1、1,細胞工程,2,細胞工程的概念,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)。,3,前者是細胞水平或細胞器水平上生物技術(shù), 后者是分子水平上的生物技術(shù)。,克隆多莉羊技術(shù)是 水平上的技術(shù)， 培育抗蟲棉是 水平上的技術(shù)。 蛋白質(zhì)工程是 水平上的技術(shù)。,細胞工程與基因工程相比：,細胞,分子,思考:,分子,4,細胞工程,5,所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ),植物細胞工程,通常采用的技術(shù)手段,植物組織培養(yǎng),植物體細胞雜交,植物細胞的全能性,6,具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞都具有發(fā)育成完整生

2、物體的潛能。,基因選擇性表達的結(jié)果,一、植物細胞工程的理論基礎(chǔ)-細胞全能性,3、全能性表達的條件（植物組織培養(yǎng)的條件）： 內(nèi)因：離體細胞、組織或器官（為什么要離體？） 外因：1）適宜的外界環(huán)境條件，例如無菌、適宜的溫度、濕度、光照等 2）培養(yǎng)基（一定的營養(yǎng)物質(zhì)，激素）,7,二、植物組織培養(yǎng),2、理論基礎(chǔ)：,植物細胞的全能性,1、植物組織培養(yǎng)的概念,下列屬于植物組織培養(yǎng)的是（ ） A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株 B.芽發(fā)育成枝條 C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū) D.未受精的卵發(fā)育成植株,即時應(yīng)用,A,8,切取,9,接種,10,植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基,定義：含有一定營養(yǎng)成分，供組織培養(yǎng)植物生長的基質(zhì) 無機營養(yǎng)

3、成分：C，H，O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 生長激素：生長素，細胞分裂素和赤霉素 PH值：5.06.0,11,愈傷組織的形成,12,植物組織培養(yǎng)（試管苗的形成）,13,培養(yǎng)室,14,試管苗大規(guī)模培養(yǎng),15,移栽,經(jīng)過煉苗的小苗，可以和一般植物一樣進行大規(guī)模栽培,16,離體的植物器官、組織或細胞（外植體）,愈傷組織,根、芽,植物體,脫分化,再分化,無菌 營養(yǎng)：有機物 無機鹽 水分 一定的外界條件 植物激素： 細胞分裂素 生長素,遮光,一定的光照,芽發(fā)育成葉，葉肉細胞中葉綠素的合成需要光照,排列疏松而無規(guī) 則，高度液泡

4、化的 呈無定形狀態(tài)的薄 壁細胞,如：胡蘿卜的形成層、菊花幼莖段、月季的花藥,植物組織培養(yǎng)技術(shù),二、植物體細胞雜交,1 概念：,不同種植物的體細胞融合成一個雜種細胞，雜種細胞發(fā)育成新的植物體的方法。,2 理論基礎(chǔ)：,細胞膜的流動性和植物細胞的全能性,18,小組合作討論（3min）： （1）要想讓兩個來自不同植物的體細胞融合在一起，遇到的第一個障礙是什么？ （2）怎樣通過比較溫和的方法去掉細胞壁？ （3）怎樣誘導(dǎo)兩個原生質(zhì)體的融合？ （3）如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生融合形成了雜種細胞，下一步該對此細胞做何種處理？ （4）如何將雜種細胞培育成雜種植株？,19,融合的原生質(zhì)體,原生質(zhì)體B,原生質(zhì)體

5、A,去壁,去壁,植物A細胞,植物B細胞,誘導(dǎo)融合,再生出細胞壁,雜種細胞,脫分化 （細胞分裂）,愈傷組織,再分化,雜種植株,植物 組織 培養(yǎng),植物 細胞 融合,二、植物體細胞雜交,3 過程：,20,4 意義：,克服了遠源雜交不親和性的障礙,擴展了用于雜交 的親本范圍,5 未解決的問題：還不能讓雜種植物按照人們的要求表現(xiàn)出親代性狀。,21,即時應(yīng)用,1、在下列選項中，不需要采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)的是() A利用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，獲得多倍體植株 B利用花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株 C利用基因工程培養(yǎng)抗棉鈴蟲的棉花植株 D利用細胞工程培養(yǎng)“番茄馬鈴薯”雜種植株,A,22,2.1.2 植物細胞

