资源简介

(共34张PPT)
照片中两只可爱的小孩，分别叫“中中”和“华华”，它们于2017年诞生于中国，是世界首例体细胞克隆猴，轰动全世界！
细胞工程
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。
植物细胞工程的发展历程
科技探索之路
1902年，哈珀兰特提出了细胞全能性的理论，但相关的实验尝试没有成功。
1958年，斯图尔德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。
1960年，科金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。
1964年，古哈等在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉发育而来的胚。
1971年，卡尔森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。
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，促进植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。
动物细胞工程的发展历程
1907年，哈里森用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，首创了动物组织体外培养法。
1951年，张明觉等发现了哺乳动物精子获能现象。
1959年，试管家兔诞生。之后，多种试管动物相继出生。
1958年，格登用非洲爪蟾进行体细胞核实验，同期，我国科学家童第周开展了鱼类细胞核移植工作。
1975年，米尔斯坦和科勒等创立了单克隆抗体技术。
1978年，小鼠的桑椹胚被成功分割。次年，科学家分割绵羊胚胎获得了同卵羔羊
1981年，埃文斯等成功分离和培养了小鼠的胚胎干细胞
2006年，山中伸弥等获得了诱导多能干细胞。我国科学家用这种细胞培育了小鼠。
2014年，世界上第一个用单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿在我国诞生。
2017年，我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。
从社会中来
其芽葺
其叶青青
犹绿衣郎
挺节独立
可敬可慕
迨夫花开
凝晴瀼露
万态千妍
薰风自来
四坐芬郁
岂非入兰室乎！
岂非有国香乎！
这是我国历史上第一部兰谱——《金漳兰谱》（宋 赵时庚）中对兰花的一段描述。从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢养兰花。但是，兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了，如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？
第2章第1节 植物细胞工程
植物细胞工程的基本技术
目录
Contents
1
植物组织培养技术
2
植物体细胞杂交技术
1
植物组织培养技术
细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能，即细胞的全能性。
植物组织培养的基本原理
（理论基础）
为什么植物组织或细胞能培养成完整植物体？
1
植物组织培养技术
在生物的生长发育过程中，为什么不是所有的细胞都表现出全能性？
生物体内的细胞在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达，即发生细胞分化。如芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶。
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植物组织培养技术
体细胞具有全能性的根本原因是什么？
每个体细胞都含有该物种全套的遗传信息。
生物体所有细胞全能性大小都一致吗？
受精卵
体细胞
生殖细胞
植物细胞
动物细胞
>
>
体细胞
>
分化程度低的细胞
分化程度高的细胞
＜
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植物组织培养技术
细胞表现全能性的条件有哪些？
（无菌、温度，湿度，光照等）
③适宜的外界环境条件
②培养基
（一定的营养物质、激素）
①离体的细胞、组织或器官
全能性与细胞分化的关系？
一般情况下，随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。
1
植物组织培养技术
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。
(1)植物组织培养的概念
统称外植体
(2)植物组织培养的流程图
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽
诱导生根
移栽成活
1
植物组织培养技术
1
植物组织培养技术
(3)菊花的组织培养
探究 实践
①实验原理
外植体
愈伤组织
芽、根
完整植株
脱分化
再分化
生长发育
植物细胞一般具有全能性。
②植物组织培养的过程
脱分化
再分化
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。
排列疏松，不定形的高度液泡化的薄壁细胞。
愈伤组织
愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。
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植物组织培养技术
③材料用具：
材料：幼嫩的菊花茎段、培养基、体积分布为70%的酒精，质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液，无菌水，培养基等。
用具：50mL锥形瓶、烧杯、酒精灯、超净工作台（或接种箱）、高压蒸汽灭菌锅、培养箱、封口膜、滤纸、标签、消毒用酒精棉球、培养皿、解剖刀和镊子等。
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植物组织培养技术
④方法步骤：
1.消毒
双手和超净工作台
酒精擦拭
外植体（幼嫩的茎段）：
酒精消毒
30s
无菌水
2~3次
次氯酸钠
