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1、细胞工程简介,通过基因工程的方法，可将能分解三 种烃类的基因都转移至能分解另一种烃 类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解 四种烃类的“超级细菌”。如果我们换用另 一种方法：将三种假单孢杆菌与第四种假 单孢杆菌融合或将其内的细胞器移入第四 种假单孢杆菌体内，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?,细胞工程是指应用细胞生物学和分子生 物学的原理和方法，通过某种工程学手段， 在细胞整体水平或细胞器水平，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。,细胞工程,细胞生物学和分子生物学,细胞整体水平或细胞器水平,按照人们的意愿来改变细胞内的遗
2、传物质或获得细胞产品,植物细胞工程,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,什么是细胞的全能性?为什么？什么细 胞的全能性最强？,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 体的每一个细胞都要包含有该物种所特有的 全套遗传物质。受精卵的全能性最强。其次 是生殖细胞，再次是体细胞。,一、细胞的全能性,克隆羊“多莉”的诞生说明了什么?,动物体细胞核也具有全能性。,多细胞生物体内的细胞能表现出全能性吗？ 为什么？,在生物体内，细胞并没有表现出全能性，而 是分化成为不同的组织、器官，这是基因在特定 的时间和
3、空间条件下选择性表达的结果。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。,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?,科学研究表明，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。科学家用植物组织培养的方法，已经 把许多种植物的离体的器官、组织或细胞， 培养成了完整的植物体。,植物组织培养是植 物细胞工程中研究 得比较早、也比较 成熟的技术。试管 苗的快速繁殖、无 病毒植物的培育等 研
4、究成果已经处在 应用、推广阶段。 那么，怎样才能将 植物器官、组织或 细胞，培养成完整 的植物体的呢?,二、植物组织培养,1、植物细胞表现出全能性的必要条件是什么? 2、离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化 处理，能否培养成完整的植物体? 3、愈伤组织细胞的状态如何？ 4、什么是脱分化？什么是再分化？ 5、决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是 什么? 6、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? 7、胚状体是怎样形成的？培养胚状体有何意义？ 8、生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫 剂等，需从某些植物的细胞中提取，那么还需 要进行组织培养吗？应怎样做？,1、植
5、物细胞表现出全能性的必要条件是 什么?,细胞离体、一定的营养物质、激素和 其他外界条件,2、离体的器官、组织或细胞如果不进行脱 分化处理，能否培养成完整的植物体?,不能。,3、愈伤组织细胞的状态如何？,愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一 种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。,由高度分化的植物器官、组织或细胞 产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱 分化。或者叫做去分化。 脱分化产生的愈伤组织继续进行培养， 又可以重新分化成根或芽等器官这个过 程叫做再分化。,4、什么是脱分化？什么是再分化？,5、决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是 什么?,影响脱分化的一个重要因素是植物激 素。当细胞分裂素
6、与生长素共同使用时， 能强烈促进愈伤组织的形成，而两者不同 的浓度配比在再分化过程中，分别对诱导 根或芽的产生起关键作用。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。,6、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?,植物组织培养用的培养基，含有植物生长发育所 需要的各种营养物质，这些营养物质同样为细菌 等微小的生物提供了适合的营养。在这种培养基 上，细菌等微小的生物比植物细胞具有更强的新 陈代谢能力，它们比植物细胞生长、繁殖得更快， 而且它们会产生毒素，使培养的植物细胞很快中 毒死亡。因此，植物组织培养要想取得成功，必 须有效地防止细
