2.1.1植物细胞工程的基本技术2016

专题二

细胞工程2.1植物细胞工程

1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆动物-----克隆羊多利诞生于英国,标志着一种新的生物技术---动物体细胞克隆技术面世,也揭开细胞工程更深层次发展的序幕!

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

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。什么叫细胞工程？按操作对象分植物细胞工程动物细胞工程研究水平细胞水平原理方法研究目的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。克隆多莉羊技术是

水平上的技术，培育抗虫棉是

水平上的技术。细胞工程与基因工程相比：细胞分子思考:？科技探索之路1902年，哈伯兰特提出了的理论。1937年，怀特用烟草茎段形成层作材料，在试管中培养出了烟草植株。1958年，斯图尔德利用胡萝卜的组织培养再次证明了

1965年，沃索在一定培养基上由烟草的单细胞得到再生植株。1970年，斯图尔德用悬浮的单个细胞也培养出了可育的新植株，进一步证明了。20世纪70年代以植物细胞克隆为代表的细胞工程诞生。

细胞全能性植物细胞的全能性细胞的全能性1970年，哈里森用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，证明了动物组织体外培养的可行性，并首创了20世纪60年代初，童第周开展鱼类的工作，他还通过把黑斑蛙红细胞的核转移到同种生物的去核卵中，得到发育正常的蝌蚪。1975年，米尔斯和科勒用产生抗体的单个细胞与肿瘤细胞杂交，创立了。1996年7月，世界第一只克隆羊多莉在英国诞生。2001年11月3日，我国首例体细胞克隆牛康康在山东莱阳农学院动物胚胎工程中心试验场降生。科技探索之路动物体外组织培养法细胞核移植单克隆抗体技术2.1植物细胞工程§2.1.1植物细胞工程的基本技术植物组织培养一、细胞的全能性1．什么是细胞的全能性？2．为什么细胞具有全能性？3．生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？

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。

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

在生物体内，在特定的时间和空间条件下，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官。

4、差异（试比较生殖细胞、受精卵、体细胞的全能性）（1）受精卵的全能性﹥生殖细胞﹥体细胞

(未分化细胞)

一、细胞的全能性（2）植物细胞＞动物细胞

（3）分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞

怎样才能由一块组织通过培养得到一株完整植株,应该如何操作?请同学们阅读P34实验完成P35讨论题。超净工作台接种箱高压蒸汽灭菌锅－湿热灭菌酒精灯－干热灭菌接种工具灭菌是用物理或化学的方法来杀死或除去物品上或环境中的所有微生物。消毒是用物理或化学的方法杀死物体上绝大部分微生物。消毒实际上是部分灭菌。灭菌与消毒植物组织培养操作中需要灭菌或消毒的物品有：灭菌：消毒：锥形瓶、培养基、烧杯、培养皿、解剖刀、镊子工作台、手、外植体、培养皿(瓷砖)实验胡萝卜的组织培养技术原理：植物根、茎、叶一般都具有全能性，在一定的营养和激素等条件下，可以形成,将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其生成胚状体或丛芽，进而发育成完整的小植株。证明：分化的植物细胞，仍具有形成完整植株所需要的。

愈伤组织再分化全部基因脱分化切取形成层无菌接种诱导愈伤组织的形成试管苗的形成培养室移栽脱分化再分化离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体外植体脱分化（去分化）植物激素：细胞分裂素、生长素再分化2、过程

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。无叶绿体,不进行光合作用(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？

防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会和培养物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。讨论(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。胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株？能。可以培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。1、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。2、理论基础：植物细胞的全能性3、过程：

外植体

愈伤组织根、芽植物体二、植物组织培养技术再分化脱分化也叫：外植体如：茎尖、根尖

适宜的温度、PH值、养料、激素、充足氧气条件5、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。条件：①适宜温度、避光、pH和无菌环境。②无机物、有机物和植物激素（生长素，细胞分裂素等）6、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。（需光）

具分裂、分化能力结果无细胞分裂、分化能力三、植物体细胞杂交技术不能存在生殖隔离尝试用这两种植物的体细胞进行杂交这幅番茄—马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？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？请思考：去细胞壁酶解法2．有没有一种温和的去壁方法呢？原生质体番茄细胞原生质体融合再生出细胞壁杂种细胞脱分化愈伤组织杂种植株再分化1、过程：马铃薯细胞标志：成功融合人工诱导去壁植物组织培养植物细胞的融合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去壁去壁人工诱导方法？促进融合的方法？融合完成的标志植物细胞B（1）、去壁的常用方法：酶解法（纤维素酶、果胶酶等）

（2）、原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等化学法：聚乙二醇（PEG）1、过程：利用电激发将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合2、概念：将不同种的植物体细胞，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：（与有性杂交方法比较）克服植物远缘杂交不亲和性主要：原生质体融合结果3、原理：

细胞膜的流动性和细胞全能性如马、驴之间白菜甘蓝白菜－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。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？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，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。5、未解决问题：比较植物组织培养植物体细胞杂交技术所属范畴原理步骤意义联系无性繁殖细胞全能性①脱分化②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杂交技术应用了组织培养克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍①去除细胞壁②融合形成杂种细胞③组织培养膜流动性细胞全能性染色体变异、基因重组1、植物体细胞融合完成的标志是A．产生新的细胞壁B．细胞膜发生融合C．细胞质发生融合D．细胞核发生融合A2、用不同种植物的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程。该过程是指A.不同植物的精子和卵细胞的融合B.不同植物的原生质体的融合C．完整的两个体细胞的融合D.植物花粉细胞的两两融合B巩固练习3、右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：1）步骤①是________________________________最常用的方法是_________。2）步骤②一般常用的化学试剂是________目的是_____________。3）在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是___________，其中步骤④相

当于_____，步骤⑤相当于_____。

去掉细胞壁分离出有酶解法聚乙二醇（PEG）诱导原生质体融合脱分化再分化植物组织培养活力的原生质体异想天开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概念：应用组织培养技术，快速繁殖植物（也叫快速繁殖技术）原理：植物细胞的全能性优点：繁殖率高，可大批量生产取材少培养周期短保持优良性状微型繁殖作物脱毒病毒在作物体内逐年积累，会导致作物产量降低，品质变差分生区附近（茎尖、根尖）的病毒极少，甚至没有采用茎尖进行组织培养人工种子结构：人工薄膜+胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）优点：不受气候、季节、地域的限制保留优良性状时间短，占地少技术：组织培养原理：细胞全能性养分、无机盐、有机碳源、农药、抗生素、