课件43张PPT。 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.这样的生物技术属于何种生物工程？细胞工程 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？包括哪两大领域？细胞工程理论基础细胞的全能性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课标要求：能力要求
1、理解和掌握植物组织培养的操作过程
内容要求
1、理解植物细胞的全能性
2、了解植物细胞脱分化和再分化的结果
3、掌握植物组织培养的特点利用菊花花瓣微型繁殖培养的菊花探究：1、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？
植物细胞具有全能性。2、什么是细胞的全能性？1、定义： 生物体的细胞具有使后代细胞发育成完整个体的潜能的特性。 2、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都应该具有全能性。 3、差异： （1） 受精卵的全能性最高 （2） 受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞低。 4、大小：一、细胞的全能性植物细胞＞动物细胞 探究：3、克隆羊“多利”的诞生说明了什么？
4、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？
5、为何已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能？
表现全能性的条件有哪些？
离体、提供营养物质、激素及其它适宜条件。细胞核中含有保持物种遗传性所需的全套基因，并没有因为细胞分化而丢失基因，高度分化的细胞的细胞核仍具有全能性。在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。生物体的每一个细胞都含本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。1、有关全能性的表述中，不正确的是（ ）
Ａ．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完
整个体，因此全能性最高
Ｂ．生物体内细胞由于分化全能性不能表达
Ｃ．卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能
性很高
Ｄ．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出
全能性C趁热打铁：2.下列植物细胞全能性最高的是（ ） A.形成层细胞 B.韧皮部细胞 C.木质部细胞 D.叶肉细胞
3．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．被子植物的的叶肉细胞AC 要把一块组织通过培养得到一株完整植株, 应该如何操作呢?请同学们阅读P34实验完成P35讨论题。(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？ 植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。
造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不规范等。所以在组织培养实验中用到的植物材料和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定要规范，避免带入杂菌。(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。试管苗大规模培养外植体愈伤组织新植株切取
形成层无菌接种诱导愈伤组织
的形成试管苗的形成培养室移栽脱分化再分化 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、概念离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体外植体脱分化植物激素：
细胞分裂素、生长素再分化2、过程植物组织培养条件： 含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。强调几个概念：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。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，又称去分化。
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。
1、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？
在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。能力提高2、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？植物激素知识拓展 当细胞分裂素和生长素共同使用时，能刺激愈伤组织的形成，而通过调节二者的浓度比，就可以调控植物细胞培养过程中芽和根的形成，称为“激素杠杆”。
具体内容详见P42拓展视野反馈练习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.未受精的卵发育成植株A2.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.消毒灭菌
B.适宜的温度
C.充足的光照
D.适宜的养料和激素C3.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C4、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
B、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
D 、愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果B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。二、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？为什么？ 1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。背景资料1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种——“Potamato”。 目前，已得到栽培烟草与野生烟草、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代，获得了有价值的新品系或育种上有用的新材料。 白菜甘蓝白菜－甘蓝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二、植物体细胞杂交技术去壁去壁纤维素酶果胶酶原生质体植物细胞原生质体融合离心、振动、电刺激、
聚乙二醇再生细胞壁杂种细胞去分化愈伤组织杂种植株激素筛选等量激素再分化植物体细胞杂交过程示意图2、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。
3、优势和未解决的问题 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限制，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。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。1.为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？ 马铃薯—番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地下结马铃薯，主要原因是：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，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然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。练习. 通过细胞杂交,获得一个杂种植株,需要的步骤是( )
A.分离原生质 诱导原生质融合 生出细胞壁 组织培养法 得到杂种植株
B.分离原生质 原生质自然融合 组织培养 杂种植株
C.获取细胞 原生质融合 组织培养 杂种植株
D. 获取细胞 原生质直接融合 组织培养 杂种植株A2、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
A4. 通过细胞杂交,获得一个杂种植株,需要的步骤是( )
A.分离原生质 诱导原生质融合 生出细胞壁 组织培养法 得到杂种植株
B.分离原生质 原生质自然融合 组织培养 杂种植株
C.获取细胞 原生质融合 组织培养 杂种植株
D. 获取细胞 原生质直接融合 组织培养 杂种植株A2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物──眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。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课件26张PPT。植物细胞工程 白菜甘蓝多莉绵羊细胞工程 1概念:2分类:植物细胞工程和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 植物体细胞杂交植物细胞的全能性1.什么是细胞的全能性？
2.为什么细胞具有全能性?
