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1、细胞工程,应用的原理和方法 研究的水平 研究的目的,资料1,资料2,脱毒草莓,如何把某种植物的一块组织或细胞通过培养得到一株完整植株?,1958年，美国科学家斯图尔德用胡萝卜韧皮部细胞成功地培育出了一棵完整的植株。,愈伤组织,胚状体,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 。,讨论：,完整生物体,在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。,生物的每一个细胞都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。,4
2、.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？,3.已分化的细胞为什么具有发育成完整个体的潜能？,5.全能性大小：,受精卵,生殖细胞,体细胞,2）,植物细胞动物细胞,3）,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,模型构建,离体植物材料 （即外植体）,无菌接种、诱导,愈伤组织,诱导,试管苗,移栽到大田,培养成正常植株,（消毒）,脱分化,再分化,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。,概念落实：,（1）愈伤组织：,原指植物体受伤时产生于伤口周围的组织。 现指离体的植物器官、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
3、、无定形状态的薄壁细胞组成的排列疏松、无规则的组织。,（2）植物细胞的脱分化：,（3）脱分化的实质和结果分别是什么？,实质:恢复细胞的全能性过程 结果:形成愈伤组织,（4）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。,是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。,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
4、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.诱导脱分化时为何需要避光培养？诱导再分化时是否需要光照？,避光有利于分化产生愈伤组织，否则易分化产生维管组织。再分化阶段需要光照，原因是叶片中叶绿素的合成需要光照条件。,4.决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？,植物激素诱导。,植物生长素：,细胞分裂素：,可促进生根。,可促进芽的分化。,记忆技巧：,生长素用量/细胞分裂素用量：,比值低时，有利于芽的分化，抑制根的形成。,比值适中时，促进愈伤组
5、织的生长；,比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；,植物组织培养的培养基,无机营养成分：C，H，O大量元素及部分微量元素 有机营养成分 含N物质：包括维生素和氨基酸 碳源：2%5%的蔗糖 琼脂：起支持作用 相关激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素 PH值：5.06.0,总结：,植物细胞表达全能性的条件有？,1.离体条件,2.无菌条件,3.种类齐全、比例适当的营养物质,4.适宜物质的诱导和调节,5.温度、酸碱度、光照的控制等,菊花组织培养：,模型构建,请根据上面的实验过程，细化流程图,并与其他同学交流。,脱分化,再分化,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）,优点？
6、,特点？,理论基础：,细胞的全能性,诱导因素？,自我评价,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,1.下列属于组织培养的是：,A,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,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,C,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,3.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要,C,4.在一个生物体内，细胞没有表现出全能性，原因是,A.细胞失去了全能性 B.细胞中的基因部分丢失 C.细胞中的基因变异
7、不同 D.细胞中的基因选择性表达,D,5.若用“ ”表示植物组织培养的过程。请回答：,脱分化,再分化,（1）表示 , 能被培养成为的根本原因是 。 （2）表示 。,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,番茄与马铃薯同属茄科植物，但不是同属植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。马铃薯块茎生长在土壤中。 人们曾经有这样一个幻想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆。 这个幻想可能实现吗？,一个梦想?,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，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
8、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？,理想图,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“马铃薯番茄”。,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,“白菜甘蓝”同普通白菜相比，具有生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。,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
9、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：,利用电激法将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合,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,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.意义
10、,在克服不同种生物远缘杂交的障碍上，取得了巨大的突破，从而扩大了可用于杂交的亲本组合。,4.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。,无性繁殖,细胞全能性,脱分化 再分化,保持优良性状 繁殖速度快、大规模生产提高经济效益,杂交技术应用了组织培养,克服不同种生物远源杂交的障碍,去除细胞壁 融合形成杂种细胞 组织培养,膜流动性 细胞全能性,染色体变异、基因重组,比较,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,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,如何培育出上结大豆、下结花生的新品种？,请你们讨论后设计,案例二,谢谢！,Thanks!,