资源简介

(共25张PPT)
原理和方法 生物学、 生物学和 生物学
操作水平 水平、 水平或 水平
目的 获得特定的细胞组织、器官、个体或 。
分类 细胞工程和 细胞工程
细胞
分子
细胞
组织
细胞产品
植物
动物
细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。
发育
细胞器
科技探索之路1
1958
1960
1964
1971
1974
1902
1974年，土壤农杆菌的Ti质粒被发现。之后，该质粒应用于植物分子生物学领域，促进了植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。
1971年，卡尔森（P.S.Carlson，1944—2017）诱导烟草种间原生质体融合，获得了第一株体细胞种间杂种植株。
1964年，古哈（S.Guha，1938—2007）等在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚。
1960年，科金（E.C.Cocking，1931—）用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体。
1958年，斯图尔德（F.C.Steward，1904—1993）等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。
1902年，哈伯兰特（G.Haberlandt，1854—1945）提出了细胞全能性的理论，但相关的实验尝试没有成功。
科技探索之路1
植物细胞工程的发展历程
一 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
植物体细胞杂交
植物细胞工程的理论基础是什么
细胞的全能性
第2章 细胞工程
第1节 植物细胞工程
一、细胞工程与细胞全能性的概念
1. 细胞工程的概念：是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。
动物细胞工程
植物细胞工程
植物组织培养
植物体细胞杂交
细胞工程
2. 细胞全能性
（1）概念：细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
实例：
胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株
受精卵发育成个体（动植物）
蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰
用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株
韧皮部细胞
细胞团块
根或芽
幼苗
胡萝卜植株
叶子
花粉
花瓣
细胞
2. 细胞全能性
（2）体现细胞全能性的原因：生物体的每个细胞中都含有发育成为完整个体所需的全部遗传物质。
（3）生物体生长发育过程中并不是所有细胞都表现出全能性
①不体现全能性的实例：
②不体现全能性的原因：基因在特定时间、空间条件下选择性表达
芽原基的细胞只能发育为芽
叶原基的细胞只能发育为叶
生长点
叶原基
芽轴
芽原基
枝芽结构示意图
叶原基的细胞只能发育为叶
芽原基的细胞只能发育为芽
在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性表达
（4）植物细胞表现出全能性的条件
①离体
②一定的营养物质、植物激素
③适宜的温度、pH、光照、无菌等外界条件
（3）生物体生长发育过程中并不是所有细胞都表现出全能性
分化程度低的＞分化程度高的
分裂能力强的＞分裂能力弱的
受精卵＞生殖细胞＞体细胞
受精卵＞干细胞＞体细胞
植物细胞＞动物细胞
（5）细胞全能性大小比较：
④不同生物细胞的全能性：
①体细胞全能性与细胞分化程度：
②体细胞全能性与细胞分裂能力：
③不同类型细胞的全能性:
2. 细胞全能性
二、植物组织培养技术
1. 植物组织培养
（1）概念：是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
（2）生殖方式：
无性生殖
（3）分裂方式：
有丝分裂
1958年，美国科学家斯图尔德（F.C.Steward）将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。
二、植物组织培养技术
2. 原理：
植物细胞一般具有全能性
3. 过程：
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
芽、根
试管苗
移栽
完整植株
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽
诱导生根
脱分化
再分化
移栽成活
（2）脱分化：在一定的激素和营养条件的诱导下，使已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变为未分化的细胞。
（1）外植体：离体培养的植物器官、组织或细胞。
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽
诱导生根
移栽成活
脱分化
再分化
再分化
3. 过程：
（3）愈伤组织：通过脱分化后的细胞，形成不定形的薄壁组织团块。
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽
诱导生根
移栽成活
脱分化
再分化
再分化
3. 过程：
