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1、在环境保护中，利用基因工程可获得同时能分解多种有毒物质的新型菌种。例如，1975年，有人把降解芳烃、萜烃和多环芳烃的质粒转移到能降解烯烃的一种假单胞菌内，结果获得了能同时降解四种烃类的“超级细菌” 。,如果我们将三种假单孢杆菌与第四种假单孢杆菌融合，使之具有分解四种烃类化合物的功能。这样的生物技术应属于何种生物工程？,细胞工程,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科学技术。,微型繁殖的菊花,为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株？利用什么原理呢？,什么是细胞的全能性？,基本技
2、术,具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整个体的潜能，细胞的这种特性叫做细胞的全能性。,细胞的全能性,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，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。,在生物体内，细胞为什么没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官呢？,这是因为在特定的时间和空间条件下基因选择性表达的结果。在个体发育的不同时期，生物体不同部位的细胞表达的基因是不相同的，合成的蛋白质也不一样，从而形成了不同的组织和器官。,植物细胞什么条件下才能表现出全能性呢？,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
3、时，在一定的营养物质、激素和其它外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。,？,植物组织培养： 是在无菌条件下，将离体的植物器官（如根尖、茎尖、叶、花、未成熟的果实、种子等）、组织、细胞（体细胞、生殖细胞等）、胚胎（如成熟和未成熟的胚）、原生质体培养在人工配置的培养基上，给予适当的培养条件，诱发产生愈伤组织、潜伏芽等。或者长成新的完整的植物植株的一种实验技术。 植物细胞培养： 是指在离体条件下，将愈伤组织或其他易分散的组织置于液体培养基中，进行震荡培养获得游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖，从而获得大量的细胞群体的一种技术。,摘自李志勇细胞工程,二者区别：主要是培养对象不同,
4、再分化,脱分化,愈伤组织,离体的 植物器 官组织 或细胞,胚状体,植株,植物组织培养过程,原理：细胞的全能性,根、芽,细胞脱分化 就是让已经分化的细胞，经过激素诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。,愈伤组织 排列疏松而无规则，是一种具有分生能力的薄壁细胞。,愈伤组织的形成,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,根 芽,植物体,脱分化,再分化,环境条件 一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。,思考,1.为什么整个过程要求消毒、灭菌及无菌操作？,植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对培养条件的要求较高。 用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，
5、如一些细菌、真菌等的生长。 而培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。,防止受到微生物污染！,2.不进行脱分化处理能否培养成完整的植物体？,3.决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么,植物激素：当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈促进愈伤组织的形成。当细胞分裂素与生长素浓度比高时，有利于芽的发生；浓度比低时，有利于根的发生。,否,植物激素：主要是细胞分裂素和生长素。,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。 植物组织培养有器官培养、组织培养、胚培养
6、、茎尖培养、花药培养、细胞培养等。,4.植物组织培养的概念,5.植物组织培养的应用： 快速繁殖植物 培育无病毒植株一般的植物体是茎尖 和根尖的细胞无病毒 培育转基因植物（如抗虫棉等） 制成人工种子 提取原料 （药物、食品添加剂、香料、色素、杀虫剂等）,人工种子,过程 意义,制作过程,胚状体与藻酸钠混合后，滴入到硝酸钙或CaCl2中， 2分钟后，表面聚合，形成人工种子,胚状体包埋在胶囊内形成球状结构： 胶质化合物薄膜种皮 营养成分和植物激素 人工胚乳 胚状体新植物的幼体,优点： 快速繁殖，解决作物繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。固定杂种优势。,红豆杉细胞生产抗肿瘤紫山醇，60mg/L。,离
7、体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,芽、根,植物体,植物组织培养的过程,练习,A.每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能 B.生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能 C.生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能 D.生物体的每个细胞都经过产生、生长、衰老、死亡的全过程,C,1.下列有关细胞全能性的含义，正确的是（ ）,2.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,B,4.下列不能作为植物组织培养的材料是 （ ） A、
8、秋海棠的叶 B、马铃薯的块茎 C、成熟的花粉 D、木质部中的导管细胞,3.植物组织培养形成的愈伤组织进行培养，又可以分化形成根、芽等器官，这一过程称为（ ） A、脱分化 B、去分化 C、再分化 D、脱分化或去分化,C,D,这是一种什么植物？ 你见到过吗？听说过吗？是童话里的神奇树吗？,科学家的奇思妙想： 20世纪60年代，一些科学家提出这样一个设想：让番茄与马铃薯杂交，培育出地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。如果要实现这一设想，你认为可以采用哪些方法？,植物体细胞杂交技术,植物体细胞杂交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，并且把杂种细胞培育成新植物体的方法。,1.你认为
9、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？,物理法是利用离心、振动、电激等促使原生质体融合； 化学法是用聚乙二醇(PEG)等试剂作为诱导剂诱导融合 。,去除细胞壁的方法：酶解法(果胶酶、纤维素酶) 被除去细胞壁后的植物细胞被称为原生质体,2.怎样去除细胞壁？,3.原生质体怎样被诱导融合？,融合过程中两个细胞膜从彼此接触到破裂形成细胞桥的变化过程图解,植物体细胞杂交过程示意图,原生质体：脱去细胞壁的细胞叫原生质体。 如植物细胞和细菌通过酶解使细胞壁溶解而得到的具有质膜的原生质球状体。动物细胞就相当于原生质体。,原生质体制备,原生质体 融合,杂种细胞 筛选,杂种细胞培养,杂种植株再
10、生,杂种植株鉴定,植物体细胞杂交过程,酶解法去除植物细胞的细胞壁,原生质体,原生质体融合,杂种细胞（再生细胞壁）,杂种植株,诱导,体细胞杂交后至少有几种融合体？,打破不同种生物间的生殖隔离限制，在一定程度上克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。,植物体细胞杂交的不足： 目前还无法让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状。,1978年，梅尔彻斯（Melchers）等人首次获得了马铃薯与番茄的属间体细胞杂种。他们将培育的二倍体马铃薯品系和番茄叶片细胞进行融合，所产生的杂交株被称为“马铃薯番茄”。 杂交株同时具有马铃薯和番茄的形态特征。其中一些植株形成了“类似块茎的生殖根
11、”，但是没有产生可结实的花、果实以及真正意义上的块茎。,？,马铃薯番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地下结马铃薯的主要原因： 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。,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。 P38 可以，根据眼虫的 特点，动物细胞和植物 细胞之间在理论上是可 以实现杂交的。具体的 实验方案设计如下：,植物组织培养的理论依据 细胞全能性,