3.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？
4.细胞 表现出全能性的必要条件是什么?一、细胞的全能性细胞的全能性概念:
原理:
未表现出全能性:
必要条件:细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件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。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都应该具有全能性。是基因在特定的时间和空间条件下选择性
表达的结果。＞＞2、几乎所有植物的体细胞，雌、雄配子体都具有全能性，都能发育成胚和植株
1、在高等动物中，受精卵细胞、早期卵裂细胞、囊胚期细胞具有全能性捕蝇草 切取接种愈伤组织的形成分化形成小芽或根试管苗的形成移栽二、植物组织培养离体植
物细胞
（外植体）胚状体根芽脱分化再分化1、过程植物体优势？繁殖速度快
不受季节限制
工厂化生产
幼苗无毒
保持优良性状几个关键词：细胞离体、一定的营养物质、激素（细胞分裂素和生长素）和其他外界条件必要条件：
外植体:脱分化:再分化:愈伤组织:胚状体:从活植物体上切下进行培养的那部分组织或器官已经分化的细胞，在一定的条件下，重新回复到原始的未分化状态去分化的细胞，在一定的条件下，又重新分化成各种特异性的组织细胞的过程在人工培养基上由外植体长出来的一团无序生长的薄壁细胞（细胞排列疏松、无规则）。具有生根发芽能力的胚状结构细胞分化:在发育过程中，具有全能性的细胞（如受精卵细胞）
逐步转变成形态、结构、功能各异的组织细胞的过程2、组织培养应用： （1）植物快速繁殖（植物克隆，珍稀、濒危物种）（2）无性繁殖植物脱毒幼苗的培养 紫草紫草素 愈伤组织（3）提取原料（药物、食品添加剂、香料、色素、杀虫剂）思考：天然种子和人工种子在生殖方式上有什么不同？（4）人工种子（5）转基因植物的培育 现在已有胡萝卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、玉米、水稻、橡胶等几十种植物的人工种子试种成功，但由于成本较高，中国尚未应用于生产。 解决有些植物结子困难、发芽率低、
繁殖困难等问题胚芽胚根胚乳或子叶种皮请同学们讨论如何实现?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。 三、植物体细胞杂交 杂种细胞愈伤组织杂种植株植物细胞A植物细胞B 原生质体A原生质体B正在融合的原生质体去细胞壁!纤维素酶、果胶酶促融方法?碰到难题? 物理:离心.振动.电刺激
化学：PEG再生细胞壁组织培养细胞融合优势？ 克服远源杂交不亲和的障碍！成果：培育出“番茄马铃薯”杂种植株
未解决问题：尚未让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的
优良性状成果和尚未解决的问题：白菜甘蓝白菜 甘蓝同学们设计一下白菜甘蓝培育过程？检测练习：
1、当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状
态时，下列有可能使其表现出全能性，发育成完整的植株的是
A、细胞分裂素 B、生长素 C、一定的营养物质 D、以上三者均是
2、细胞工程是一门综合科学技术。下列哪项技术不属于细胞工程
A、有性杂交 B、体细胞杂交 C、组织培养 D、细胞核移植
3、在生物体的所有细胞中，全能性最高的是
A、卵细胞 B、植物花粉 C、体细胞 D、受精卵D ADB4、在生物体内 ，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为（ ）
A、细胞丧失了全能性 B、基因的表达有选择性
C、不同的细胞内基因不完全相同
D、在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化5、植物体细胞杂交尚未解决的问题是（ ）
A、去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体
B、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状 C、将杂种细胞培育成植株
D、尚未培育出属间杂种植物B6、（2003.江苏）用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以 愈伤组织，下列叙述错误的是
A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的
B.该愈伤组织的细胞没有全能性
C.该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成
D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构B7、 （2003.全国理综）甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培育的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的
A.有丝分裂 B.分化
C.减数分裂 D.全能性C8、下图为用细胞杂交方法培育番茄薯的过程图，请据图回答：番茄细胞马铃薯细胞番茄马铃薯细胞杂种植物幼苗12（1）过程1叫_________技术；过程2叫____________技术；
