1、专题2 细 胞 工 程,番茄与马铃薯同属茄科植物，但不是同属的植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。马铃薯的块茎生长在土壤中。 人们曾经有这样一个幻想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆。这个幻想可能实现吗？这个幻想利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？,一个梦想?,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,2.1.1植物细胞工程的基本技术,思考与讨论？ 1、什么是细胞的全能性？ 2、为什么细胞具有全能性（物
2、质基础） ？ 是不是所有活 细胞都具有全能性？ 3、植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？ 4、胡萝卜根细胞培养产生了完整胡萝卜植株， 以及克隆羊“多利”诞生各说明了什么？ 5、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？,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（物质基础） ？ 是不是所有活 细胞都具有全能性？3、植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？4、胡萝卜根细胞培养产生了完整胡萝卜植株，以及克隆羊“多利”诞生各说明什么？5、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体的器官、组织或细胞培
3、养成完整植物体？,已分化的单个细胞仍具有发育成完整个体的潜能,原因：基因在特定的时间和空间的选择性表达,每个细胞都包含发育成完整个体所需的全部基因,高度分化的植物细胞具有全能性； 高度特化的动物细胞的细胞核仍然具有全能性,植物组织培养的发展简史, 探索阶段（19世纪初30年代中）德国植物生理学家HaHerlandt提出了细胞全能性的理论 奠基阶段（3050年代）1934年，White培养烟草茎段形成层成功1939年，Gautheret连续培养胡萝卜根形成层首次成功White:烟草种间杂种的瘤组织进行组培Nobecourt：胡萝卜进行组培以上三人是植物组织培养的奠基人 迅速发展阶段（60年代后）
4、 原生质体，花药，快繁技术迅速发展,科学研究表明，处于离体状态的植物活细胞，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。人工条件下实现的这一过程，就是植物组织培养。,1958年Steward和Reinert用胡萝卜根的愈伤组织诱导成了体细胞胚，并进而获得了完整植株。,植物组织培养的发展简史,植物组织培养过程：,二、植物组织培养,1.关键名词：,脱分化、再分化、愈伤组织、外植体？,2、植物组织培养的原理和条件是什么？3、离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化、再分化 处理，能否培养成完整植株？ 4、决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？5、在植物组培
5、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？6、植物组织培养的过程如何？,离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件,植物细胞全能性,植物激素,避免杂菌在上面迅速生长 消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长,1、下列关于细胞全能性的叙述中，错误的是（ ）A、 理论上，生物的每个细胞都含有该生物的全套基因，具有全能性B 、植物细胞虽然具有全能性，但并不是所有的 细胞都能表达全能性C、 植物体只有分生组织细胞具有全能性D、 植物细胞具有全能性已得到证实2（多选）在植物组织培养过程中，会发生的有（ ）A DNA复制 B 有丝分裂 C 减数分裂 D 细胞分化,C,ABD,3 、植物组织培
6、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： （ ）,4、下列不能作为植物组织培养的材料是（ ）,C,D,番茄与马铃薯同属茄科植物，但不是同属的植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。马铃薯的块茎生长在土壤中。 人们曾经有这样一个幻想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆。这个幻想可能实现吗？这个幻想利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？,一个梦想?,三、植物体细胞杂交技术,定义：,将不同植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的技术。,思考与讨论？ 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
7、？ 2. 有没有一种温和的去除细胞壁的方法？ 3. 原生质体融合说明细胞膜具有什么结构特点？ 4. 诱导融合的方法有哪些？ 5. 融合成功的标志是什么？ 6. 除形成杂种细胞外，还能形成其他哪些 类型 的融合细胞？ 7. 植物体细胞杂交有什么实际意义？,1. 阻碍植物体细胞的杂交 2. 酶解法：纤维素酶、果胶酶 4.诱导融合方法：物理法：离心、振动、电激等化学法：聚乙二醇（PEG） 5.诱导产生新的细胞壁7.意义：克服远源杂交不亲和的障碍，,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
8、选,等量,激素,再分化,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,5、植物体细胞杂交尚未解决的问题有（ ）,A、去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体 B、将杂种细胞培育成杂种植株 C、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状 D、尚未培育出属间杂种植物,6、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,7、（多选）下面关于植物细胞工程的叙述， 正确的是 （ ）A. 叶肉细胞脱分化后可形成无定形状态的 薄壁细胞
9、B.叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织C.融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜D.叶肉细胞离体培养时，可以表现出全能性,AD,小结全课： 一、细胞的全能性 1、概念： 2、物质基础： 二、植物组织培养 1、原理：细胞全能性2、条件： 3、过程 二、植物体细胞杂交1、过程：去壁、诱导融合、培养2、意义：克服远源杂交不亲和的障碍,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。 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。 外植体：从活植物体上切下进行培养的那部分组织或器官,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
10、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。,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,根、芽（胚状体）,脱分化,再分化,植物体,无菌条件,植物组织培养的条件： 离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件,完全的营养条件：离体的植物细胞失去了植物的自养能力，所以需要为其提供包括水、矿质营养、维生素、有机营养等营养物质 激素诱导分化：当细胞分裂素与生长素共同使用时能强烈地刺激愈伤组织的形成。当细胞分裂素比生长素浓度高时，有利于芽的发生；当细胞分裂素比生长素的浓度低时，则有利于根的发生。 严格的无菌条件：离体的植物细胞没有像植物体整体的保护组织，容易被细菌侵蚀，导致细胞的死亡。所以植物的组织培养需要严格的无菌环境，这是植物组织培养的前提。,
