專題2課題1植物細胞工程細胞工程

指應用細胞生物學和分子生物學的原理和方法，通過某種工程學手段，在細胞整體水平或細胞器水平上，按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品的一門綜合科學技術。細胞工程應用的原理和方法研究的水平研究的目的細胞生物學和分子生物學細胞整體水平或細胞器水平按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品概念分類植物細胞工程動物細胞工程理論基礎植物細胞的全能性主要技術植物組織培養植物體細胞雜交動物細胞培養動物細胞融合單克隆抗體技術核移植技術植物細胞工程技術動物細胞工程技術基礎異種植物細胞雜種細胞雜種植物異種動物細胞動物細胞群重組細胞體細胞細胞核早期胚胎受精卵去核卵細胞克隆動物試管嬰兒動物細胞融合植物體細胞雜交植物組織培養動物細胞培養核移植體外受精胚胎移植動物細胞培養所采用技術的理論基礎植物細胞工程通常采用的技術手段

植物組織培養

植物體細胞雜交植物細胞的全能性

（一）細胞的全能性1、定義：

是指已經分化的細胞，仍然具有發育成完整個體的潛能。2、原因：生物體的每一個細胞都具有發育成完整個體所必需的全套基因，從理論上講，生物體的每一個活細胞都應該具有全能性。

3、大小差異：

（1）受精卵的全能性最高

（2）受精卵分化后的細胞中，體細胞的全能性比生殖細胞的低。植物細胞的全能性即：受精卵生殖細胞體細胞＞＞4、生物體內細胞不表現全能性的原因：基因的選擇性表達下列有關細胞全能性的含義，正確的是：A、每個生物體內的所有細胞都具有相同的功能

B、生物體內的任何一個細胞可以完成該個體的全部功能C、生物體的每一個活細胞都具有發育成完整個體的潛能

D、生物體的每個細胞都經過產生、分裂、分化、生長、衰老、死亡的全過程C植物組織培養關鍵詞：外植體、脫分化、再分化、愈傷組織細胞離體、一定的營養物質、激素和其他外界條件（無菌環境、適宜的溫度和PH、光照的控制等）必要條件：植物組織培養外植體：從活植物體上切下進行培養的那部分組織或器官1）外植體消毒（根尖、莖、芽、嫩葉、種子、花粉等）2）用無菌的器械將外植體置于培養皿中3）切取所需的外植體4）將外植體接種于培養容器的培養基上整個試驗在超凈工作臺上進行，保持無菌！外植體經過一段時間在培養基上生長后，會形成愈傷組織愈傷組織：離體的植物器官、組織或細胞，在培養一段時間以后，通過細胞分裂，形成一種由高度液泡化的，無定形狀態的薄壁細胞組成的排列疏松而無規則的組織。愈傷組織的細胞分裂速度快、結構疏松、顏色淺而透明。植物細胞的脫分化：由高度

的植物

器官、組織或細胞產生

的過程，又稱去分化。植物細胞的再分化：脫分化產生的

在培養過程中重新分化成

等器官的過程。分化愈傷組織愈傷組織根和芽植物組織培養的培養基(選修一33頁)定義：含有一定營養成分，供組織培養植物生長的基質無機營養成分：N，P，K等大量元素及部分微量元素有機營養成分①含N物質：包括維生素和氨基酸等②碳源：2%—5%的蔗糖 ③瓊脂：作為凝固劑④相關激素：生長素和細胞分裂素

PH值：5.0－6.0試管苗大規模培養過程離體的植物器官、組織或細胞（外植體）愈傷組織根、芽（胚狀體或叢芽）試管苗脫分化植物激素：細胞分裂素、生長素再分化小結：植物組織培養植物組織培養條件：

含有全部營養成分的培養基、空氣、無菌環境、適宜的溫度和PH、適時光照等。有光有光避光培養植株移栽叢芽：是指一些叢生狀的芽，沒有根，叢芽還需要誘導生根才能發育成完整植株。胚狀體：在離體培養條件下，沒有經過受精過程，但是經過了胚胎發育過程所形成的胚狀類似物，此現象無論在體細胞培養還是在生殖細胞培養中均可以看到，因而統稱為體細胞胚或胚狀體。即在離體植物細胞、組織或器官培養過程中，由一個或一些體細胞，經過胚胎發生和發育過程，形成與合子胚相類似的結構。簡單地說：胚狀體是指愈傷組再分化形成的類似胚的結構，它有根和芽，胚狀體經過生長發育就可以發育成完整植株。1、當植物細胞脫離了原來所在植物體的器官或組織而處于離體狀態時，下列有可能使其表現出全能性，發育成完整的植株的是（）A、細胞分裂素B、生長素C、一定的營養物質D、以上三者均是2、細胞工程是一門綜合科學技術。下列哪項技術不屬于細胞工程（）A、有性雜交B、體細胞雜交C、組織培養D、細胞核移植3、在生物體的所有細胞中，全能性最高的是A、卵細胞B、植物花粉C、體細胞D、受精卵DAD4、在生物體內，細胞沒有表現出全能性，而是分化為不同的組織、器官，是因為（）A、細胞喪失了全能性B、基因的表達有選擇性C、不同的細胞內基因不完全相同D、在個體發育的不同時期，細胞內的基因發生了變化5、用植物組織培養技術，可以培育或生產出

