇呢？第四十三页，共四十五页。第四十四页，共四十五页。内容(nirng)总结第三章 细胞工程。1、为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢。1、根据实验(shyn)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。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。2、用无菌的解剖刀切取胡萝卜形成层部位的组织块，获得外植体。优势（与有性杂交方法比较）：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的亲本组合范围。A、种植F1选出不分离者纯合子。试管苗（脱毒苗）第四十五页，共四十五页。