植物细胞工程
植物细胞工程
与受精卵发育形成的胚 有类似的结构和发育过程
1、设计人工种子制备技术的主要流程图
诱导植物愈伤组织
体细胞胚的诱导 体细胞胚的成熟 体细胞胚的机械化包裹
贮藏或种植
2、人工种子之所以神奇，是由于它具有天然种 子不可比拟的特点，想一想他们具有哪些特点？
完全保持优良品 生产上不受 可以方便地贮
要诱导产生细胞壁，参与这一过程的细胞器（ B ）
A、叶绿体、高尔基体
B、线粒体、高尔基体
C、叶绿体、线粒体
D、线粒体、内质网
4.用杂合种子尽快获得纯合子植株的方法是（ D ） A、种植→F1→选出不分离者→纯合子 B、种植→秋水仙素处理→纯合子 C、种植→生长素处理→纯合子 D、种植→花药离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理 →纯合子
高效抗癌的药物紫杉醇， 虽然能造福人类，但却 为濒危的红豆杉带来一 场灭顶之灾。怎样拯救 红豆杉，并且生产大量 紫杉醇呢？
1．下列属于组织培养的是 ( A ) A．花粉培育成单倍体植株 B．芽发育成枝条 C．根尖分生区发育成成熟区 D．未受精的卵细胞发育成个体
2.植物体细胞杂交的过程实质是（ D ） A、细胞质融合的过程 B、细胞核融合的过程 C、细胞膜融合的过程 D、细胞原生质体融合的过程
3.在植物细胞工程中，当原生质体融合成一个细胞后，需
小结：
植 所采用技术 物 的理论基础 细 胞 工 通常采用的 程 技术手段
植物细胞的全能性 植物组织培养 植物体细胞杂交
比较
细胞全能性
膜流动性 细胞全能性
①脱分化 ②再分化
①去除细胞壁 ②融合形成杂种细胞 ③组织培养
保持优良性状
克服不同种生物远源杂交
植物细胞工程
1、植物繁殖的新途径 (1)微型繁殖——⽤于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
(2)作物脱毒：切取茎尖进⾏组织培养，再⽣的植株就有可能不带病毒，从⽽获得脱毒苗。
(3)⼈⼯种⼦——以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过⼈⼯薄膜包装得到的种⼦。
思考： ①⼈⼯种⼦具有哪些优点？ ⼈⼯种⼦是通过植物组织培养(⽆性繁殖)得到的，可以完全保持优良品种的遗传特性，⽣产上不受季节的限制。
贮藏、运输⽅便。
②⼈⼯种⽪应具有哪些有效成份？ 针对植物种类和⼟壤等条件，在⼈⼯种⼦的包裹剂中可以加⼊适量的养分、⽆机盐、有机炭源以及农药、抗⽣素、有益菌等。
为了促进胚状体的⽣长发育，还可以向⼈⼯种⽪中加⼊⼀些植物⽣长调节剂。
2、作物新品种的培育 (1)单倍体育种：通过农药培养获得单倍体植株，染⾊体加倍后当年可得到稳定遗传的优良品种。
(2)突变体的利⽤：对植物组织培养过程中产⽣的突变体进⾏筛选，培育成新品种。
3、细胞产物的⼯⼚化⽣产 (1)细胞产物包括：蛋⽩质、脂肪、糖类、药物、⾹料、⽣物碱等。
(2)实例：我国⽣产的⼈参组织和⼈参皂甙⼲粉。
(3)展望：⽣产抗癌物质——柴杉醇。
课外拓展⼀、植物组织培养中的愈伤组织是如何形成及再分化的？ 植物组织培养中使⽤的外植体⼀般是⾼度分化了的细胞，在植物体中是不会再分裂繁殖的，只是执⾏某种功能直⾄死亡。
这些细胞在培养基上培养时会由原来的分化状态，变成分⽣状态的细胞，分裂产⽣愈伤组织，这个过程称为脱分化过程。
这种转变在细胞的形态结构和⽣理⽣化上都会产⽣⼀系列变化。
组织培养的研究结果表明分化细胞的脱分化需要两个条件，即创伤和外源激素。
⽬前⼈们对于脱分化过程的本质还不清楚。
分化细胞在细胞周期中是处于⼀种相对静⽌状态的细胞(G0期细胞)，脱分化是要打破这种状态，使细胞进⼊细胞周期中的G1期，并沿着G1期→S期→G2期→M期的循环进⾏细胞分裂，形成愈伤组织。
现在发现细胞周期受基因调控，⼀种称为编码细胞周期依赖性激酶CDK的基因和⼀种细胞周期蛋⽩可能与植物细胞脱分化的第⼀次分裂启动有关。
12-2 植物和动物细胞工程
12.2 植物和动物细胞工程考点一 植物细胞工程1．细胞工程的概念2．植物组织培养技术(1)理论基础——植物细胞的全能性(2)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。
(3)操作流程→诱导生芽 →诱导生根 →移栽成活(4)操作实例——菊花的组织培养3．植物体细胞杂交技术(1)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。
(2)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的流动性，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。
(3)操作过程(4)意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等。
