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指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种方法，通过某种工程学手段工程学手段，在，在细胞整体水平细胞整体水平或细胞器水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来上，按照人们的意愿来改变细胞改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学的一门综合科学技术。技术。 细细胞胞工工程程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整体水平细胞整体水平或细胞器水平或细胞器水平按照人们的意愿来按照人们的意愿来改变细胞内的遗传改变细胞内的遗传物质或获得细
2、胞产物质或获得细胞产品品概念概念分类分类植物细胞工程植物细胞工程动物细胞工程动物细胞工程2.1植物细胞工程植物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植植物物细细胞胞工工程程通常采用的通常采用的技 术 手 段技 术 手 段 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如何把某种植物的一块组如何把某种植物的一块组织通过培养得到一株完整织通过培养得到一株完整植株植株? ? 植物组织培养就是在植物组织培养就是在无菌和人工无菌和人工控制条件下控制条件下，将，将离体的植物器官、离体的植物器官、组织、细胞，组织、细胞，培养在人工配制的培培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培
3、养条件，养基上，给予适宜的培养条件，诱诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。成完整的植株。植物的组织培养植物的组织培养12345再分化再分化(愈伤组织愈伤组织)植植物物组组织织培培养养6脱分化脱分化(分离的细胞分离的细胞)(胚状体胚状体)(试管苗试管苗)离体的植物器官、离体的植物器官、组织或细胞组织或细胞愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽植物体植物体脱分化脱分化再分化再分化一、植物组织培养的过程一、植物组织培养的过程（未分化）（未分化）（分化）（分化）条件：条件：无机物、无机物、有机物和植物激素有机物和植物激素(细胞分裂素细胞分裂素/生长生长素素） 避光避光条件
4、：条件：植物激素植物激素(细胞分裂素细胞分裂素生长生长素素：有利于发芽；：有利于发芽；细胞分裂素细胞分裂素生长生长素素:有利于生根有利于生根） 光光有丝分裂有丝分裂有丝分裂有丝分裂细胞分化细胞分化原理原理：细胞的全能性细胞的全能性强调几个概念强调几个概念：（1）愈伤组织：）愈伤组织： 离体的植物器官、组织或细胞，离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种胞分裂，形成一种高度液泡化、高度液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织列疏松无规则的组织。（2）植物细胞的脱分化：）植物细胞的脱分化： 是让已经分化的
5、细胞，经过诱导后，失去其特有的结构是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。和功能而转变成未分化的细胞的过程。（3）脱分化的实质和结果分别是什么？）脱分化的实质和结果分别是什么？实质实质:恢复细胞的全能性过程恢复细胞的全能性过程结果结果:形成愈伤组织形成愈伤组织（4）植物细胞的再分化：）植物细胞的再分化： 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。器官的过程。细胞的全能性细胞的全能性具有某种生物全部遗传信息的任何一个细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，
6、也胞，都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点点 。在特定的时间和空间条件下，基因选择性在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。的表达的结果。生物的每一个细胞都有本物种的全套遗传生物的每一个细胞都有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。物质，都有发育成完整个体的全套基因。2 2、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，、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？而是分化成不同的组织器官？1 1、已分化的细胞为什么具有发育成完整个、已分化的细胞为什么具有发育成完整个体的潜能？体的潜能？4
7、 4. .细胞表现全能性的条件有哪些？细胞表现全能性的条件有哪些？ 离体、营养物质、激素及其它适宜条件。离体、营养物质、激素及其它适宜条件。3 3、大小：、大小： 受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞 体细胞体细胞2） 植物细胞动物细胞植物细胞动物细胞 3） 1） 受精卵的全能性最高受精卵的全能性最高 4）分化程度低的细胞分化程度）分化程度低的细胞分化程度 高的细胞高的细胞(1)(1)在组织培养实验中，为什么要强调所在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？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，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
8、长过程中会和培养物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害的物质，导致培养物迅速死会产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。亡。(2)(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取在本实验中，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、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，你能用实验的方法花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？进行验证吗？胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是
