植物细胞工程

1、,专题2 细胞工程,植物细胞工程,细胞工程,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。,细胞工程,理论基础,细胞的全能性,主要技术,植物组织培养,植物体细胞杂交,动物细胞培养,动物细胞融合,单克隆抗体技术,胚胎移植,核移植,植物细胞工程技术,动物细胞工程技术,异种植物细胞,杂种细胞,转基因植物,异种动物细胞,动物细胞群,重组细胞,体细胞细胞核,早期胚胎,受精卵,去核卵细胞,克隆动物,试管婴儿,动物细胞融合,植物体细胞杂交,植物组织培养,动物细胞培养,核移植,胚胎移植,体外受精

2、,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,（一） 细胞的全能性,1、定义：,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。,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的低。,植物细胞的全能性,4、大小,例一：非洲爪蟾实验,突变型蝌蚪肠上皮细胞 野生型未受精卵细胞 紫外线破坏细胞核 取出细胞核 无核的未受精卵 （含有一个核

3、仁） “重组细胞” 囊胚 囊胚 蝌蚪 成蛙（细胞核含一个核仁）,已经分化的动物细胞可以发育成为一个动物体,5.细胞表现出全能性的条件,离体状态 有一定营养物质、激素和其他外界条件,蜜蜂（2N=32） 减数分裂 卵细胞(N=16) 发育 雄蜂(N=16),卵细胞可以直接发育成为一个新个体,例二：,思考讨论：为什么体内细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官？,基因在特定空间和时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。,植物组织培养,关键词：,外植体、脱分化、再分化、愈伤组织,细胞离体、一定

4、的营养物质、激素和其他外界条件,必要条件：,植物组织培养,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

5、PH值：5.06.0,试管苗大规模培养,过程,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,植物组织培养,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。,（三） 植物体细胞杂交,1、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。,2、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。,植物体细胞杂交,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

6、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,融合体,杂种细胞,去壁的常用方法：,原生质体融合方法：,植物体细胞杂交过程示意图,制备原生质体：酶解法去掉细胞壁 诱导融会 新的原生质体 生出细胞壁 杂种细胞 组织培养 杂种植株 意义：克服远缘杂交不亲和的障碍、培育新品种,植物体细胞杂交方法及意义,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。

7、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。,植物细胞工程的实际应用,一、植物繁殖的新途径,1.微型繁殖 (1)微型繁殖技术:快速繁殖优良品种的植物组织培养技术. (2)特点: 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.,2.作物脱毒 (1)材料:无病毒的茎尖 (2)脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得,3.神奇的人工种子 (1)特点: 后代无形状分离 不受气候,季节和地域限制 (2)技术:植物组织培养. (3)结构:人工薄膜胚状体或不定芽或顶芽或腋芽.,二、作物新品种的培育,1.单倍体育种 (1)方法:花药的离体培养 (2)优点: 后代稳定遗传,都是纯合体; 明