4．植物细胞工程的应用(1)植物繁殖的新途径(2)作物新品种的培育(3)细胞产物的工厂化生产①次生代谢物：是一类小分子有机化合物，在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
②细胞产物的工厂化生产：人们利用植物细胞培养来获得目标产物的过程。
③植物细胞培养：是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。
[概念检测](1)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞全能性。
(√)(2)愈伤组织是外植体经脱分化和再分化后形成的。
(×)(3)在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞。
(×)(4)再生出细胞壁是植物体细胞原生质体融合成功的标志。
(√)[教材拾遗]1．(教材P38)将两个不同种的植物细胞A和B去除细胞壁后，经一定的方法促融，只考虑两两融合，可以形成几种融合细胞？哪种融合细胞才是符合要求的？下一步该如何处理？提示：3种；AB融合细胞是符合要求的；筛选融合细胞，让杂种细胞再生出细胞壁。
3．(教材P38“拓展应用”)为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？提示：主要原因是生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，所以马铃薯—番茄杂交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相互干扰，故不能像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达。
细胞工程(植物部分)
细胞工程（植物部分）名称解释1、植物细胞工程：植物细胞工程是植物生物技术的一个重要组成部分，是在离体培养条件下，在细胞水平上对植物材料进行遗传操作的技术，即对植物体的任何一个部分（器官、组织、细胞、原生质体）进行离体诱导使其称为完整植株的技术。
2、细胞全能性：每个细胞都含有个体的全部遗传信息，都有分化成一个完整生物个体的固有能力称之为细胞的全能性。
3、细胞分化：是指导致细胞形成不同结构，引起功能改变或潜在发育方式改变的过程。
4、脱分化：分化细胞在一定条件下，可以转变为胚性状态，重新获得分裂能力，称为脱分化。
5、再分化：是脱分化后的分生细胞（愈伤组织）在一定条件下，重新分化为各种类型的细胞，并进一步发育成完整植株。
6、外植体：植物组织培养中用来进行无菌培养的离体材料，可以是器官、组织、细胞和原生质体等。
7、愈伤组织：脱分化后的细胞，经过细胞分裂，产生无组织结构、无明显极性的、松散的细胞团称为愈伤组织。
植物细胞培养：是指在离体条件下对植物单个细胞或小的细胞团进行培养使其增殖的技术。
8、悬浮细胞的同步化：是指同一悬浮培养体系的所有细胞都同时通过细胞周期的某一特定时期。
9、细胞平板培养：将制备好的单细胞悬浮液，按照一定的细胞密度，接种在1mm 左右的薄层固体培养基上进行培养，称之为平板培养10、看护培养：用一块愈伤组织或植物离体组织看护单细胞使其生长增殖的一种单细胞培养方法。
11、微室培养：人工制造一个小室，将单细胞培养在小室中的少量培养基上，使其分裂增殖形成细胞团的方法，称微室培养。
12、饲养层培养基技术：将饲养细胞先用射线辐射处理，然后将饲养细胞和培养细胞混合植板，经过照射的细胞对于培养细胞起到一个饲养作用。
13、离体无性繁殖：利用离体培养技术，将来自优良植株的茎尖、腋芽、叶片、鳞片等器官、组织和细胞进行离体培养，在短期内获得大量遗传形状一致的个体的方法。
也称之为微繁、快速繁殖。
14、植物脱毒：利用植物组织培养技术，脱除植物细胞中浸染的病毒，生产健康的繁殖材料。
植物细胞工程
植物细胞工程①生物工程(b i o t e c h n o l o g y)：以生命科学为基础，利用生物体系和工程学原理，生产生物制品和创造新物种的一种综合技术。
②植物细胞工程的概念(plant cell engineering)：在离体培养条件下，在细胞水平上对植物材料进行遗传操作的技术③包括：器官培养，胚胎培养，组织培养，原生质体培养。
④植物细胞的全能性（t o t i p o t e n t)：每个植物细胞具有该植物体的全部遗传信息，在适合条件下具有发育成完整植物个体的潜在能力。
⑤受精卵最大，，生殖细胞大于体细胞⑥分化：细胞在形态、结构和功能上发生永久性的适度变化的过程。
⑦脱分化：有高度分化能力的组织或器官产生愈伤组织的过程。
成熟的细胞转变为分生状态，进而分裂形成无分化的细胞团，即形成愈伤组织的过程。
⑧再分化：脱分化后的细胞再次分裂、分化并形成不同组织、进而构成器官和植株的过程。
⑨愈伤组织(c a l l u s)：离体组织或器官进行离体培养时，进行细胞分裂，形成一种高度液泡化的无定形的薄壁细胞。