A、作物新品種B、無病毒植物

C、人工種子D、A、B、C均是BD1972年卡爾森等通過兩個煙草品種之間原生質體的融合，獲得了第一個體細胞雜種。背景資料1978年梅爾徹斯(Melchers)等首次獲得了番茄和馬鈴薯的屬間體細胞雜種——“Potamato”。

目前，已得到栽培煙草與野生煙草、栽培大豆與野生大豆、秈稻與野生稻、秈稻與粳稻、小麥與鵝冠草等細胞雜種及其后代，獲得了有價值的新品系或育種上有用的新材料。（三）植物體細胞雜交1、定義：

將不同種的植物體細胞在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術。2、優勢：（與有性雜交方法比較）

克服不同生物遠緣雜交的障礙，打破了不同種生物間的生殖隔離，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍。3、原理：細胞膜的流動性和植物細胞的全能性去壁去壁纖維素酶果膠酶原生質體植物細胞原生質體融合離心、振動、電刺激、★聚乙二醇再生細胞壁雜種細胞去分化愈傷組織雜種植株激素篩選等量激素再分化植物體細胞雜交過程示意圖在誘導融合的過程中并不是所有的細胞都會發生融合，而細胞融合又是隨機發生的。因此，誘導融合完成后，在容器內有種細胞。5（A細胞、B細胞、AA融合細胞、BB融合細胞、AB融合細胞）植物A細胞植物B細胞去壁原生質體A原生質體B原生質體融合融合體再生壁雜種細胞細胞分裂愈傷組織雜種植株去壁的常用方法：酶解法（纖維素酶、果膠酶等）

原生質體融合方法：物理法：離心、振動、電刺激等化學法：聚乙二醇（PEG）植物體細胞雜交過程示意圖制備原生質體：酶解法去掉細胞壁

誘導融合

新的原生質體再生出細胞壁

雜種細胞

組織培養

雜種植株意義：克服遠緣雜交不親和的障礙、培育出自然界沒有的新品種植物體細胞雜交方法及意義1、植物體細胞雜交尚未解決的問題是（）A、去掉細胞壁，分離出有活力的原生質體B、讓雜種植物按照人們的需要表現出親代的優良性狀C、將雜種細胞培育成植株D、尚未培育出屬間雜種植物2、不能人工誘導原生質體融合的方法是（）A、振動B、電剌激C、PEG試劑D、重壓3、下列不能作為植物組織培養的材料是()A、秋海棠的葉B、馬鈴薯的塊莖C、成熟的花粉D、木質部中的導管細胞BDD4、下列屬于組織培養的是（）A.花粉培養成單倍體植株B.芽發育成枝條C.根尖分生區發育成成熟區D.未受精的卵發育成植株A5、植物細胞融合完成的標志的是（）A、產生新的細胞壁B、細胞膜發生融合C、細胞質發生融合D、細胞核發生融合A6、在植物組培過程中，為什么要進行一系列的消毒、滅菌，并且要求無菌操作？避免雜菌在培養基上面迅速生長而危害培養物的生長。植物體細胞雜交成功的標志是：雜種植株的形成。7、若用“①②③④”表示植物組織培養的過程。請回答：

（1）①表示

，被培養成為④的根本原因是（2）②表示

，其細胞特點是

。脫分化再分化離體的植物器官、組織或細胞植物細胞具有全能性具有分生能力的薄壁細胞愈傷組織植物細胞工程的實際應用一、植物繁殖的新途徑1.微型繁殖

(1)微型繁殖技術:快速繁殖優良品種的植物組織培養技術.(2)特點:

保持優良品種的遺傳特性;

高效快速地實現種苗的大量繁殖.2.作物脫毒

★

(1)材料:無病毒的莖尖

★(2)脫毒苗:切取莖尖進行組織培養獲得3.神奇的人工種子

(1)特點:后代無性狀分離，不受氣候,季節和地域限制。

(2)技術:植物組織培養.(3)結構:人工薄膜+胚狀體或不定芽或頂芽或腋芽.二、作物新品種的培育1.單倍體育種

(1)方法:先