1、專題2 細胞工程,指應(yīng)用細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過某種工程學(xué)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(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。,細胞工程,按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品,2.1 植物細胞工程,2.1.1 植物細胞工程的基本技術(shù),植物組織培養(yǎng)技術(shù),植物體細胞雜交技術(shù),定義：,生物體的細胞具有使后代細胞形成完整個體的潛能的特性。,原理：,生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個活細胞都應(yīng)該具有全能性。,大小,植物組織培養(yǎng)技術(shù),植物細胞的全能性,理論

2、基礎(chǔ),思考討論：為什么體內(nèi)細胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織、器官？,基因在特定空間和時間條件下選擇性表達的結(jié)果。在個體發(fā)育的不同時期，生物體不同部位的細胞表達的基因是不同的，合成的蛋白質(zhì)也不一樣，從而形成了不同的組織和器官。,科學(xué)研究表明，處于離體狀態(tài)的植物活細胞，在一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件的作用下，就可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整的植株。人工條件下實現(xiàn)的這一過程，就是植物組織培養(yǎng)。,植物組織培養(yǎng)必要條件：,關(guān)鍵詞：,外植體、脫分化、再分化、愈傷組織,細胞離體、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件,離體的植物器官、組織或細胞,愈傷組織,根 芽,植物體,脫分化,再分化,外植體：

3、從活植物體上切下進行培養(yǎng)的那部分組織或器官 1）外植體滅菌消毒（根尖、莖、芽、嫩葉、種子、花粉等） 2）用消毒過的器械將外植體置于培養(yǎng)皿上 3）切取所需的外植體 4）將外植體接種于培養(yǎng)容器的培養(yǎng)基上 整個實驗在超凈工作臺上進行，保持無菌操作！,幾個概念：,愈傷組織：離體的植物器官、組織或細胞，在培養(yǎng)一段時間以后，通過細胞分裂，形成一種高度液泡化、無定形狀態(tài)薄壁細胞團。,脫分化,讓已經(jīng)分化的細胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細胞的過程，稱為植物細胞的脫分化。,再分化,脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進行培養(yǎng)又可以重新分化成根或芽等器官，這一過程稱為植物細胞的再分化。,分化：,個體發(fā)育

4、中，由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。,植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基（MS培養(yǎng)基）,成分： 無機營養(yǎng)成分：大量元素及部分微量元素 有機營養(yǎng)成分： 含N物質(zhì)：包括維生素和氨基酸 碳源：2%5%的蔗糖 瓊脂：起支持作用 植物激素：生長素，細胞分裂素（啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素） PH值：5.06.0,培養(yǎng)基中必須含有植物生長發(fā)育所需要的全部營養(yǎng)物質(zhì)，其中生長素和細胞分裂素用量的比例對器官的發(fā)生起決定作用。,生長素用量比細胞分裂素含量： 比值高時：有利于根的分化，抑制芽的形成 比值低時：有利于芽的分化，抑制根的形成 比值適中時：有利于愈傷組織的形成。

5、,試管苗大規(guī)模培養(yǎng),離體的植物器官、組織或細胞,愈傷組織,根、芽,植物體,外植體,脫分化,植物激素： 細胞分裂素、生長素,再分化,植物組織培養(yǎng),植物組織培養(yǎng)條件：,離體，含有一定營養(yǎng)成分、激素，一定的溫度、空氣、無菌環(huán)境、適合的PH、適時光照等。,菊花：每日光照12小時；胡蘿卜：避光培養(yǎng),討論題P35,1.在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強調(diào)所用器械的滅菌和實驗人員的無菌操作？ 提示：植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營養(yǎng)成分，有利于培養(yǎng)物的生長，然而各種雜菌同樣也可以在上面迅速生長，所以植物組織培養(yǎng)過程中污染現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長的各種雜菌不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生

6、長的過程中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。 造成培養(yǎng)基污染的因素有很多，一般包括：外植體帶菌、培養(yǎng)瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操作不規(guī)范等。所以在組織培養(yǎng)實驗中用到的植物材料和各種器械都要進行徹底地滅菌，實驗人員操作一定要規(guī)范，避免帶入雜菌。,2.在本實驗中，切取胡蘿卜塊根時強調(diào)要切取含有形成層部分，原因是這部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。請思考一下，胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實驗的方法進行驗證嗎？ 提示：胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難。,3.請根據(jù)上面的實驗過程，概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程

7、簡圖。,3.請根據(jù)上面的實驗過程，概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖。,植物體細胞雜交技術(shù),1、定義：,用兩個來自不同植物的體細胞融合成一個雜種細胞，且把雜種細胞培育成新的植物體的方法。,2、優(yōu)勢：（與有性雜交方法比較）,打破了不同種生物間的生殖隔離限制,去壁,去壁,纖維素酶果膠酶,原生質(zhì)體,植物細胞,原生質(zhì)體融合,離心、振動、電刺激 聚乙二醇（PEG ）,再生細胞壁,雜種細胞,去分化,愈傷組織,雜種植株,再分化,植物體細胞雜交過程示意圖,細胞膜的流動性,思考與探究,1.為什么“番茄馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？ 馬鈴薯番茄沒有像人們預(yù)想的那樣地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯，主要原因是：生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯番茄雜交植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達受到相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達，雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。,制備原生質(zhì)體：酶解法去掉細胞壁 誘導(dǎo)融合 新的原生質(zhì)體 生出細胞壁