植物组织培养

细胞工程

细胞工程的概念

植物细胞工程

细胞工程

动物细胞工程TitleleTitle

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综合科学技术。

植物细胞工程植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交植物细胞工程常用的技术植物组织培养植物体细胞杂交植物细胞工程的理论基础：植物细胞的全能性全能性：指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原因：生物体的每一个体细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质（全套基因）在理论上，生物的任何一个细胞都具有发育成完整植株的潜能，但是，在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官。（选择性表达）生物体的每一个体细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质（全套基因）基因的选择性表达细胞的全能性与细胞分化程度的关系：全能性高则分化程度低。全能性最高的是受精卵，还没有分化，个体发育其时就是受精卵不断分裂和分化的过程，越往后细胞的分化程度越高，体细胞是高度分化的细胞，也是全能性最低的细胞。全能性的大小：植物细胞>动物细胞（动物细胞的细胞核具全能性）受精卵>生殖细胞（精细胞·卵细胞·配子）>体细胞体细胞：分化程度低的>分化程度高的幼嫩细胞>衰老细胞细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的全能性的大小：植物细胞>动物细胞（动物细胞的细胞核具全能性）受精卵>生殖细胞（精细胞·卵细胞·配子）>体细胞体细胞：分化程度低的>分化程度高的幼嫩细胞>衰老细胞细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的1、有关全能性的表述中，不正确的是（）Ａ．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高Ｂ．生物体内细胞由于分化全能性不能表达Ｃ．卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高Ｄ．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性C趁热打铁：2.下列植物细胞全能性最高的是（）

A.形成层细胞B.韧皮部细胞C.木质部细胞D.叶肉细胞

3．下列细胞全能性最高的是（）

A．植物的卵细胞

B．植物的精子细胞

C．被子植物的受精卵

D．被子植物的的叶肉细胞AC一植物组织培养

概念：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。脱分化外植体愈伤组织脱分化：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细胞的过程。脱分化的细胞成为薄壁细胞，叫愈伤组织。实质是恢复细胞的全能性过程。结果是形成愈伤组织。

愈伤组织：细胞排列疏松而无规则，高度液泡化的、无定形状态，具有分生能力的薄壁细胞。脱分化外植体愈伤组织脱分化：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细胞的过程。脱分化的细胞成为薄壁细胞，叫愈伤组织。再分化试管苗再分化：由愈伤组织从新分化出根、芽等器官，形成完整植株的过程。脱分化外植体愈伤组织再分化试管苗植物体过程：离体的植物器官、组织、细胞（外植体）愈伤组织芽或根等器官植物体脱分化：由外植体形成愈伤组织的过程。再分化：愈伤组织从新分化出根芽等器官的过程。：由排列疏松无规则，高度液泡化无定形的薄壁细胞组成的组织。

1、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。2、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？植物激素

当细胞分裂素和生长素共同使用时，能刺激愈伤组织的形成，而通过调节二者的浓度比，就可以调控植物细胞培养过程中芽和根的形成，称为“激素杠杆”。知识拓展能力提高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？提示：植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。

造成培养基污染的因素：

外植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不规范等。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？提示：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，影响植物组织培养的因素有哪些？营养成分：大量元素，微量元素，有机物（氨基酸、维生素、蔗糖），水激素：细胞分裂素和生长素。两者用量的比例影响植物发育的方向。——————细胞分裂素生长素>1有利于芽的分化<1有利于根的分化=1促进愈伤组织的形成光照：脱分化无光，再分化需光1.下列属于组织培养的是：（）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.未受精的卵自然发育成植株A反馈练习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（）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C3.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要（）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C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，这些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。三、植物体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？

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——“Potamato”。

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：1，要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？如何温和的消除这一障碍？细胞壁纤维素酶、果胶酶（酶解法）原生质体2，两个原生质体融合首先是什么融合？利用了什么原理？什么方法？细胞膜细胞膜的流动性

物理法：离心，振动，电刺激

化学法：聚乙二醇（PEG）3，植物细胞融合成功的标志是什么？杂种细胞产生了新的细胞壁4，形成了杂种细胞后，如何形成杂种植株？植物组织培养技术脱分化再分化植物细胞A

原生质体A原生质体B植物细胞B融合的原生质体AB杂种细胞AB愈伤组织杂种植株再分化脱分化再生出细胞壁人工诱导去壁去壁方法？促进融合的方法？植物体细胞杂交植物组织培养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问题：为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想的那样，地上长番茄地下结马铃薯？主要原因：生物基因的表达不是孤立的，他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。意义：打破了植物远缘杂交不亲和的障碍。扩大了用于杂交的亲本组合范围。优点：生长周期短，耐热性强，易于储藏。三，植物细胞工程的实际应用繁殖植物的新途径微型繁殖作物脱毒人工种子作物新品种的培育单倍体育种突变体的利用细胞产物的工厂化生产微型繁殖概念：利用植物组织培养技术，快速培养植物优良品种（也叫快速繁殖技术）原理：植物细胞的全能性优点：取材少，培养周期短；

繁殖速度快，可大批量生产；

无性生殖，保持优良性状。试管苗大规模培养有性生殖：经过两性生殖细胞结合成受精卵，再由受精卵发育成新个体的生殖方式。无性生殖：不经过两性生殖细胞结合，直接由母体的一部分发育成新个体的生殖方式。如：细菌的分裂生殖，酵母菌的出芽生殖，植物的扦插嫁接作物脱毒脱毒的原因：长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差脱毒的材料：植物茎间、根间的分生区组织脱毒的方法：利用植物的分生区组织进行植物组织培养人工种子天然种子的局限：培育周期长;优良杂种的后代会发生性状分离而丧失其优良特性生产会受到季节气候或地域的限制，需要占用大量的土地实现制种单倍体育种通过花粉