植物细胞工程的基本技术
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1、概念： 2、细胞全能性大小:
请比较以下几组细胞全能性的大小
A、植物细胞和动物细胞;
B、受精卵、生殖细胞、体细胞;
C、分化程度低的细胞、分化程度高的细胞
3、细胞具有全能性的遗传学基础: 4、为什么生物体内细胞并没有表现出全
能性，而是分化成为不同的组织器官？
一、细胞全能性
1、概念：
具有某种生物全部遗传信息的任何一 个细胞,都具有发育成完整生物体的潜能, 即每个细胞都具有全能性。
5种（A、B、AA、BB、AB) 3种（ AA、BB、AB）
4．植物细胞融合成功的标志是什么？ 杂种细胞产生了新的细胞壁
再生出细胞壁时比较活跃的细胞器有哪些？ 高尔基体、线粒体
再分化
脱分化
5．形成杂种细胞后，如何才能得到杂种植株？ 植物组织培养
植
物
体
细 胞
原 理 ？
杂
交
植物A细胞
植物B细胞
植物 细胞 融合
基因在特定的时间和空间条件 下选择性表达的结果
实验方法步骤 胡萝卜的组织培养
1、选取胡萝卜根洗净，削皮，切段,手消毒
2、酒精消毒，无菌水清洗，次氯酸钠杀菌，无菌水清洗
3、切取1立方厘米左右的形成层小块
4、接种到培养基，封盖扎紧
脱分化
5、23-26℃恒温避光条件下培养，
定期观察和记录愈伤组织
?
排列疏松、高度液泡化、无定 形的薄壁细胞、无叶绿体
6、转接分化培养基诱导出试管苗，移栽 再分化
探究：植物细胞表现全能性的条件有哪些？
小结：植物组织培养需要的条件
离体的细胞、组织或器官
一定的营养物质（蔗糖、矿质元素、维生素等） 激素（细胞分裂素、生长素）。 其他适宜的外界条件，如温度、PH、光照、无菌条件等
植物激素的种类和比例
如生长素/细胞分裂素
≈1:1 ＞1 ＜1
（6分）基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的 花药进行离体培养，得到试管苗，问：
❖ （1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不 规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培 养基中获得_____________等营养物质。
A.花粉培养成单倍体植株 B.芽发育成枝条 C.根尖分生区发育成成熟区 D.未受精的卵发育成雄蜂
B 2.下列有关细胞全能性的叙述正确的
A.植物只有体细胞才具有发育成完整个体所必须 的全套基因
B.高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有 可能表现出全能性
C.植物体内某些细胞没有表现出全能性，其原因 是所含基因不同
2、过程图解
1．想要让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇 到的第一个障碍是什么？如何温和的消除这一障碍？细胞壁酶ຫໍສະໝຸດ 法 纤维素酶、果胶酶原生质体
2．两个原生质体发生融合，首先是什么融合？利用了 什么原理？什么方法？
细胞膜 细胞膜的流动性
物理：离心、震动、电激法 化学：聚乙二醇（PEG)
3．体细胞两两融合成功后，在培养基中有多少种细 胞类型？其中融合细胞类型有多少种？
去壁 ①
原生质体A
② 诱导融合
去壁
原生质体B
融合的原生质体
再生出细胞壁 ③
杂种细胞
植物 组织 培养
脱分化 ④ （细胞分裂）
愈伤组织
再分化 ⑤
杂种植株
为什么“番茄—马铃薯”超级杂种 植株没有如科学家所想像的那样， 地上长番茄、地下结马铃薯？
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，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 遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或 番茄植株中的遗传物质一样有序表达，所以杂交植 株不能地上长番茄、地下结马铃薯。
D.紫色糯性玉米种子培育成植株，体现了植物种 子的全能性
这幅番茄—马铃薯图利 用传统杂交育种方法能 实现吗？为什么？
三、植物体细胞杂交技术
不行！因为不同种生物之 间存在着生殖隔离。
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。
1、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。
意义：克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍
1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间 原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。
1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得 了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种——
“Potamato”。
目前，已得到栽培烟草与野生烟草、 栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、 籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种 及其后代，获得了有价值的新品系或育 种上有用的新材料。
愈伤组织 根 芽
A
B
1、在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的 灭菌和试验人员的无菌操作？
➢防止培养基上被杂菌污染，迅速消耗营养物质， 而且产生有害物质抑制培养物的生长，甚至导致 其死亡。 导学P34
2、在本实验中，切取胡萝卜块石强调 要切取含有形成层部分。请思考一下，胡 萝卜的其它部分（如茎、叶、花），是否 也能培养成小植株？
➢可以，只是诱导愈伤组织比较困难。
形成层的细胞分化程度低、分裂能力较 强，容易诱导形成愈伤组织，其他部分的 细胞当然也能诱导成小植株， 不过培养起来要困难一点。
请根据上面的实验过程，概括出植物 组织培养技术的流程简图。
二、植物组织培养技术
1、具体过程：
脱分化
再分化
离体的植物
光
细胞、组织
或器官
（外植体）脱分化
2、细胞全能性大小:
A、植物细胞>动物细胞;
B、
受精卵>生殖细胞>体细胞;
C、分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞
3、细胞具有全能性的遗传学基础:
生物体的每一个细胞都包含有该物种所 特有的全套遗传物质，都有发育成为完 整个体所必需的全部基因.