7、菌等的污染，保证培养材料、培 养基、培养用具完全无菌。为了达到这一要求， 就要在植物组织培养过程中进行一系列的消毒、 灭菌，并目要求无菌操作。,7、胚状体是怎样形成的？培养胚状体有何意义？,愈伤组织的形态发生主要有不定芽方式 和胚状体方式两种。而后者需要在愈伤组织 形成后，对其进行处理，形成分散的单个细 胞，再诱导其分化出具有胚芽、胚轴、胚根 的胚状体，进而发育成完整植株。诱导离体 的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状结 构，包裹上人造种皮制成人工种子可以解 决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发 芽率低等问题。,8、生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫 剂等，需从某些植物的细胞中提取，那么
8、还需 要进行组织培养吗？应怎样做？,应进行大规模的细胞培养而非组织培 养，只需培养至愈伤组织即可，而组织培 养则需诱导产生完整的植物体。,植物组织培养具体操作方法和过程,外植体：从活植物体上切下进行培养的那部分组织或器官 1）外植体灭菌消毒（根尖、茎、芽、嫩叶、种子、花粉等） 2）用消毒过的器械将外植体置于培养皿上 3）切取所需的外植体 4）将外植体接种于培养容器的培养基上 整个试验在超净工作台上进行，保持无菌！ 外植体经过一段时间在培养基上生长后，会形成愈伤组织,植物组织培养的培养基,定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生长的基质 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
9、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 生长激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素 PH值：5.06.0,试管苗大规模培养,愈伤组织,愈伤组织 分化出芽,形成试管苗,三、植物体细胞杂交,20世纪60年代，有的科学家提出这样一 个设想：让番茄和马铃薯杂交，培育出一 种地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的 植物。用传统的有性杂交方法能够实现吗？ 为什么？,要求学生阅读课文P66-67。思考下列问题： 1、什么是植物体细胞杂交？ 2、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? 3、有没有一种温和的去壁方法呢? 4、将不同植物的原生质体放在一起后，能自
10、 动完成融合吗？如何处理可达到相互融合的 目的？,植物体细胞杂交过程示意图,1、什么是植物体细胞杂交？,植物体细胞杂交是用两个来自不同植物 的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把 杂种细胞培育成新植物体的方法。,2、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?,位于细胞外侧的细胞壁。,3、有没有一种温和的去壁方法呢?,细胞壁的主要分成是纤维素和果胶。 因为酶具有专一性，所以用纤维素酶和 果胶酶去壁将不会对其内的原生质体造 成损伤。,4、将不同植物的原生质体放在一起后， 能自动完成融合吗？如何处理可达到相 互融合的目的？,不能，必须经过一定的技术手段进行 人工诱导才能实现。人工
11、诱导原生质体融 合有物理法和化学法两大类。物理法是利 用离心、振动、电刺激促使原生质体的融 合；化学法是用聚乙二醇(PEG)等试剂作为 诱导剂诱导融合。,如果两个来源不同的原生质体 发生了融合，下一部该做何处理?,应该诱导其再生壁，才能成为完善的 杂种细胞。,如何将杂种细胞培育成杂种植株?,运用植物组培技术。,在上图所示的植物 体细胞杂交过程中， 除了形成AB型融合细 胞外。还能形成其他哪些类型的融合细胞?哪类融合细胞是植物体细胞杂交所需要的杂种细胞?为什么？,A,B,在上图所示的植物体细胞杂交过程中，除 了形成AB型融合细胞外，还能形成AA型和 BB型两种融合细胞。但是只有AB型细胞是 植物
12、体细胞杂交所需要的杂种细胞。因为 体细胞杂交的目的，是为了获得新的植物 体，使植物A和植物B的特性能够在新的植 物体上有所表现，而AA型细胞发育成的植 物体不会表现出植物B的特性，BB型细胞 发育成的植物体也不会表现出植物A的特 性，AA型细胞和BB型细胞都是由同种细胞 融合而成的，不是杂种细胞，应在体细胞 杂交过程中被筛选出去。,与传统的有性杂交方法相比，植物体 细胞杂交有什么优越之处？,植物体细胞杂交与传统的有性杂交 方法相比，在培育作物新品种方面具有 较大的优越性。植物体细胞杂交能够在 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。,植物体细胞杂交尚未解决的问
13、题有：,A、去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体 B、将杂种细胞培育成植株 C、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代 的优良性 D、尚未培育出属间杂种植物,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,C,D,5、例题辨析：,下列有关细胞全能性的含义，正确的是：（ ）,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、分裂、分化、生长、衰老、死亡的全过程,C,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：,下列不能作为植物组织培养的材料是：,C,D,