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1、专题2 细胞工程,细胞工程,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上，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。,前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术,后者是分子水平上的生物技术。,细胞工程与基因工程比较：,2.1 植物细胞工程 2.1.1植物细胞工程的基本技术,一、植物组织培养,二、植物体细胞杂交技术,再分化,(愈伤组织),植物组织培养,6,脱分化,植物细胞的全能性,1、细胞全能性：,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。,2、物质基础：,生物体的每个细胞都具有发育成完整个体所的全必需
2、的全套基因。, 受精卵,生殖细胞,体细胞,4、全能性大小：, 植物细胞动物细胞,3、全能性表现的条件：, 离体 人工培养 完整植物 （一定的营养物质、激素、适宜的温度、pH、无菌等外界条件）, 分化程度低的细胞分化程度高的细胞,一、植物组织培养,2、过程：,外植体,脱分化,愈伤组织,1、理论基础：,植物细胞具有全能性,接种,诱导培养基,接种,分化培养基,试管苗,避光,光照,（2）、培养基：,（1）、选材：,一般选取幼嫩部位（如茎尖、根尖、形成层）,无机物：水、无机盐离子 有机物： 含N物质：包括维生素和氨基酸 碳源 琼脂：起固定、支持作用 植物激素：生长素，细胞分裂素,生长素,细胞分裂素,脱分
3、化，根原基,生长素,细胞分裂素,再分化，芽原基,（3）愈伤组织： a. 排列疏松无规则; b. 高度液泡化; c. 无定形状态薄壁细胞，细胞核大 d. 分化程度低，分裂能力强,（异养）,3、植物组织培养 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。,4、优点： （1）保持亲本优良遗传性状（无性繁殖） （2）高效、快速,植物材料消毒,接种到诱导培养基,诱导出愈伤组织,直接诱导分化,愈伤组织接种到分化培养基上,分化出幼苗,完整植株,移栽到大田,愈伤组织转接到继代培养基上,得到大量的愈伤组织,过渡处
4、理,二、植物体细胞杂交技术,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,植物细胞B,（2）原生质体： 结构: 区别：原生质层,（1）去除细胞壁：,酶解法：纤维素酶和果胶酶,（3）诱导融合： 物理诱导：电激、离心、振动 化学诱导：聚乙二醇,（6）、植物体细胞杂交的结果：,（5）、杂种细胞形成的标志：,细胞壁再生,2、原理：细胞膜融合；细胞的全能性,（4）、融合原生质体的类型：,AA BB AB（杂合原生质体）,3、植物体细胞杂交：,将不同种的植物体
5、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。,4、优势：,克服远缘杂交不亲和的障碍,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）步骤 ， 最常用的方法是 。 （2）获得原生质体后，需要对其活力进行检查，下列哪些实验最合适（ ） A观察原生质体的结构是否完整 B观察细胞质的流动 C观察细胞有丝分裂 （3）步骤一般常用的化学试剂是 ，目的是 。 （4）一般在培养基上培养2448小时后，大部分原生质体已再分生出细胞壁。可以取样，利用25的蔗糖溶液以及其他用具，通过_实验来鉴别细胞壁是否已经再生。,（5）在利用杂种细胞培育
6、成为杂种植株的过程中，运用的技术手段 ，其中步骤相当于，步骤相当于 。 （6）植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株。使两种植物的性状能够在新的植物体上有所表现，其根本原因 。 （7）若远源杂交亲本A和B都是二倍体，则杂种植株为_倍体。 (8)从理论上讲，杂种植株的育性为_(填“可育”或“不育”)。,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？,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，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，
7、所以杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯。,2.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。,比较,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,植物体细胞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,（一）、微型繁殖技术,1、微型繁殖技术： 是快速高效实现种苗繁植,培育优良植物品种的植物组织培养技术。,一、植物繁殖的新途径, 2.1.
8、2 植物细胞工程的实际应用,2、优点:,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.,1、选材:分生区的细胞（根尖、茎尖等）,（二）作物脱毒,脱毒草莓,2、优点: 避免病毒对 作物的影响， 提高作物的 产量和品质,诱导植物愈伤组织 胚状体的诱导 胚状体的成熟 胚状体的机械化包裹 贮藏或种植,（三）、人工种子,1、人工种子结构： 人工薄膜+胚状体（不定芽、顶芽、腋芽） 2、优点： 保持优良品种的遗传特性； 不受气候、季节、地域的限制； 时间短，占地少,二、作物新品种的培育,（一）单倍体育种 1、方法: 2、优点：,花药的离体培养 秋水仙素处理,后代都是纯合体，稳定遗传； 明显缩短育种年限,（二）突变体的利用,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. 2.技术:植物的组织培养.,培育到什么阶段提取？,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,