⑩外植体——是指用于植物组织培养的接种材料，包括植物体的各种器官、组织、细胞和原生质体等。
11 胚状体: 指植物细胞、组织或器官的离体培养中，起始于一个非合子细胞，并经过胚胎发育过程分化出的类似胚一样的细胞群。
12 1902年，德国植物学家Haberlandt 根据细胞学说，提出单个细胞的植物细胞全能性理论。
并进行了细胞培养试验，提出了激素作用理论和看护培养设想。
后人称之为¡°植物组培之父¡±。
13 1943年，W h i t e明确提出“植物细胞全能性”学说：每个植物细胞具有该植物的全部遗传信息和发育成完整植株的能力。
14 1958年，英国科学家Steward 等悬浮培养胡萝卜根的愈伤组织细胞，成功诱导完整的小植株，首次使细胞全能性理论得到证实。
15 1962 Murashige & Skoog 在烟草培养中筛选出卓有成效的MS培养基。
高三生物一轮复习课件植物细胞工程
愈伤组织重新分化为芽、 根等器官，实质为基因 的选择性表达
根、芽
芽发育成叶，叶 肉细胞中叶绿素 的合成需要光照
植物激素中生长素和细胞分裂 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都会影响
植物细胞的发育方向。
植物体
SzLwh
SzLwh
探究•实践 菊花的组织培养
SzLwh
SzLwh
(3)与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器是__高__尔__基__体______________。 (4) 在 利 用 杂 种 细 胞 培 育 杂 种 植 株 的 过 程 中 ， 依 据 的 原 理 是 ____植__物__细__胞__的__全__能__性______，其中过程④表示__脱__分__化______过程，过程⑤涉及的 细胞分裂方式为_有__丝__分__裂_。 (5)若番茄细胞内含m条染色体，马铃薯细胞内含n条染色体，则“番茄—马铃薯”
1．(2022·浙江温州)下图表示植物组织培养过程，下列相关叙述正确的
是( B )
外植体―①―→丛状苗―②―→生根苗―③―→试管苗
A．外植体用化学试剂消毒后需经蒸馏水冲洗才可用于接种 B．若外植体是带侧芽的菊花茎段，则过程①可不经脱分化过程 C．过程②所需的培养基中无机盐浓度比过程①中的高 D．过程③需将试管苗置于干旱环境中培养以适应环境
原理和方法 操作水平
目的 分类
细胞生物学、分子生物学和发育生物学 细胞器、细胞或组织 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品 动物细胞工程和植物细胞工程
SzLwh
SzLwh
SzLwh
内容要求——明考向
近年考情——知规律
植物组织培养技术综合
第二章 细胞工程 第1节 植物细胞工程
第1节植物细胞工程一、细胞工程概念及植物组织培养技术1．细胞工程的含义2.细胞的全能性(1)定义：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。
(2)在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，这是因为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。
3．植物组织培养技术(1)概念：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)理论基础：植物细胞的全能性。
(3)前提：离体的植物器官、组织或细胞等。
(4)条件：激素、人工配制的培养基上、适宜的培养条件。
(5)结果：脱分化形成愈伤组织，再诱导其再分化成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株。
(6)相关概念①外植体：用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞。
②脱分化：已经分化的细胞，在一定激素和营养等条件的诱导下，失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞。
③愈伤组织：脱分化而形成的不定形的薄壁组织团块。
④再分化：愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。
4．菊花的组织培养【归纳总结】生长素和细胞分裂素的用量生长素/细胞分裂素的比值作用效果比值高时 促进根的分化、抑制芽的形成 比值低时 促进芽的分化、抑制根的形成比值适中时促进愈伤组织的形成【强化记忆】1．植物细胞具有全能性的原因是什么？ 提示 植物细胞具有本物种的全部遗传信息。
2．在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官的原因是在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择地表达。