30min
无菌水
2~3次
注意：实验使用的培养基和所有器械都要灭菌。接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌。
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植物组织培养技术
2.取材
将消毒过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0.5~1cm长的小段。
④方法步骤：
1
植物组织培养技术
3.接种
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。
注意：接种时注意外植体的方向，不要倒插。
④方法步骤：
1
植物组织培养技术
4.脱分化
将接种了外植体的锥形瓶置于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。
外植体
愈伤组织
脱分化
（一般不需要光照）
愈伤组织
④方法步骤：
1
植物组织培养技术
5.再分化
培养15~20天后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基。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。
外植体
愈伤组织
脱分化
芽
再分化
生长素/细胞分裂素
适中
（≈1）
根
高（＞1）
低
（＜1）
诱导出芽
诱导生根
④方法步骤：
（需要光照）
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植物组织培养技术
6.移栽
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。
④方法步骤：
1
植物组织培养技术
⑤实验结果与评价：
1. 接种3～4d后，检查外植体的生长情况，统计有多少外植体被污染，有多少能正常生长，并分析它们被污染的原因。
用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此，要进行严格的无菌操作。
导致外植体被污染的原因可能有：培养基、接种工具灭菌不彻底；外植体消毒不彻底；操作过程不符合无菌操作要求等。
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植物组织培养技术
2. 你培养出愈伤组织了吗？如果培养出来了，从刚接种的外植体到长出愈伤组织经历了多少天？这些愈伤组织进一步分化出芽和根了吗？
观察实验结果，看看是否培养出了愈伤组织，记录多长时间长出了愈伤组织。从刚接种的外植体到长出愈伤组织一般需要2周左右的时间。统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成芽和根的比例和时间。
⑤实验结果与评价：
1
植物组织培养技术
3. 观察外植体的分化情况，填好结果记录表，并及时分析结果。
做好统计和对照，填好结果记录表，培养严谨的科学态度。从实验的第一步开始就要做好实验记录，可以分组配制不同的培养基，如诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基等，还可以进行不同配方的比较。
⑤实验结果与评价：
1
植物组织培养技术
4. 你培育的幼苗移栽到露地后，能够正常生长吗？
生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。一般使用无土栽培的办法。培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾，并用塑料薄膜覆盖12h。掀开塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天，待其长壮后再移植到大田或盆中。可以在课后统计移栽的成活率，看看移栽是否合格。
⑤实验结果与评价：
从社会中来
因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。
这幅番茄—马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？
于是，这些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。
番茄—马铃薯想象图
思考1：
不同植物的体细胞发生融合，遇到的第一个障碍是什么？
如何去掉细胞壁呢？
酶解法
果胶
纤维素
原生质体
酶
酶
思考2：
两个原生质体如何融合在一起呢？
体现了细胞膜的流动性
人工诱导方法
物理法:
化学法:
电融合法
离心法等
聚乙二醇（PEG）
高Ca2＋ 高pH融合法等
原生质体两两融合，培养基中可能会出现的细胞类型：
重组细胞类型
培养基的细胞类型
AA AB BB A B
A细胞
B细胞
酶解法
果胶酶
去壁
纤维素酶
B原生质体
A原生质体
正在融合的原生质体
原生质体融合
人工诱导方法
物理法:
化学法:
电融合法、离心法等
聚乙二醇（PEG）、高Ca2＋ 高pH融合法
脱分化
杂种细胞AB
愈伤组织
再生壁
再分化
再生出小植株
杂种植株AB
植物细胞原生质体融合技术
植物组织培养技术
2.1植物体细胞杂交技术流程图
去壁
体现了细胞膜的流动性
体现了植物细胞的全能性
融合完成的标志
2.3植物体细胞杂交技术的概念
将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障碍
①技术复杂、操作繁琐、工作量大
②不一定按人们需要表达优良性状
2.3植物体细胞杂交技术的优点和局限性
优点：
局限性：
2.4植物体细胞杂交的成果：
在此基础上，科学家们利用植物体细胞杂交技术，又相继培育出了白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等杂种。我国科学家还在木本植物的体细胞杂交方面培育出了多种柑橘属不同种间的杂种植株。
白菜
甘蓝
白菜—甘蓝
本节小结
保持优良性状,繁殖速度快、大规模生产提高经济效益
植物体细胞杂交技术应用了植物组织培养技术
①去除细胞壁
②融合形成杂种细胞
③组织培养
细胞全能性
细胞膜一定的流动性、细胞全能性
染色体变异、基因重组
无性繁殖
①脱分化
②再分化
克服不同种生物远缘杂交的障碍

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