遗传学第1章 新细胞工程课件
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遗传学第一至四章课件
基因是遗传信息的基本单位，负责编码蛋白质或RNA分子。根据功能和结构特征，基因可分为编码蛋白质的基因和编码RNA的基因。
总结词
基因是DNA分子上具有遗传效应的片段，负责携带遗传信息，控制生物体的性状。基因通过转录和翻译过程，将遗传信息传递给蛋白质或RNA分子，从而影响生物体的功能。根据功能和结构特征，基因可分为编码蛋白质的基因和编码RNA的基因，如结构基因、调节基因、干扰基因等。
基因表达的启动调节
转录和翻译水平的调节涉及对mRNA的稳定性、翻译效率和蛋白质的修饰等方面的调节。
转录和翻译水平的调节
表观遗传学调节是指通过DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等方式对基因表达的调节。
表观遗传学调节
基因表达的调控
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详细描述
基因的概念与分类
总结词
基因的表达受到多种因素的调控，包括转录和翻译水平的调控。转录调控主要涉及启动子、增强子等调控元件的作用，而翻译调控则与mRNA的稳定性、蛋白质的修饰等有关。
详细描述
基因的表达过程受到多种因素的调控，包括转录和翻译水平的调控。在转录水平上，基因的表达受到启动子、增强子等调控元件的调节，它们可以影响转录的起始和效率。此外，转录因子、miRNA等也可以调控基因的表达。在翻译水平上，mRNA的稳定性、蛋白质的修饰等也可以影响基因的表达。这些调控机制对于细胞内不同组织、不同发育阶段以及应对不同环境刺激时的基因表达具有重要意义。
孟德尔遗传定律
染色体变异
染色体变异包括染色体结构变异和数目变异，对生物体的遗传特征产生影响。
染色体变异对生物体的影响
染色体变异可能导致生物体出现异常表型，甚至引起疾病。
连锁遗传
染色体上相邻基因一起遗传的现象称为连锁遗传。
遗传学第一章 绪论课件
2. 全面发展时期(1910-1952)
– (3). 微生物遗传学及生化遗传学 (1940-1953) 1941，比德尔等：一个基因一个酶 1944，阿委瑞：肺炎双球菌转化 1952，赫尔歇和蔡斯：噬菌体重组
– (4). 其它研究方向 1927，穆勒等：人工诱变 1937，布莱克斯里等：植物多倍体诱导 杂种优势的遗传理论
– 细胞组织癌变机制、诊断与防治 – 病原物(细菌、病毒) 致病的遗
传机理及其防治 – 生物工程药物生产等
*四、遗传学的特点与学习方法
– 试验研究材料：所有 动植物和微生物
– 生物形态、生理、生 态及农艺特征(性状)
– 通过生物体内的生 理、生化过程表现
– 以生物细胞内遗传物 质为基础，在特定环 境下
– 西汉的著名唯物主义者——王充(王阳明)在《论衡》中指出： 某些偶然变异是不可遗传的
➢ 考察生物遗传与变异应该在给定环境条件下进行
4. 遗传学的任务
➢ 遗传与变异现象与基本规律
– 阐明生物遗传、变异现象及其表现规律
➢ 遗传的本质与内在规律
– 探索遗传、变异的原因及其物质基础(遗传的本质) ，揭示遗传变异的内在规律
– 采用一定的物理、化 学与数学方法
➢ 综合性强
– 生物学(动植物、微生 物学)、细胞学、生理 学、生物化学的基础
– 土壤学、农业气象学 生态学等相关学科的 基础知识
– 物理、化学和数学(包 括生物统计)方法
*四、遗传学的特点与学习方法
➢ 理论性
– 普通遗传学
– 细胞遗传学 – 数量遗传学 – 群体遗传学 – 生化遗传学 – 分子遗传学等
➢ 器官用进废退和获得 性状遗传假说
– 用进废退：生物变异 的根本原因是环境条 件的改变
遗传学1