3．请用流程图的形式写出植物组织培养的过程。
提示 外植体――→脱分化愈伤组织――→再分化胚状体――→诱导生芽――→诱导生根――→诱导试管苗。
4．在菊花组织培养过程中，在愈伤组织的诱导阶段往往要避光培养，有利于细胞脱分化产生愈伤组织(如果是在光照条件下，容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织)。
第一节 植物细胞工程
杂种第一代生长整齐、植株健壮、 克服远源杂交不亲和障碍，实现不同 产量高、抗虫抗病能力强 种间的杂交 存在生殖隔离；杂种第二代出现 生长不齐、产量下降等现象 获得杂种优势，提高产量 自然发生、方便生产 很多理论、技术问题未解决，距离推 广应用有一定差距 获得杂种植株，优良性状 扩展了用于杂交的亲本组合
五、植物细胞工程的实际应用
（二）、作物新品种的培育
1.单倍体育种 一般要经过5～6年的连续续筛选。而单倍体育种则是通过花药 培养获得单倍体植株，染色体加倍后当年便可得到稳定遗传的优良 品种，这样就极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力物力。 2.突变体的利用 指从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而 培育成新品种。
应用的原理和方法：细胞生物学和分子生物学 研究的水平：细胞整体水平或细胞器水平 研究的目的：按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质 或获得细胞产品(定向改造） 所采用技术的理论基础 ：植物细胞的全能性 植物细胞工程技术：植物组织培养、植物体细胞杂交
二、植物细胞工程的发展历史
１、探索阶段(20世纪初至30年代中)
四、植物体细胞杂交技术
植物细胞A
植物细胞B
植 物 细 胞 融 合
纤维素酶 去细胞壁
酶解法 原生质体B 果胶酶
原生质体A
离心 物理方法 振动 人工 电刺激 原生质体融合 诱导 化学方法： 聚乙二醇(PEG) 正在融合的原生质体
再生出细胞壁
杂种细胞
愈伤组织
再生小植株
杂种植株
植物细胞杂交流程
四、植物体细胞杂交技术
三、植物组织培养
细胞脱分化：就是让已经分化的 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细 植物组织培养技术的流程简图 胞的过程，在植物中，一些分化 离体的植物器官/组织/细胞/原生质体 外植体 的细胞，经过激素的诱导，可以 脱分化 脱分化为具有分生能力的薄壁细 胞，进而形成植物的愈伤组织(在 植物激素：细胞分裂素、生长素 一定的培养条件下，又可以再分 避光 愈伤组织 化出幼根和芽，形成完整的小植 植物组织培养条件： 再分化 株)。 • 内因：处于离体细胞、组织或器官 光 胚状体、丛芽 • 外因：培养基(在一定的营养物质如： 无机盐、蔗糖、氨基酸和有机酸等、 当生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和 激素如：如细胞分裂素、生长素等和 根原基的形成，而当细胞分裂素的效应高于生长素时，则主要诱导 适宜的外界条件如：适宜的温度、PH、 植物组织再分化和芽原基的形成。另外，植袖生长调节剂在培养基 光照、无菌等。 中的用量要考虑组织内源激素的含量，准确把握它与外源激素的协 植物体 同作用。
高三生物一轮复习课件-植物细胞工程
动物细胞培养
动物细胞 动物细胞融合技术与单克隆抗体
工程
动物细胞核移植技术
克隆动物
二、植物组织培养技术 1.概念：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，给于适宜
的培养条件，诱导其形成完整植株的技术
2.植物组织培养原理： 植物细胞的全能性 (1)定义：细胞经分裂分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其它各种细胞的潜能。 (2)原因：植物体的细胞中含有该物种生长发育所必需的全套遗传物质 (3)大小：分化程度越高，全能性越低，分化程度越低，全能性越高
（1）适用范围：无性繁殖的作物(马铃薯、草莓、香蕉）。（2）进行作物脱毒的 原因：用无性繁殖的方式进行繁殖的作物，它们感染的病毒很容易传给后代，病 毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低、品质变差。（3）外植体选材部 位：植物顶端分生区附近部位，如茎尖。（4）选分生区的原因：植物顶端分生区 附近病毒极少，甚至无病毒。（5）优点：脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱 毒的作物。（6）作物脱毒具体操作过程：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再 生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。（7）脱毒苗是否不会再感染病毒？ 不是，脱毒苗≠抗毒苗。（8）实例：目前采用茎尖组织培养技术来脱去病毒，在宜的培养条件包括①温度（例如菊花植物组织培养应为18-22℃）。 ②光照（例如脱分化需避光，再分化需照光）。注意3：一定的营养条件包括 有机营养成分、无机营养成分、特定浓度和比例的激素。 ①无机营养成分： 水和无机盐 ②有机营养成分：蔗糖、氨基酸、维生素 ③特定浓度和比例的激 素（主要是生长素和细胞分裂素）。 注意：蔗糖的作用：提供能量，调节渗 透压。
