1、 一、概念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改按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质变细胞内的遗传物质或获得细胞产品或获得细胞产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理论基础理论基础细胞的细胞的全能性全能性克隆多莉羊技术是克隆多莉羊技术是 水平上的技术，水平上的技术，培育抗虫棉是培育抗虫棉是 水平上的技术。水平上的技术。思考思考:植物细胞全能性和细胞膜的流动性植物细胞全能性和细胞膜的流动性植物组织培养植物组织
2、培养 1、原理原理：细胞的全能性细胞的全能性2.1植物细胞工程植物细胞工程植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植物组织培养植物组织培养利用菊花花瓣微型繁殖培养的菊花利用菊花花瓣微型繁殖培养的菊花探究：探究：1 1、为什么植物的一个花瓣就可以培、为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？育出完整的植株呢？植物细胞具有全能性。植物细胞具有全能性。2 2、什么是细胞的全能性？、什么是细胞的全能性？一）有丝分裂体细胞含全套遗传基因（1 1）受精卵的全能性受精卵的全能性最高最高 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）4、形成不同组织、器官原因：基
3、因选择性表达探究：探究：2 2、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分、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？化成不同的组织器官？3 3、为何已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能？、为何已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能？1、表现全能性的条件有哪些？表现全能性的条件有哪些？离体、提供营养物质、激素及其它适宜条件。离体、提供营养物质、激素及其它适宜条件。在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。的结果。生物体的每一个细胞都含本物种的全套遗传物质，生物体的每一个细胞都含本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的
4、全套基因。都有发育成完整个体的全套基因。再分化脱分化也叫：外植体如：茎尖、根尖 适宜的温度、PH值、养料、激素、充足氧气条件避光避光无细胞分裂、分化能力 特点：具分裂、分化能力，既具全能性（主要）特点：具分裂、分化能力，既具全能性（主要）无定形状态、高度液泡化、排列疏松、无规则、无定形状态、高度液泡化、排列疏松、无规则、无叶绿体无叶绿体,不进行光合作用不进行光合作用 植物组织培养的基本过程植物组织培养的基本过程 外植体外植体 愈伤组织愈伤组织 胚状体胚状体已分化出根、芽已分化出根、芽分化程度降低，分分化程度降低，分裂能力增强裂能力增强重新分化出组织器重新分化出组织器官的过程（官的过程（细胞分细
5、胞分裂素、生长素裂素、生长素）细胞分化程度与细胞分裂能力呈负相关细胞分化程度与细胞分裂能力呈负相关脱分化脱分化遮光遮光再分化再分化光照光照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脱分化脱分化植物细胞的植物细胞的脱分化脱分化：由高度分化的植物器：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称称去分化去分化。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？实质实质是恢复细胞的全能性过程。是恢复细胞的全能性过程。结果结果是形成愈伤组织。是形成愈伤组织。植物细胞的植物细胞的再分化再分化：脱分化产生的愈伤组织在：脱分化
6、产生的愈伤组织在培养过程中重新分化成根或芽等器官的过程培养过程中重新分化成根或芽等器官的过程。获取获取外植体外植体无菌接种无菌接种诱导愈伤组织诱导愈伤组织的形成的形成试管苗的形成试管苗的形成扩大培养扩大培养移栽移栽脱分化脱分化再分化再分化 合作学习合作学习1 1 下列植物细胞全能性最高的是（下列植物细胞全能性最高的是（）A.A.形成层细胞形成层细胞 B.B.韧皮部细胞韧皮部细胞 C.C.木质部细胞木质部细胞 D.D.叶肉细胞叶肉细胞2 2 下列细胞全能性最高的是（下列细胞全能性最高的是（）A A植物的卵细胞植物的卵细胞B B植物的精子细胞植物的精子细胞C C被子植物的受精卵被子植物的受精卵D
7、D被子植物的的叶肉细胞被子植物的的叶肉细胞AC3 3.在生物体内，细胞没有表现出全能性，在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为而是分化为不同的组织、器官，是因为 （）A A、细胞的基因丧失了全能性、细胞的基因丧失了全能性 B B、基因在特定时间和空间条件下选择、基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果性表达的结果 C C、不同的细胞内基因不完全相同、不同的细胞内基因不完全相同 D D、在个体发育的不同时期，细胞内的、在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化基因发生了变化 B生长素：细胞分裂素的比生长素：细胞分裂素的比例例大于大于1-促进根形成促进根形成小于小
8、于1-促进芽的形成促进芽的形成等于等于1-愈伤组织不分化愈伤组织不分化外植体外植体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（离体的（离体的,已已分化组织或分化组织或细胞）细胞）（未分化）（未分化）（分化）（分化）条件？条件？优点？优点？特点？特点？繁殖速度快繁殖速度快不受季节限制不受季节限制工厂化生产工厂化生产幼苗无毒幼苗无毒保持优良性状保持优良性状适宜温度、光照、适宜温度、光照、pH和无菌环境。和无菌环境。无机物、有机物无机物、有机物和植物激素（和植物激素（生长生长素，细胞分裂素等素，细胞分裂素等）无定形状态无定形状态薄壁细胞薄壁细胞高度液泡化高度液泡化排列疏松、无规