6、工程的實際應(yīng)用,23,資料1 蘭花因高雅美麗而深受人們喜愛。 蘭花常用分根法和種子進行繁殖。在蘭花的 常規(guī)繁殖中，遇到的 難題是：用分根法繁 殖速度緩慢，不利于 新品種的推廣;用種子 繁殖又很困難，因為 蘭花的種子十分微小， 胚很纖弱，種子幾乎 沒有儲藏營養(yǎng)物質(zhì)， 在發(fā)芽過程中很容易夭折。,24,資料2 科學(xué)家應(yīng)用多倍體育種的方法， 培育出的三倍體無子西瓜，具有無子、 含糖高、口感好等特點。 但因其不結(jié)種子， 每年必須用四倍體和 二倍體西瓜雜交培育 種子，不僅增加了生 產(chǎn)成本，也給無籽西 瓜的普及帶來困難。,25,資料3 病毒引起的植物病害有500多種。 受害的植物包括糧食作物、蔬菜、果樹和花

7、卉， 如水稻、小麥、棉花、馬鈴薯、油菜、大蒜、 蘋果、棗、唐菖蒲、蘭花等。而且沒有有效的 防治辦法，只能拔除病株，造成很大的經(jīng)濟損 失。 病毒多集中在種子、老葉等器官中，在幼 嫩的器官和未成熟的組織中較少，在分生區(qū)幾 乎不含病毒。,26,一、植物繁殖的新途徑,1.微型繁殖（也叫快速繁殖技術(shù)） 2.作物脫毒（培養(yǎng)無病毒植株） 3. 神奇的人工種子,二、作物新品種的培育,三、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn),27,1.微型繁殖（也叫快速繁殖技術(shù)） 概念： 應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)，快速繁殖優(yōu)良品種植物 (2)特點: 保持優(yōu)良品種的遺傳特性 周期短，不受季節(jié)、氣候、自然災(zāi)害等因素的影響 高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖,例

8、：用一個蘭花莖尖就可以在一年內(nèi)生產(chǎn)出400萬株蘭花苗。,28,蘭花,楊樹,生菜,無籽西瓜,(3)微型繁殖 的應(yīng)用：,29,(1)材料: 植物的分生區(qū)(莖尖)-無病毒或極少 (2)脫毒苗: 切取莖尖進行組織培養(yǎng)，再生的植株就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗,2.作物脫毒（培養(yǎng)無病毒植株）,30,脫毒產(chǎn)品,甘蔗,香蕉,馬鈴薯,菠蘿,31,3. 神奇的人工種子,樹木需生長數(shù)年才能結(jié)出種子。,優(yōu)良雜交種后代會因發(fā)生性狀分離而喪失優(yōu)良特性。,受季節(jié)、氣候和地域的限制。,制種時需要占用大量土地。,如何克服缺陷？,常規(guī)種子植物生產(chǎn)的不足,32,人工種子,技術(shù)： 結(jié)構(gòu)： 特性： 優(yōu)點：,胚狀體（不定芽、頂芽、腋

9、芽） 人工薄膜：,加入適量無機鹽、有機碳源等養(yǎng)分，農(nóng)藥、抗生素、有益菌及生長調(diào)節(jié)劑等,組織培養(yǎng),與天然種子比： 解決某些作物繁殖力低、結(jié)子困難、發(fā)芽率低問題 保持優(yōu)良品種遺傳特性 不受氣候、季節(jié)、地域的限制，時間短，占地少,與試管苗比：有人工薄膜保護，方便地貯藏和運輸,在適宜條件下可以萌發(fā)長成幼苗。,33,人工胚乳,相當(dāng)天然種子的胚 (由外植體或愈傷組織產(chǎn)生),提供營養(yǎng),保護作用,34,人工種子應(yīng)用,花椰菜,桉樹,水稻,芹菜,35,明顯縮短育種年限(相對常規(guī)選育)后代穩(wěn)定遺傳,都是純合體,正常 植物,花藥,愈傷 組織,單倍體幼苗,脫分化,再分化,染色體加倍,秋水仙素處理,1.單倍體育種,(1)方法:,(2)優(yōu)點:,花藥的離體培養(yǎng)獲得單倍體植株， 染色體加倍,選擇穩(wěn)定遺傳優(yōu)良品種,種子,純合體,選優(yōu) 自交,二、作物新品種的培育,36,2.突變體的利用,對植物組織培養(yǎng)過程中得愈傷組織進行誘變處理，促其發(fā)生突變，誘導(dǎo)分化成植株，篩選對人們有利突變體，進而培育新品種,新 品種,外植體,愈傷組織,多種 突變體,篩選 培育,脫分化,誘導(dǎo)分化,誘變處理,白三葉草,抗病、抗鹽、 含高蛋白、高產(chǎn)。,37,1.種類: 2.技術(shù):,蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等.,植物的組織培養(yǎng)-愈傷組織細胞培養(yǎng),注意: 一般培養(yǎng)到愈傷組織階段，從 愈傷組織的細胞中獲得細胞產(chǎn)物!