3.突变体的利用 （1）过程：
（2）诱变处理对象：一般为愈伤组织。（3）产生原因：在植物的组织培养过程中， 易受培养条件和诱变因素(如射线、化学
植物细胞工程(中国药科大学生物工程所有课件)
如何提高植物细胞工程的效率与效益
优化培养条件
通过优化培养基组成、气体交换、光照、温度等培养条件，提高 植物细胞生长和代谢的效率。
基因工程技术的应用
利用基因工程技术对植物细胞进行遗传改良，提高其生长速度、次 生代谢产物产量和品质。
生物反应器的设计优化
通过改进生物反应器的设计，提高细胞培养的密度、产物产量和分 离纯化效率。
诱导分化与植株再生
在适宜的条件下，诱导细胞分 化形成器官和组织，最终发育
成完整的植株。
植物细胞培养的常见问题与解决方案
污染问题
染色体变异
培养过程中可能出现的污染包括细菌、 霉菌等，解决方法包括严格控制无菌 操作、定期更换培养基等。
长期培养的植物细胞可能出现染色体 变异的现象，解决方法包括选择适当 的培养条件、采用低温保存等。
植物细胞工程(中国药科大学生 物工程所有课件)
目录
CONTENTS
• 植物细胞工程概述 • 植物细胞培养技术 • 植物基因工程在细胞培养中的应用 • 植物细胞工程在药物开发中的应用 • 植物细胞工程的前沿技术与发展趋势
01
CHAPTER
植物细胞工程概述
植物细胞工程的定义与特点
植物细胞工程定义
植物细胞工程是一门利用植物细胞进 行遗传操作和发育控制的生物工程技 术。
培养基成分
植物细胞培养需要含有糖、维生素、 氨基酸、无机盐、植物生长调节物 质等营养成分的培养基。
植物细胞培养的流程与操作
细胞分离
从植物组织中分离出细胞，常 用的方法有酶解法、机械法等
。
细胞筛选与培养
将分离出的细胞进行筛选，选 择具有生长优势的细胞系进行 培养。
细胞扩大培养
课件：植物细胞工程
术问题仍需突破。
02
伦理与法规挑战
植物细胞工程技术的快速发展将带来一系列伦理与法规问题，如何制定
合理的监管政策，确保技术的安全、合规应用，是亟待解决的问题。
03
市场机遇
随着植物细胞工程技术的不断完善与应用拓展，将在农业、生物能源、
环保等领域创造巨大的市场价值。
THANKS
感谢观看
植物细胞培养可用于生产各类次生代谢产 物，如药物、香料、色素等，具有产量高 、周期短、不受地理和气候限制等优点。
遗传育种
生物技术研究
通过植物细胞培养技术可实现基因转化、 突变筛选等遗传操作，为新品种培提供 有力手段。
植物细胞培养还可应用于植物生理、生化 、遗传等生物学研究领域，揭示植物生长 发育的分子机理。
发展历程
植物细胞工程的发展历程可追溯至上世纪60年代，当时科学 家们成功实现了植物组织的体外培养。随着技术的不断进步 ，植物细胞工程逐渐发展成为包含细胞培养、基因编辑、细 胞繁殖等多个方面的综合体系。
植物细胞工程的重要性
01
02
03
优良品种选育
植物细胞工程可用于选育 抗病、抗虫、抗旱等性状 优良的作物品种，提高农 业生产效益。
繁殖技术改进
通过植物细胞工程技术， 可实现无性繁殖，大大缩 短繁殖周期，提高繁殖效 率。
资源利用优化
植物细胞工程有助于开发 利用濒危植物资源，保护 生物多样性。
植物细胞工程的应用领域
农业生产
植物细胞工程在农业生产领域 的应用主要包括优良品种的选 育与繁殖，提高作物产量和品
质。
医药产业
利用植物细胞工程可生产药用 植物的有效成分，如紫杉醇等 ，为医药产业提供原料。
率的细胞增殖。
植物细胞工程
--09中现2
植物细胞工程，是在细胞水平上针对植物 细胞的细胞工程 ，主要由两部分构成。 （1）第一是上游工程，包含细胞培养、细 胞遗传操作和细胞保藏三个步骤。 （2）第二则是下游工程，是将已转化的细 胞应用到生产实践中去，以生产生物产品 的过程。
植物细胞的培养
是将植物的器官、组织、细胞甚至细胞器 进行离体地、无菌的培养。 主要有植物组织培养、植物细胞培养、 花药及花粉培养、离体胚培养以及原生质 体培养这几个大类 。
下游加工过
已经改造好的细胞产生大量具有经济价值 的产物，就必须依靠下游加工过程 。下游 工程。它的作用就是大量培养细胞，并从 培养液中分离、精制出有关的生物化工产 品。
由于植物细胞的高度易碎性，对剪切力的 敏感、细胞有去分化和聚集作用，增殖时 间长等独特性，使其发展比较缓慢。
技术方向：不断推出新的分离纯化技术及 方法，从而简化过程、降低成本。
细胞的遗传操作