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽
诱导生根
移栽成活
脱分化
再分化
再分化
3. 过程：
（4）再分化：愈伤组织在培养过程中重新分化成芽、根等器官的过程。
植物组织培养技术
菊花的组织培养
（四）实验步骤
1．消毒：
用酒精擦拭双手和超净工作台台面。将流水充分冲洗后的外植体（幼嫩的茎段）用酒精消毒30 s，然后立即用无菌水清洗2 3次；再用次氯酸钠溶液处理30 min后，立即用无菌水清洗2 3次。
1.植物组织培养技术
4. 探究 · 实践：菊花的组织培养
一
植物组织培养技术
菊花的组织培养
（四）实验步骤
2．分切外植体：将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中，用无菌滤纸吸去表面的水分。用解剖刀将外植体切成0.5 1 cm长的小段。
一 植物细胞工程的基本技术
1.植物组织培养技术
一
植物组织培养技术
菊花的组织培养
（四）实验步骤
3．在酒精灯火焰旁，将 外 植 体 的 1/3 1/2 插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上做好标记。
4．将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18 22 ℃的培养箱中培养。在培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。
一 植物细胞工程的基本技术
1.植物组织培养技术
一
植物组织培养技术
菊花的组织培养
（四）实验步骤
5．转接到生芽和生根培养基：培养15 20 d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。
一 植物细胞工程的基本技术
1.植物组织培养技术
一
植物组织培养技术
菊花的组织培养
（四）实验步骤
6．移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。
一 植物细胞工程的基本技术
1.植物组织培养技术
一
植物组织培养技术
菊花的组织培养
（五）注意事项
(2)接种时注意外植体的方向，不能倒插。
(3)培养一株完整的试管苗，必须先进行生芽培养，再进行生根培养。如果顺序颠倒，先诱导生根，则不易诱导生芽。
(4)菊花的组织培养中，愈伤组织的形成一般不需要光照，而在后续的培养过程中，需要给予适当时间和强度的光照。
(5)试管苗一般在高湿、弱光、恒温等条件下培养生长，出瓶后一定要注意保温、保湿。
(1)实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌。接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，每次使用后的器械都要灭菌。
一 植物细胞工程的基本技术
1.植物组织培养技术
1. A、B过程分别为 。A过程一般 光照，该过程细胞分裂方式是 ，B过程细胞分裂方式是 ，同时也进行 ，该过程 光照，因为 。C是 。
2. 影响A、B过程的关键因素是 ，主要是 和 ，二者添加的 会影响A过程和B过程。
3. 植物组织培养是一个 （无性繁殖或有性繁殖）过程。
有丝分裂
细胞分化
植物激素
细胞分裂素
生长素
无性繁殖
有丝分裂
浓度和比例
【即时练习】下列是植物组织培养流程图，请回答：
植物体
根、芽或胚状体
外植体
A B
C
脱分化、再分化
愈伤组织
不需要
叶绿素的合成需要光照
需要
根、芽
植物体
再分化
培养条件：①无菌②营养物质③适宜条件（温度、PH、光等）
④植物激素：
遮光
光照
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
脱分化
愈伤组织
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
愈伤组织重新分化为芽、根等器官
失去特有结构和功能转变成未分化的细胞
生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键。生长素和细胞分裂素的比例和浓度会影响植物细胞的发育方向。
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
排列不规则，高度液泡化，呈不定型状态的薄壁细胞
一 植物细胞工程的基本技术
1.植物组织培养技术
1.下列关于菊花组织培养的叙述，错误的是( )
A．菊花的组织培养需要经过细胞的脱分化和再分化过程
B．要控制好培养基中生长素和细胞分裂素的浓度及比例
C．为避免环境中微生物的污染，要对外植体进行灭菌处理
D．接种外植体到培养基时，需要注意形态学方向，不可倒插
随堂检测
C
2.铁皮石斛是一种名贵中药，野生资源十分稀少，其繁殖主要通过植物组织培养实现。下列有关叙述错误的是（ ）
A.用植物组织培养的方法繁殖药材表明在一定条件下，细胞分化是可以逆转的
B.植物细胞的全能性得以表达需要离开母体
C.新植株的形成是细胞分裂和分化的结果
D.高度分化的植物细胞不具有全能性
随堂检测
D
课堂小结
概念
植物细胞融合
原生质体制备
过程
变异类型
植物组织培养
原生质体融合
原理
育种类型
原理
过程
花药离体培养
细胞全能性
操作步骤
脱分化
再分化
外植体
根、芽、胚状体
愈伤组织
外植体消毒
接种
切块
形成愈伤组织
诱导生芽生根
植物体细胞杂交
植物组织培养
植物细胞工程
优缺点

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