4、生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成 为不同的组织器官的原因：
专题2.细胞工程
运用的原理和方法
细胞生物学和 分子生物学
概念 研究的水平
细胞整体水平或细
胞器水平
细 胞
研究的目的
按照人们的意愿来改 变细胞内的遗传物质
工
或获得细胞产品
程
植物细胞工程
P31 分类
动物细胞工程
一植物细胞工程
理论基础 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
一、细胞全能性（导学P33）
愈伤 组织
再分化 胚状体或纵芽
光 （具根、芽）
幼 苗
成 体
P 实2脱、再质分分植：化化恢物复组细织也伤脱新胞叫组分分培的去织化化养分的全产 成的化过能生根，程的或概性高。愈芽的念度伤等（过分组器实3程化织官质6的继。和组续结结织进果、果行分器培别：官养是形产又？成生可）愈愈以伤重组织
反馈练习
1.下列属于组织培养的是：A
请比较以下几组细胞全能性的大小
A、植物细胞和动物细胞;
B、受精卵、生殖细胞、体细胞;
C、分化程度低的细胞、分化程度高的细胞
3、细胞具有全能性的遗传学基础: 4、为什么生物体内细胞并没有表现出全
能性，而是分化成为不同的组织器官？
一、细胞全能性
1、概念：
具有某种生物全部遗传信息的任何一 个细胞,都具有发育成完整生物体的潜能, 即每个细胞都具有全能性。
5种（A、B、AA、BB、AB) 3种（ AA、BB、AB）
4．植物细胞融合成功的标志是什么？ 杂种细胞产生了新的细胞壁
再生出细胞壁时比较活跃的细胞器有哪些？ 高尔基体、线粒体
再分化
脱分化
5．形成杂种细胞后，如何才能得到杂种植株？ 植物组织培养
植
物
体
细 胞
原 理 ？
杂
交
植物A细胞
植物B细胞
植物 细胞 融合
基因在特定的时间和空间条件 下选择性表达的结果
实验方法步骤 胡萝卜的组织培养
1、选取胡萝卜根洗净，削皮，切段,手消毒
2、酒精消毒，无菌水清洗，次氯酸钠杀菌，无菌水清洗
3、切取1立方厘米左右的形成层小块
4、接种到培养基，封盖扎紧
脱分化
5、23-26℃恒温避光条件下培养，
定期观察和记录愈伤组织
?