Hale Waihona Puke 遗传操作是整个细胞工程中最为重要也最 具挑战性的一环。它极大的依赖于理论原 理、操作技术以及设备的发展。随着基因 组学的发展，各项基因组计划正在紧锣密 鼓地进行，由于DNA序列分析方法的革新， 诸如高效毛细管自动化测序、DNA芯片法 以及大规模平行实测法的应用大大加快了 基因组计划的进程。
花粉及花药培养：主要是使花粉改变正常 发育途径而转向形成胚状体和愈伤组织， 从而产生单倍体植株。
离体胚培养:有幼胚与成熟胚培养两类，通 过使用相应的培养基使离体胚正常的萌发 生殖，以供研究和操作使用。
原生质体的培养：是一切利用原生质体进 行遗传操作的基础，它是将取得的植物细 胞去除细胞壁形成原生质体后进行培养， 具体方法与细胞培养有一定的相似之处。
植物细胞工程
35
1.3消毒间
配备实验台、高压灭菌锅、排风灭火设备、细 菌过滤设备、干热消毒柜、电炉等。灭菌锅的选择 应根据不同的要求选择不同型号的灭菌锅。一般实 验室可选用小型的医用手提式高压灭菌锅，较大的 实验室可选用立式自动控制压力和温度的灭菌锅。 生产性的实验室可选用大型的卧式灭菌锅。
如果没有条件的话，可以将上述工作间合并 成一个准备间，要求是设备的安装和排列要合理、 房间要宽敞、明亮、透风，地面要便于清洁、防滑。
5
在此思想指导下，许多科学家从事组织培养研究。 1904年，德国植物胚胎学家Hanning 用萝卜
和辣根的胚进行离体培养，提早长成了小植株，首 次获得胚培养成功。
成熟 发芽 常规，幼胚 ―→ 种子 ―→ 植物
培养 组织培养 幼胚 ―→ 植株
6
1922年，Knudson 对兰花幼胚进行培养获得 幼苗，克服了兰花种子发芽难的困难。
1)外植体细胞脱分化。外植体发生细胞分裂，或进而 形成愈伤组织。这一阶段同不定芽方式一样。
2)胚状体形成 在植物有性生殖中，精子和卵子结合形 成合子，合子进一步发育成胚。但在组织培养条件下 胚状体的发育过程是：细胞经脱分化后，发生持续细 胞分裂增殖，并依次经过原胚期、球形胚期、心形胚 期、鱼雷形胚期和子叶期，进而成为成熟的有机体。 我们把由愈伤组织的类似薄壁组织细胞不经有性过程 而直接产生类似胚的这一结构，称为胚状体。
室内应配有超净工作台，紫外灯、解剖镜、各种 接种器械等。
38
39
1.5培养室
为了控制培养室的温度和光照时间及其强度，培 养室的房间不要窗户，但应当留一个通气窗，并安上 排气扇。室内温度由空调控制，光照由日光灯控制。 天花板和内墙最好用塑料钢板装修，地面用水磨石或 瓷砖铺设，一般要分两间，一为光照培养室，一为暗 培养室。培养室外应有一预备间或走廊。
植物细胞工程
植物细胞工程
植物细胞工程是近几十年来弹性生物技术的一枝新花，它是将专门的技术应用于植物
细胞和分子水平上，改变其特性、发挥其功能，用以解决植物生产上存在的问题，从而实
现植物种质资源的优化、利用和完善的一门科学研究领域。
植物细胞工程实际上是一种模
式植物开发技术，广泛应用于结合不同植物基因标记、植物细胞培养、转基因技术生产新
型植物和分析植物内突变的研究技术，并运用生物信息学、分子生物学等多种手段，将这
些技术整合运用，以实现植物种质资源的改良和优良品种的开发。
在植物细胞工程中，转基因技术占主导地位，利用该技术进行植物改良，确保植物抗
病虫性和适应环境的能力，增强植物的生长性能，这种“改造”有助于改良作物的产量和
质量，以满足人类的营养需求。
植物细胞工程不仅可以从基因水平对植物的性能进行改良，而且可以通过改变细胞内环境、促进植物增强抗病抗虫能力、应对环境适应等，从而使植
物得到改良。
植物细胞工程新兴技术，在植物遗传育种和种质开发中反响强烈，越来越受到业内的
追捧，其成果对种子质量、经济价值和生态环境这三个方面都具有重要意义。
植物细胞工
程可以推动植物遗传改良，有效地实现植物品种性状的改良，从而为农业生产带来巨大的
潜力。
未来，植物细胞工程必将进一步发展，有望促进植物生产的进一步发展，提高农业
产量，保障人类的营养安全。
植物细胞工程复习
植物细胞工程复习第二章名词解释植物细胞工程：植物体的细胞中，含有该植物所有的遗传信息。
在合适的条件下，一个细胞可以独立发育成完整的植物体。
利用细胞的这种全能性，生物学家通过组培来繁殖名贵花卉、消灭果树上的病毒，以及通过对细胞核物质的重新组合，进行植物遗传改造等。
这就是人们常说的植物细胞工程。
细胞全能性(totipotency）：植物细胞具有该植物有机体的全部遗传信息，并具有形成植物有机体所有细胞类型，直至发育成完整植株的能力。
脱分化（dedifferentiation）：在离体培养的条件下，已分化的细胞，失去原有的形态和机能，从而形成没有分化的无组织的细胞团或愈伤组织的过程。
再分化（redifferentiation）：由脱分化状态的细胞再度分化形成一种或几种类型细胞的过程。
包括细胞分化、组织分化和器官分化等。
再分化通过胚胎发生途径或器官发生途径实现。
外植体(e xplant) ：指切离植物体后用以离体培养的各种接种材料，包括胚胎材料、各种器官、组织、细胞和原生质体等。