9、则排列疏松、无规则无叶绿体无叶绿体,不进行光不进行光合作用合作用 “Potamato”1 1、定义：、定义：将两个来自不同植物的体细胞融合成将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一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的过程。新的植物体的过程。2 2、优势、优势：（与有性杂交与有性杂交方法比较方法比较）克服了远缘杂交不亲和的障碍克服了远缘杂交不亲和的障碍，拓展，拓展了可用于杂交的亲本组合范围了可用于杂交的亲本组合范围。植物体细胞杂交植物体细胞杂交 1 1你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇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？到的第一
10、个障碍是什么？2 2有没有一种温和的去壁方法呢？有没有一种温和的去壁方法呢？3 3为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的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？什么特性有关？4 4如何将杂种细胞培育成杂种植株？如何将杂种细胞培育成杂种植株？原原生生质质体体番茄细胞番茄细胞原生质体融合原生质体融合再生出细胞再生出细胞壁壁杂种细胞杂种细胞脱脱分分化化愈伤组织愈伤组织杂种杂种植株植株再分再分化化马铃薯细胞标志：成功融合人工诱导去壁去壁：植物体细胞杂交植物体细胞杂交去壁去壁筛选筛选3 3、原理：、原理：细胞膜的流动性细胞膜的流动性和和细胞全能性细胞全能性 主要：原生质体融合结果如小
11、麦和玉米之间存在生殖隔离5、实例：番茄-马铃薯（理性图）2、概念 将不同种的植物体细胞，在一定条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。育成新的植物体的技术。3、优势和未解决的问题 优势优势（与有性杂交方法比较）与有性杂交方法比较）：打破了不同种：打破了不同种生物间的生殖隔离障碍，大大扩展了可用生物间的生殖隔离障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。于杂交的亲本组合范围。未解决的问题：未解决的问题：未能让杂种植物按照人们未能让杂种植物按照人们 的需要表现出亲代的优良。的需要表现出亲代的优良。1.1.为什么为什么“
12、番茄番茄马铃薯马铃薯”超级杂种植株没超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？下结马铃薯？马铃薯马铃薯番茄没有像人们预想的那样地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：上长番茄、地下结马铃薯，主要原因是：生生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互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，调控、相互影响的，所以马铃薯所以马铃薯番茄杂交番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，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，不能但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马
13、铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有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。马铃薯就是很自然的了。2.2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物自然界中有一种含有叶绿体的原生动物眼虫，眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？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。如果理论上可行，请设计出具体实验方案。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
14、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植物细胞的全能性植物细胞的全能性小结小结：植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术所属所属范畴范畴原理原理步骤步骤意义意义联系联系无性繁殖无性繁殖细胞全能性细胞全能性脱分化脱分化再分化再分化保持优良性状保持优良性状繁殖速度快、大规模生产繁殖速度快、大规模生产提高经济效益提高经济效益杂交技术应用了组织培养杂交技术应用了组织培养克服不同种生物远缘杂交克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍不亲和的障碍去除细胞壁去除细胞壁融合形成杂种细胞融合形成杂种细胞组织培养组织培养膜流动性膜流动性 细胞全能性细胞全能性染色体变异染色体变异反馈练习
15、反馈练习1.1.下列属于组织培养的是（下列属于组织培养的是（）A.A.花粉培养成单倍体植株花粉培养成单倍体植株B.B.芽发育成枝条芽发育成枝条C.C.根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区D.D.未受精的卵发育成植株未受精的卵发育成植株A2.2.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.A.消毒灭菌消毒灭菌B.B.适宜的温度适宜的温度C.C.充足的光照充足的光照D.D.适宜的养料和激素适宜的养料和激素C3.3.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完要将胡萝卜韧皮部细胞培养
16、成完整植株，不需要（整植株，不需要（）A.A.具有完整细胞核的细胞具有完整细胞核的细胞B.B.离体状态离体状态C.C.导入外源基因导入外源基因D.D.一定的营养物质和激素一定的营养物质和激素C4 4、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、脱分化或去分化、脱分化或去分化5 5、下列不能作为植物组织培养、下列不能作为植物组织培养的材料是的材料是A A、秋海棠的叶、秋海棠的叶 B B、马铃薯的块茎、马铃
