1、细胞工程细胞工程 指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，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，在细胞水平或细胞器水平上，通过某种工程学手段，在细胞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。产品的一门综合科学技术。 应用的原理和方法应用的原理和方法研究的水平研究的水平研究的目的研究的目的细胞生物学和细胞生物学和分子生物学分子生物学细胞水平或细胞水平或细胞器水平细胞器水平按照人们的意愿来改变按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获细胞内的遗传物质或获得细胞产品得细胞产品(定向改
2、造）定向改造）细胞工程植物细胞工程植物细胞工程动物细胞工程动物细胞工程细胞工程植物细胞工程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体细胞杂交动物细胞工程动物细胞工程2021人人教版（教版（新教材新教材）必修二）必修二 遗传和进化遗传和进化第二章 细胞工程第1节 植物细胞工程（第一课时）本节聚焦n植物细胞工程的理论基础是什么？n什么是植物组织培养和植物体细胞杂交技术？植物细胞的基本技术植物细胞的基本技术植物细胞工程植物细胞工程原理原理： 细胞的全能性细胞的全能性如何如何把某种植物的把某种植物的一块组织通过培养得到一株完整一块组织通过培养得到一株完整植株植株? ?植物组织培养植物组
3、织培养1、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 的潜能。 2、原理： 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套 ，都有发育成为完整个体所必需的全部 .从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。 遗传物质基因完整生物体受精卵生殖细胞体细胞3、全能性大小：植物细胞 胚胎干细胞动物细胞4、为什么生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官？基因在特定的时间和空间条件下 表达的结果5、植物细胞表现出全能性的条件：概念概念19581958年，美国科学家斯图尔德（年，美国科学家斯图尔德（F.C.StewardF.C.Steward）将）将胡萝卜韧皮部的一些
4、细胞进行培养获得了完整的胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培养获得了完整的胡萝卜新植株。胡萝卜新植株。过程过程脱分化脱分化再分化再分化让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有让已经分化的细胞，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。的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。 愈伤组织n愈伤组织：离体的植物器官、组织或细愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过脱分化，胞，在培养一段时间以后，通过脱分化，形成一种形成一种排列疏松无规则、高度液泡化、排列疏松无规则、高度液泡化、无定形态的薄壁细胞无定形态的薄壁细胞组成的组织。组成的组织。比较脱分化再分化这两个过程比较脱分
5、化再分化这两个过程 脱分化脱分化 再分化再分化 是否有光是否有光 结果结果无无有有形成愈伤组织形成愈伤组织形成根、芽形成根、芽1、植物组织培养的大致过程包括哪几个阶段？是否遵循孟德尔定律？2、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？3、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？阅读教材阅读教材35页探究实践第一自然段，回答以下问题页探究实践第一自然段，回答以下问题2、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？比值高时比值低时生长素/细胞分裂素的比值作用效果促进再分化和芽原基的形成 促进脱分化和根原基的形成 生长素/细胞分裂素1、植物组织培养的大致过程包括哪几个阶段？是否遵
6、循孟德尔定律？阅读教材阅读教材35页探究实践第一自然段，回答以下问题页探究实践第一自然段，回答以下问题3.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？ 阅读教材阅读教材35页探究实践第一自然段，回答以下问题页探究实践第一自然段，回答以下问题 的植物器官、组织或细胞 组织植物体A、 分化B、 分化植物激素：1、A过程进行 分裂,不分化。2、B过程进行 分裂同时也进行分化3、A 光照，遮光。而B 光照，叶绿素的合成需光照（排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞）愈伤脱再细胞分裂素、生长素有丝有丝不需需外植体离体胚状体总结因为不同种生物之间存因为不同种生物之间存在
7、着生殖隔离，所以用在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。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。细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。这幅番茄这幅番茄马铃薯图利马铃薯图利用传统有性杂交方法能用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？实现吗？为什么？1.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2、这个过程中涉及的原理是？细胞膜的流动性 植物细胞的全能性二：植物体细胞杂交 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
8、碍是什么？2、有没有一种温和的去壁方法呢？酶解法去细胞壁纤维素酶、果胶酶去壁二：植物体细胞杂交 3、把原生质体放在一起能自然融合吗？诱导原生质体融合的方法：物理法： 。 化学法：用 诱导。离心、振动、电激聚乙二醇(PEG)4、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？一定的流动性二：植物体细胞杂交 体细胞融合成功后培养基中共有5种细胞类型(A、B、AA、BB、AB)，其中融合细胞类型有3种(AA、BB、AB)，而真正符合要求的是AB，因此要对融合细胞进行筛选。5.细胞融合后，共有几种细胞类型？融合细胞有几种，符合要求的是哪种？A杂种细胞形成的标志是杂种细胞再生出细胞壁。6.杂种细
9、胞形成的标志是？在此过程中哪种细胞器活跃？在此过程中活跃的细胞器是线粒体和高尔基体二：植物体细胞杂交 B5如何将杂种细胞培育成杂种植株?6.植物体细胞杂交的意义？克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍。生长期短，耐热性强和易于贮藏是否遵循孟德尔定律？无性生殖，不遵循二：植物体细胞杂交 植物细胞植物细胞 A A（番茄）（番茄）植物细胞植物细胞 B B（马铃薯）（马铃薯）原生质体原生质体 A A原生质体原生质体 B B去壁方法？产物去壁方法？产物促融方法？促融方法？遗传物质遗传物质?1.1.去除细胞壁去除细胞壁2.2.原生质体融合原生质体融合杂种植株杂种植株( (番茄马铃薯番茄马铃薯) )愈伤组织愈伤
10、组织杂种细胞杂种细胞纤维素酶、果胶酶纤维素酶、果胶酶物理方法和物理方法和化学药剂化学药剂:聚乙二醇聚乙二醇杂种细胞再生出细胞壁杂种细胞再生出细胞壁植物组织培养植物组织培养植物细植物细胞融合胞融合总结总结两两融合类型有？两两融合类型有？原生质体融合成功的标志原生质体融合成功的标志?脱分化脱分化再分化再分化29n主要原因：主要原因： 生物基因的表达不是孤立的，它们之间生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的是相互调控、相互影响的，所以马铃薯，所以马铃薯番番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗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传物质，但这些遗传物
11、质的表达受到相互干相互干扰扰，不能不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样质一样有序表达有序表达，杂交植株不能地上长番茄、，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。地下结马铃薯就是很自然的了。 为什么为什么“番茄番茄马铃薯马铃薯”超级杂种植株没有如科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？学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？回归教材回归教材植物组织培养植物体细胞杂交原理步骤繁殖方式意义 性繁殖植物细胞的全能性脱分化再分化保持优良性状，繁殖速度快大规模生产克服远源杂交不亲和的障碍杂种细胞形成植物组织培养细胞膜流动性,植物细胞的全能性 性繁殖无无归纳比较归纳比较32牛刀小试33所采用技术的理论基础 植物细胞工程通常采用的技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交植物细胞的全能性课堂小结谢谢