愈伤组织（Callus）：在人工诱导或自然条件下，植物细胞脱分化，不断增殖产生的主要有薄壁细胞构成的不定形的组织。
思考题1、影响脱分化有关的因子及其作用（１）创伤刺激（除种子外）离体培养均产生创伤，创伤反应与组织培养时脱分化和再分化的时间基本一致，创伤影响细胞分裂和分化作用，创伤是引起细胞脱分化的第一个因子。
（2）生长物质的影响培养基中添加外源植物生长物质对细胞的脱分化起着决定性的作用。
２，４－Ｄ等生长物质，能使细胞脱分化并分裂；生长素＋细胞分裂素（3）培养细胞的异质性异质性细胞对培养条件刺激有不同敏感度。
异质性细胞：不同染色体倍数。
如豌豆2x、3x和4x细胞的外植体（根）培养在含2，4—D培养基中，只二倍体细胞脱分化分裂。
培养在2，4—D+酵母汁培养基中，2x、3x和4x细胞均脱分化，一周后4x的脱分化占优势。
异质性细胞：不同生理状态菊苣块茎储存时间脱分化所需时间５个月２０－２４小时１２个月６０小时发现脱分化所需时间的长短与细胞内RNA变化有关。
植物细胞工程(全)
关系
植物组织培养是植物体细胞杂交的基础,植物体细胞杂交 所用的技术更复杂
三、植物细胞工程的实际应用
微型繁殖
植物繁殖 的新途径 实 际 应 用 作物新品 种的培育
作物脱毒(常利用茎尖等分生组织) 人工种子(胚状体等外包裹人工薄膜得到的种 子) 单倍体育种 突变体的利用
细胞产物的工厂化生产: 如人参皂甙干粉的生产
特别提醒：
①由于细胞分化的原因，每个具有全能性的生物体细胞在非
离体情况下并不能表现全能性。
②两种植物杂交成功后杂种植株并不一定表现出两种植物的 优良性状，其基因的表达还需要人工相关技术的进一步参与。
•
下图是植物体细胞杂交示意图，请据此回答：
(1)图中完成植物体细胞融合的过程是(填编号)_________________。
发育
植物细胞B
再 分化
杂种细胞AB
脱分化
植物体 杂种植株
愈伤组织
名称
植物组织培养 选取根尖、茎尖、形成层 部位最容易诱导脱分化
植物体细胞杂交 不同植物细胞融合后形成的 杂种细胞
选材
技术 操作
脱分化、再分化等
除脱分化、再分化外,还要用 酶解法去除细胞壁,用一定的 方法诱导细胞融合
三、 植物细胞工程的实际应用
1.植物繁殖的新途径
(1)微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。 微型繁殖 ①保持优良品种的遗传特性
两个优点 ②高效快速地实现种苗的大量繁殖 (2)作物脱毒：
①解决的问题：无性繁殖的作物，感染的病毒在体内逐年积累， 产量降低，品质变差。 ②解决方法：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株 就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2．(15分)甲、乙是染色体数目相同的两种二倍 体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。 某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植 物。回答下列问题： (2)上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指 ____________________。假设甲与乙有性杂交 的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的， 造成这种差异的原因是__________________。 (3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来 大量繁殖。经植物组织培养得到的________等 材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。
1.概念：已高度分化的细胞仍具有发育成完整个 体的潜能。 2.原因：生物体的每一个细胞都包含有该物种的 全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的 全部基因. 3.全能性大小： ①受精卵＞生殖细胞（卵细胞＞精子） ＞体细胞 ②植物细胞＞动物细胞 ③分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞 ④具有持续分裂能力的细胞＞不分裂的细胞
人工种子
二、作物新品种的培育
1.单倍体育种
(1)方法: 花药的离体培养 秋水仙素诱导 (2)优点：后代都是纯合体，稳定遗传； 明显缩短育种年限
2.突变体的利用
(1)产生:
植物组织培养
(2)利用: 筛选对人们有利突 变体,进而培育新品种
三、细胞产物的工厂化生产
1.种类:蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等.
