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1、专题2 细胞工程,细胞工程,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,2.1 植物细胞工程,2.1.1 植物细胞工程的基本技术,植物组织培养技术,植物体细胞杂交技术,定义：,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。,大小,植物组织培养技术,植物细胞的全能性,理论基础,植物体细胞 动物体细胞分化程度越高，全能型越低,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
2、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。,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。,植物组织培养必要条件：,关键词：,外植体、脱分化、再分化、愈伤组织,细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,根胚状体或丛芽,植物体,脱分化,再分化,脱分化,让已经分化的细胞，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，称为植物细胞的
3、脱分化。,再分化,脱分化产生的愈伤组织继续进行培养又可以重新分化成根或芽等器官，这一过程称为植物细胞的再分化。,分化：,个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。,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团。,试管苗大规模培养,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,胚状体或丛芽,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：,离体，含有一定营养成分、激素，一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。,菊花：每日
4、光照12小时；胡萝卜：避光培养,讨论题P35,1.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。,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
5、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.请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。,3.请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。,植物组织培养的培养基（MS培养基）,成分：无机营养成分：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 植物激素：生长素，细胞分裂素（启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素）PH值：5.06.0,培养基中必须含有植物生长发育所需要的全部营养物质，其中生长素和细胞分裂素用量的比例对器官的发生起决定作用。,生长素用量比细胞分裂素含量：比值
6、高时：有利于根的分化，抑制芽的形成 比值低时：有利于芽的分化，抑制根的形成 比值适中时：有利于愈伤组织的形成。,植物体细胞杂交技术,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,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（PEG）,再生细胞壁,杂种细胞,去分化,愈伤组织,杂种植株,再分化,植物体细胞杂交过程示意图,细胞膜的流动性,思考与探究,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？马铃薯
7、番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、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，所以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，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。,制备原生质体：酶解法去掉细胞壁 诱导融合 新的原生质体 生出细胞壁 杂种细胞 组织培养 杂种植株,植物体细胞杂交方法及意义,意义：克服远缘杂交不亲和的障碍、培育新品种,筛选,（同时具有两个物种的遗传性）,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
8、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。,提示：根据眼虫的特点，动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。具体的实验方案可以设计如下：,1、在一个生物体内，细胞没有表现出全能性，原因是（）细胞失去了全能性 细胞中的基因部分丢失 细胞中的基因选择性表达细胞中的基因变异不同,C,课后习题,2、关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（）A、愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果 B、愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果 C、愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果 D、愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果,B,3、植物细胞融合完成的标志的是（）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,A,4.通过细胞杂交,获得一个杂种植株,需要的步骤是()A.分离原生质 诱导原生质融合 生出细胞壁 组织培养法 得到杂种植株B.分离原生质 原生质自然融合 组织培养 杂种植株C.获取细胞 原生质融合 组织培养 杂种植株D.获取细胞 原生质直接融合 组织培养 杂种植株,A,