17、薯的块茎C C、成熟的花粉、成熟的花粉 D D、木质部中的导管细胞、木质部中的导管细胞D6、若用、若用“”表表示植物组织培养的过程。请回答：示植物组织培养的过程。请回答：（1）表示表示 ，能被培养成为能被培养成为的根本原因是的根本原因是（2）表示表示 脱分化脱分化再分化再分化离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性愈伤组织愈伤组织异想天开植物细胞工程的实际应用 繁殖植物的新途径繁殖植物的新途径微型育种微型育种作物脱毒作物脱毒人工种子人工种子 育种新方法育种新方法单倍体育种单倍体育种诱导突变体诱导突变体 细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产（一
18、）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）一 植物繁殖的新途径（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）一 植物繁殖的新途径 讨论讨论一 植物繁殖的新途径（二）作物脱毒（二）作物脱毒（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 1 1）培育周期长）培育周期长 2 2）优良杂种的后代会发生性状分离而丧）优良杂种的后代会发生性状分离而丧失其优良特性失其优良特性 3 3）生产会受到季节、气候和地域的限制）生产会受到季节、气候和地域的限制，并且需要占用大量的土地实现制种，并且需要占用大量的土地实现制种（三）神奇的人工种子（
19、三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 胚状体（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 诱导植物愈伤组织诱导植物愈伤组织 体细胞胚的诱导体细胞胚的诱导 体细胞胚的成熟体细胞胚的成熟 体细胞胚的机械化包裹体细胞胚的机械化包裹 贮藏或种植贮藏或种植思考思考设计人工种子制备技术的主要流程图设计人工种子制备技术的主要流程图（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 讨论讨论（一）单倍体育种（一）单倍体育种二 作物新品种的培育（一）单倍体育种（一）单倍体育种二 作物新品种的培育 回顾单倍体育种的一般过程并设
20、计出一种通过回顾单倍体育种的一般过程并设计出一种通过植物花药组织培养生成正常植株的实验流程。植物花药组织培养生成正常植株的实验流程。单倍体育种的原理单倍体育种的原理:染色体（数目）变异染色体（数目）变异技术：技术：组织培养获得单倍体；秋水仙素处理单倍体的幼组织培养获得单倍体；秋水仙素处理单倍体的幼苗，使染色体加倍苗，使染色体加倍单倍体育种的优点：单倍体育种的优点：明显缩短育种年限明显缩短育种年限（二）突变体的利用（二）突变体的利用二 作物新品种的培育 三 细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产红豆杉与紫杉醇红豆杉与紫杉醇人参皂甘的生产人参皂甘的生产典例精析典例精析1 1、植物的微型繁殖技术是
21、指、植物的微型繁殖技术是指（）A A植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术 B B嫁接嫁接 C C营养繁殖营养繁殖 2 2、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是株，这些植株的特点是（）A A彼此性状相似彼此性状相似 B B变异频率较高变异频率较高 C C单倍体单倍体 D D都是纯合子都是纯合子课堂演练课堂演练3 3用植物组织培养技术，可以培养或生产（用植物组织培养技术，可以培养或生产（）A A食品添加剂食品添加剂 B B无病毒植物无病毒植物
22、 C.C.人工种子人工种子 D D前三项都是前三项都是4 4下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是（）A A花药离体培养得到单倍体植株花药离体培养得到单倍体植株 B.B.秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株 C C人工种子的培育人工种子的培育 D D“番茄番茄马铃薯马铃薯”杂种植株的培育过程杂种植株的培育过程 5 5、马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后、马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行
23、种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是（进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是（）A A选择优良品种进行杂交选择优良品种进行杂交 B B进行远缘植物体细胞杂交进行远缘植物体细胞杂交 C C利有芽尖进行组织培养利有芽尖进行组织培养 D D人工诱导基因突变人工诱导基因突变6.6.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细
24、胞的（）得种苗的过程不涉及细胞的（）A.A.有丝分裂有丝分裂 B.B.分化分化 C.C.减数分裂减数分裂 D.D.全能性全能性7.基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：（1 1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得中获得等营养等营养物质。物质。（2 2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_ _ _和和_两类激素。两类激素。水、无机盐、维生素和小分子有机物水、无机盐、维生素和小分子有机物细胞分裂素细胞分裂素（3 3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是是_ _能利用光能制造有机物，供试管能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。苗生长发育。（4 4）试管苗的细胞核中含）试管苗的细胞核中含_条脱氧核糖核苷酸链条脱氧核糖核苷酸链。（5 5）培育成的试管苗可能出现的基因型有）培育成的试管苗可能出现的基因型有_ _。叶绿体叶绿体 2424ABAB、aBaB、AbAb、abab