9、诱导愈伤组织比较困难。生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。1.在离体的植物器官、组织或细胞脱在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（哪一项条件是不需要的（ ）A.消毒灭菌消毒灭菌B.适宜的温度适宜的温度C.充足的光照充足的光照D.适宜的养料和激素适宜的养料和激素C2 2、植物组织培养形成的愈伤、植物组织培养形成的愈伤组织进行培养，组织进行培养， 又可以分又可以分化形成根、芽等器官，这一化形成根、芽等器官，这一过程称为：过程称为： A A、脱分化、脱分化 B B、去分化、去分化 C C、再分化、再分化 D D、脱分化或去
10、分化、脱分化或去分化 人们曾经有这样一个幻想：让一株植株地上部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。分结番茄，地下部分长土豆。 这个这个幻想可能实现吗？幻想可能实现吗？理想图理想图因为不同种生物之间存因为不同种生物之间存在着生殖隔离，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，科学家试图用这两种植物的体细胞于是，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。进行杂交，来实现这一美妙的设想。二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术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
11、法能用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？实现吗？为什么？理想图理想图去壁去壁去壁去壁纤维素酶纤维素酶果胶酶果胶酶原原生生质质体体马铃薯细胞马铃薯细胞原生质体融合原生质体融合杂种细胞杂种细胞脱脱分分化化愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株激素激素筛选筛选激素激素再分再分化化植物体细胞杂交植物体细胞杂交番茄细胞番茄细胞融合完成的标志：新细胞融合完成的标志：新细胞壁的生成壁的生成体现膜具有一定的流动体现膜具有一定的流动性性植物体细胞杂交的原理：植物体细胞杂交的原理：细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性植物体细胞杂交的终点：植物体细胞杂交的终点：培育成杂种植株培育成杂种
12、植株杂种植株遗传物质的变化：杂种植株遗传物质的变化：杂种植株的染色体数通常是两个亲本细胞染色体数目之和杂种植株的染色体数通常是两个亲本细胞染色体数目之和1 1、概念、概念将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合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成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。体的技术。2 2、优点优点在在克服不同种生物远缘杂交的障碍克服不同种生物远缘杂交的障碍上，取得上，取得了巨大的突破，从而扩大了可用于杂交的亲了巨大的突破，从而扩大了可用于杂交的亲本组合。本组合。1.1.为什么为什么“番茄番茄马铃薯马铃薯”超级杂种植株没有超级杂种植株没
13、有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？马铃薯？ 主要原因是：主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的们之间是相互调控、相互影响的，在特定的时间和在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。空间条件下，基因选择性的表达的结果。马铃薯马铃薯番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种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，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不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有
14、序表达，表达，所以所以杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯。薯。1、植物体细胞杂交尚未解决的问题有：、植物体细胞杂交尚未解决的问题有：A A、去掉细胞壁、去掉细胞壁, ,分离出有活力的原生质分离出有活力的原生质体体B B、将杂种细胞培育成植株、将杂种细胞培育成植株C C、让杂种植物按照人们的需要表现出亲、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性代的优良性D D、尚未培育出属间杂种植物、尚未培育出属间杂种植物2、不能人工诱导原生质体融合的方、不能人工诱导原生质体融合的方法是法是A A、振动、振动 B B、电刺激、电刺激 C C、PEGPEG试剂试剂 D D、重压、重压3 3、植物体细胞融合完成的标志是植物体细胞融合完成的标志是 A A产生新的细胞壁产生新的细胞壁 B B细胞膜发生融合细胞膜发生融合C C细胞质发生融合细胞质发生融合 D D细胞核发生融合细胞核发生融合4 4、用不同种植物的两个体细胞融合成一个杂用不同种植物的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程。该过程是指种细胞的过程。该过程是指 A A不同植物的精子和卵细胞的融合不同植物的精子和卵细胞的融合 B B不同植物的原生质体的融合不同植物的原生质体的融合C C完整的两个体细胞的融合完整的两个体细胞的融合 D D植物花粉细胞的两两融合植物花粉细胞的两两融合AB