排列疏松、高度液泡化、无定 形的薄壁细胞、无叶绿体
6、转接分化培养基诱导出试管苗，移栽 再分化
探究：植物细胞表现全能性的条件有哪些？
小结：植物组织培养需要的条件
离体的细胞、组织或器官
一定的营养物质（蔗糖、矿质元素、维生素等） 激素（细胞分裂素、生长素）。 其他适宜的外界条件，如温度、PH、光照、无菌条件等
植物激素的种类和比例
如生长素/细胞分裂素
≈1:1 ＞1 ＜1
（6分）基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的 花药进行离体培养，得到试管苗，问：
❖ （1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不 规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培 养基中获得_____________等营养物质。
A.花粉培养成单倍体植株 B.芽发育成枝条 C.根尖分生区发育成成熟区 D.未受精的卵发育成雄蜂
B 2.下列有关细胞全能性的叙述正确的
A.植物只有体细胞才具有发育成完整个体所必须 的全套基因
B.高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有 可能表现出全能性
C.植物体内某些细胞没有表现出全能性，其原因 是所含基因不同
2、过程图解
1．想要让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇 到的第一个障碍是什么？如何温和的消除这一障碍？细胞壁酶ຫໍສະໝຸດ 法 纤维素酶、果胶酶原生质体
2．两个原生质体发生融合，首先是什么融合？利用了 什么原理？什么方法？
细胞膜 细胞膜的流动性
物理：离心、震动、电激法 化学：聚乙二醇（PEG)
3．体细胞两两融合成功后，在培养基中有多少种细 胞类型？其中融合细胞类型有多少种？
去壁 ①
原生质体A
② 诱导融合
去壁
原生质体B
融合的原生质体
再生出细胞壁 ③
杂种细胞
植物 组织 培养
脱分化 ④ （细胞分裂）
愈伤组织
再分化 ⑤
杂种植株
为什么“番茄—马铃薯”超级杂种 植株没有如科学家所想像的那样， 地上长番茄、地下结马铃薯？
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，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 遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或 番茄植株中的遗传物质一样有序表达，所以杂交植 株不能地上长番茄、地下结马铃薯。
D.紫色糯性玉米种子培育成植株，体现了植物种 子的全能性
这幅番茄—马铃薯图利 用传统杂交育种方法能 实现吗？为什么？
三、植物体细胞杂交技术
不行！因为不同种生物之 间存在着生殖隔离。
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。
1、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。
意义：克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍
1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间 原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。
1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得 了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种——
“Potamato”。
目前，已得到栽培烟草与野生烟草、 栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、 籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种 及其后代，获得了有价值的新品系或育 种上有用的新材料。
愈伤组织 根 芽
A
B
1、在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的 灭菌和试验人员的无菌操作？
➢防止培养基上被杂菌污染，迅速消耗营养物质， 而且产生有害物质抑制培养物的生长，甚至导致 其死亡。 导学P34
2、在本实验中，切取胡萝卜块石强调 要切取含有形成层部分。请思考一下，胡 萝卜的其它部分（如茎、叶、花），是否 也能培养成小植株？
➢可以，只是诱导愈伤组织比较困难。
形成层的细胞分化程度低、分裂能力较 强，容易诱导形成愈伤组织，其他部分的 细胞当然也能诱导成小植株， 不过培养起来要困难一点。
请根据上面的实验过程，概括出植物 组织培养技术的流程简图。
二、植物组织培养技术
1、具体过程：
脱分化
再分化
离体的植物
光
细胞、组织
或器官
（外植体）脱分化
2、细胞全能性大小:
A、植物细胞>动物细胞;
B、
受精卵>生殖细胞>体细胞;
C、分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞
3、细胞具有全能性的遗传学基础:
生物体的每一个细胞都包含有该物种所 特有的全套遗传物质，都有发育成为完 整个体所必需的全部基因.
4、生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成 为不同的组织器官的原因：
专题2.细胞工程
运用的原理和方法
细胞生物学和 分子生物学
概念 研究的水平
细胞整体水平或细
胞器水平
细 胞
研究的目的
按照人们的意愿来改 变细胞内的遗传物质
工
或获得细胞产品
程
植物细胞工程
P31 分类
动物细胞工程
一植物细胞工程
理论基础 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
一、细胞全能性（导学P33）
愈伤 组织
再分化 胚状体或纵芽
光 （具根、芽）
幼 苗
成 体
P 实2脱、再质分分植：化化恢物复组细织也伤脱新胞叫组分分培的去织化化养分的全产 成的化过能生根，程的或概性高。愈芽的念度伤等（过分组器实3程化织官质6的继。和组续结结织进果、果行分器培别：官养是形产又？成生可）愈愈以伤重组织
反馈练习
1.下列属于组织培养的是：A