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1、,专题2 细胞工程,1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆动物-克隆羊多利诞生于英国, 标志着一种新的生物技术-动物体细胞克隆技术面世, 也揭开细胞工程更深层次发展的序幕!,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，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，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技术。,什么叫细胞工程？,按操作对象分类,植物细胞工程,动物细胞工程,前者是细胞水平或细胞器水平上的生物技术,后者是分子水平上的生物技术。,克隆多莉羊技术是 水平上的技术，培育抗虫棉是 水平上的技术。,细胞工程与基因工程相比：,细胞,分子,思考:,科学利用菊花花瓣培养的菊

2、花,细胞失去了全能性细胞中的基因部分丢失 细胞中的基因进行选择性表达 细胞中的基因变异不同,为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？,怎样才能由一块组织通过培养得到一株完整植株, 应该如何操作?,2.1植物细胞工程,2.1.1植物细胞工程的基本技术,植物组织培养技术,(1)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无菌操作？,防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会和培养物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。,讨论,(2)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），是

3、否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？,胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。,(3)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图。,植物材料（消毒）,愈伤组织,再分化,诱导,试管苗,移栽到大田,培养成正常植株,探究：一、细胞全能性,1、为什么已分化的植物组织或细胞能培养成完整植物体？,植物细胞具有全能性。,2、什么是细胞的全能性？,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，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点 。,探究,4.细胞表现全能性的条件有哪些？,离体、提供营养物质、植物激素及其它适宜条件。

4、,生物体的每一个细胞都含有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。,3、已分化的细胞为什么具有发育成完整个体的潜能？,6、大小：,（1） 受精卵的全能性最高,（4）分化程度低的细胞分化程度高的细胞,在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果，从而构成生物体的不同组织和器官。-细胞分化,5、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？,下列细胞全能性最高的是 （ ） A植物的卵细胞 B 植物的精子细胞 C被子植物的受精卵 D被子植物的叶肉细胞,C,植物组织培养就是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

5、件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。,二、 植物组织培养,1、概念,脱分化,再分化,2、植物组织培养的过程,（离体的,已分化组织或细胞）,（未分化）,（分化）,幼芽或幼根？,条件？,优点？,特点？,繁殖速度快不受季节限制工厂化生产幼苗无毒保持优良性状,适宜温度、光照、 pH和无菌环境。无机物、有机物和植物激素（生长素，细胞分裂素等）,无定形状态排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞无规则无叶绿体,不进行光合作用,分化程度低去分化较易,理论基础：,细胞的全能性,条件？,避光，植物激素,能力提高,1、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？,植物激素,2、植物组织培养一般应用在什么时候？,能

6、力提高,一般是植物转基因技术等培育新品种的最后一道工序。,强调几个概念：,植物细胞的脱分化：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程.,脱分化的实质和结果分别是什么？,实质是恢复细胞的全能性过程。结果是形成愈伤组织。,植物细胞的再分化：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。过程实质：有丝分裂和细胞分化 是无性生殖 遗传物质未改变,反馈练习,1.下列属于组织培养的是：（ ）A.花粉培养成单倍体植株B.芽发育成枝条C.根尖分生区发育成成熟区D.未受精的卵发育成雄蜂,A,2.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（ ）A.消毒

7、灭菌B.适宜的温度C.充足的光照D.适宜的养料和激素,C,3.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要（ ）A.具有完整细胞核的细胞B.离体状态C.导入外源基因D.一定的营养物质和激素,C,4、若用“ ” 表示植物组织培养的过程。请回答： （1） 表示 ， 能被培养成为的根本原因是（2） 表示 ，,脱分化,再分化,离体的植物器官、组织或细胞,植物细胞具有全能性,愈伤组织,因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。,于是，这些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。,三、植物体细胞杂交技术,这幅番茄马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗

8、？为什么？,1你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？2有没有一种温和的去壁方法呢？3为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？4如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？5如何将杂种细胞培育成杂种植株？,请思考：,杂种植株,融合的原生质体AB,再生出细胞壁,脱分化,愈伤组织,再分化,1、过程,植物细胞的融合,植物组织培养,植物细胞A,原生质体B,原生质体A,杂种细胞AB,去 壁,去 壁,人工诱导,方法？,促进融合的方法？,融合完成的标志,植物细胞B,三、植物体细胞杂交技术,细胞膜具有一定的流动性,细胞全能性,筛选,细胞器,利用电激法将野生马

9、铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合,注意：1）、在诱导剂作用下，进行诱导融合，先进行膜的融合，再进行核的融合，最后形成杂种细胞，可能性有三种（AA;BB;AB，只有AB才是所需要的杂种细胞，所以要进行筛选）2）、杂交细胞的染色体、基因组或染色体组是两者之和3）、该过程，遗传物质不遵循孟德尔遗传定律。,2、该技术目的： 培育成杂种植株 杂种植株特点：具备两种植物的遗传特征原因是含有两种植物的遗传物质。,3、原理：细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性,4、概念,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的植物体的技术。,5、意义,在克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍上，取得了

10、巨大的突破，从而扩大了可用于杂交的亲本组合。,6.未能解决的问题：未能让杂种植物按照人们 的需要表现出亲代的优良性状（番茄-马铃薯）,白菜,甘蓝,白菜甘蓝,Aa,Bb,四倍体；AaBb,？,1、不能人工诱导原生质体融合的方法是（ ）,A、振动 B、电刺激C、PEG试剂 D、重压,2、植物细胞融合完成的标志的是（ ）A、产生新的细胞壁 B、细胞膜发生融合C、细胞质发生融合 D、细胞核发生融合,A,D,自我评价,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,植物体细胞杂交,植物细胞的全能性,小结,植物细胞工程的应用,生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、价格高等特

11、点，近年在各地发展很快。但是生姜在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%50%。,案例一,一、植物繁殖的新途径,1.微型繁殖 (1)微型繁殖技术: (2)特点:,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.,快速繁殖优良品种的植物组织培养技术.,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,3.人工种子 (1)特点: (2)技术: (3)结构:,可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖；固定杂种优势不受气候,季节和地域限制,植物组织培养.,人工种皮、 胚乳、胚状体或不定芽或顶芽或腋芽.,二、作物新品种的培育,1.单倍体育种 突变体Aa中A为优良突变基因 (1)方法: (2)优点：,花药的离体培养秋水仙素诱导,后代都是纯合体，稳定遗传；明显缩短育种年限,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、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. 紫草素2.技术:植物的组织培养.,培育到什么阶段提取？,