2.技术:植物的组织培养.
3.(2010新课标)（1）植物微型繁殖技术属于植物
组织培养的范畴。该技术可以保持品种
的 ，繁殖种苗的速度 。离体的叶 。
肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的
植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部 净工作台上进行，其原因是避免 的污染。
（2）把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超
片的颜色是 ，这说明根尖细胞 。
（6）若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药
物——紫草素，培养将进行到（填编号） 。
植物体细胞杂交技术
三、植物体细胞杂交技术
1、 过 程：
利用电激法将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合
2、概念：
将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合 成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体 的技术。
4．下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：
脱分化
再分化
①——→②——→③——→④
（3）若想制作人工种子，应该选用（填编
号） 。
（4）若①是花药，则④是
用 处理可获得
，继续对其使
正常植株，
该过程称为
。
4．下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：
脱分化
再分化
①——→②——→③——→④
（5）若①是胡萝卜根尖细胞，则培养成的④的叶
作物脱毒
• 病毒在作物体内 逐年积累，会导 致作物产量降低 ，品质变差 • 分生区附近（茎 尖、根尖）的病 毒极少，甚至没 有 • 采用茎尖进行组 织培养
• 结构： –人工薄膜+胚状体（不定芽、顶芽、腋芽） • 优点： –不受气候、季节、地域的限制 –保留优良性状 –时间短，占地少 • 技术： –组织培养 • 原理： –细胞全能性
3.(2010新课标) （5）据图
推测，若要在诱导试管苗生
根的过程中提高其光合作用
能力，应______
（降低，增加）培养基中蔗
糖浓度，以便提高试管苗的
自养能力。
4．下图是植物组织培养的简略表示。据此回答： 脱分化 再分化
①——→②——→③——→④ （1）①表示 根本原因是 （2）②表示 度 ，它能被培养成为④的 。 ，它与①相比分化程 ，全能性 。
3.(2010新课标) （3）微型繁殖过程中， 适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管
苗
，而与
配比适宜时可
促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促
进愈伤组织产生和生长，需要使用的生长素
调节剂是 （脱落酸、2、4—D）。
3.(2010新课标) （4）将某植物 试管苗培养在含不同浓度蔗糖 的培养基上一段时间后，单株 鲜重和光合作用强度的变化如 图。据图分析，随着培养基中 蔗糖浓度的增加，光合作用强 度的变化趋势是 ， 单株鲜重的变化趋势是 。
专题2
细胞工程
Байду номын сангаас
细胞工程是指应用细胞生物学和分子
生物学的原理和方法，通过某种工程学手 段，在细胞水平或细胞器水平上，按照人 们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得 细胞产品的一门综合科学技术。 根据操作对象的不同，分为植物细胞 工程和动物细胞工程
用菊花的一个 花瓣可以培育 出菊花吗？
一、 细胞的全能性
二、植物组织培养技术
植物组织培养就是指在无菌和人工的控 制下，将离体的植物器官、组织、细胞， 培养在人工配制的培养基上，给予适宜的 培养条件，诱导其产生愈伤组织，再分化 成胚状体或丛芽，最终形成完整的植株。
微型繁殖
概念：应用组织培养技 术，快速繁殖植 物（也叫快速繁 殖技术） 优点：繁殖率高 取材少 培养周期短 保持优良性状
3、原理：
细胞膜的流动性和细胞全能性
4、优势：（与有性杂交方法比较）
克服植物远缘杂交不亲和性
白菜
甘蓝 白菜－甘蓝 “白菜－甘蓝”同普通白菜相比，具有 生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。
2．(15分)甲、乙是染色体数目相同的两种二倍 体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。 某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植 物。回答下列问题： (1)为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶 片，先用________酶和________酶去除细胞壁， 获得具有活力的________，再用化学诱导剂诱 导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成 ________组织，然后经过________形成完整的 杂种植株。这种培育技术称为 _________________________________________。