过程1之前进行____________的处理。（2）番茄马铃薯能相互嫁接，但进行有性杂交却无法获得种子，这是因为二者存在着___________现象。（3）用这种方法进行杂交的最大优点是
_____________________________________。细胞融合植物组织培养破除细胞壁生殖隔离打破了远源杂交不亲和的难题，能获得种间杂种小结： （一）细胞的全能性 （二）植物组织培养 ??? 1.过程
????????????????????????????????????????????????????????????课件24张PPT。植物细胞工程 细胞工程的概念 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。植物细胞工程的基本技术和理论基础 植物细胞工程的理论基础是：
植物细胞的全能性概念：细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。
原因：是生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质及发育为完整个体所必需的全部基因。 细胞的全能性 当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。 在生物的个体发育中，由于基因在特定时间和空间下选择性地表达而形成不同器官，因此，要实现细胞的全能性，首先必须使生物体的细胞处于离体状态。 植物组织培养的概念 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，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。植物组织培养的过程离体的植物器官、组织或细胞脱分化（又叫去分化）愈伤组织（排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞）再分化根或芽等器官植物体相关问题1、在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？
2、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成小植株吗？
3、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？植物体细胞杂交的概念 将不同种植物的体细胞，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。 （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）相关问题（1）要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？
（2）有没有一种温和的去细胞壁的方法？
（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融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？
（5）如何将杂种细胞培育成杂种植株？植物体细胞杂交过程杂合的原生质体杂种细胞愈伤组织杂种植株植物体细胞杂交过程原生质体制备（酶解法去细胞壁）
原生质体融合（人工诱导）
杂种细胞的筛选和培养（形成愈伤组织）
杂种植株的再生与鉴定物理法：离心、振动、电刺激等
化学法：聚乙二醇等试剂纤维素酶、果胶酶等问题为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
主要原因是：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，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然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。 问题自然界中有一种含有叶绿体的原生动物──眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。 异想天开植物细胞工程的实际应用繁殖植物的新途径
微型育种
作物脱毒
人工种子
育种新方法
单倍体育种
诱导突变体
细胞产物的工厂化生产概念：应用组织培养技术，快速繁殖植物（也叫快速繁殖技术）
原理：植物细胞的全能性
优点：繁殖率高，可大批量生产
取材少
培养周期短
保持优良性状微型繁殖作物脱毒病毒在作物体内逐年积累，会导致作物产量降低，品质变差
分生区附近（茎尖、根尖）的病毒极少，甚至没有
采用茎尖进行组织培养
人工种子结构：
人工薄膜+胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）
优点：
不受气候、季节、地域的限制
保留优良性状
时间短，占地少
技术：
组织培养
原理：
细胞全能性养分、无机盐、有机碳源、农药、抗生素、有益菌
生长调节剂单倍体育种方法：
花药离体培养
技术：
组织培养获得单倍体
秋水素处理单倍体的幼苗，使染色体加倍
优点：
明显缩短了育种年限
后代稳定遗传突变体的利用利用组织培养时，分裂状态的细胞易受培养条件和外界压力（如射线，化学物质等）的影响而产生突变的原理，诱导并筛选出对人类有用的突变体。细胞产物的工厂化生产红豆杉与紫杉醇人参皂甘的生产植物细胞工程的实际应用繁殖植物的新途径
微型育种
作物脱毒
人工种子
育种新方法
单倍体育种
诱导突变体
细胞产物的工厂化生产