单倍配子体: 孤雌生殖、孤雄生殖 二倍配子体: 珠心细胞 不定胚: 自然、细胞组织培养 单性结实: 子房不经受精发育成果
实（无籽果实）
作用：创造单倍体、固定杂种优势
第五节 生活周期
生活周期：生物个体发育的全过程 世代交替：有性世代/无性世代
配子体世代/孢子体世代
一、低等植物 （红色面包霉） 二、高等植物 （种子植物） 三、高等动物 （果蝇）
多核细胞：核分裂、质不分裂
特殊有 丝分裂 多倍染色体：染色体分裂，核
不分裂（核内有丝分裂）
多线染色体 ：染色线连续复 制，染色体不分裂
三、减数分裂
减数分裂（成熟分裂）
主要特点：1）前期 I 联会
2）两次分裂 第一次减数 第二次等数
分裂过程
图 1-12 植物减数分裂模式图
减数分裂的意义
1、精子(n) +卵细胞(n)= 2n
绕在核小体表面1.75圈，其余bp为连接丝，其长
度变化较大，从短的8bp到长的114bp
（2）染色体的高级结构
染色单体—1DNA+pro — 染色质线是单线
染色体 染色单体
在细胞分裂过程中染色质线到底是怎 样卷缩成为一定形态结构的染色体？
图1-8 核小体形 成染色体示意图
现在认为至少存 在三个层次的卷 缩:核小体
图1-16 红色面 包霉的 生活周 期
图1-17 种子植物的生活周期
图2-15 果蝇的 生活周 期
异固缩现象
二、染色体形态
图 1-3 中期染色体形态
染色体的形态表现形式(臂比)
中间着丝粒染色体(等臂)：V 近中着丝粒染色体：L 近端着丝粒染色体：近似棒状 端着丝粒染色体：棒状 颗粒状染色体：颗粒状
实（无籽果实）
作用：创造单倍体、固定杂种优势
第五节 生活周期
生活周期：生物个体发育的全过程 世代交替：有性世代/无性世代
配子体世代/孢子体世代
一、低等植物 （红色面包霉） 二、高等植物 （种子植物） 三、高等动物 （果蝇）
多核细胞：核分裂、质不分裂
特殊有 丝分裂 多倍染色体：染色体分裂，核
不分裂（核内有丝分裂）
多线染色体 ：染色线连续复 制，染色体不分裂
三、减数分裂
减数分裂（成熟分裂）
主要特点：1）前期 I 联会
2）两次分裂 第一次减数 第二次等数
分裂过程
图 1-12 植物减数分裂模式图
减数分裂的意义
1、精子(n) +卵细胞(n)= 2n
绕在核小体表面1.75圈，其余bp为连接丝，其长
度变化较大，从短的8bp到长的114bp
（2）染色体的高级结构
染色单体—1DNA+pro — 染色质线是单线
染色体 染色单体
在细胞分裂过程中染色质线到底是怎 样卷缩成为一定形态结构的染色体？
图1-8 核小体形 成染色体示意图
现在认为至少存 在三个层次的卷 缩:核小体
图1-16 红色面 包霉的 生活周 期
图1-17 种子植物的生活周期
图2-15 果蝇的 生活周 期
异固缩现象
二、染色体形态
图 1-3 中期染色体形态
染色体的形态表现形式(臂比)
中间着丝粒染色体(等臂)：V 近中着丝粒染色体：L 近端着丝粒染色体：近似棒状 端着丝粒染色体：棒状 颗粒状染色体：颗粒状
遗传学第一章for biotec bio2011 ppt课件
主要参考文献
（1）徐晋麟，徐沁，陈淳编著。2011，现代遗传学原理，科学出 版社
（2）杨业华主编 2001，普通遗传学，中国农业出版社 （3）刘祖洞、江绍慧编，1990，遗传学，高等教育出版社。 （4）杨业华主编 2001，分子遗传学，中国农业出版社 （5）张玉静主编，分子遗传学，2000，科学出版社。 （6）刘国瑞等，1984，遗传学三百题解，北京师范大学出版社。 （7）J.Robert ，2009，Genetics: Analysis & Principles Third
遗传学第一章for biotec bio2011 ppt课件
课程简介
• 是生物学中最富于综合性的中心学科之一，也 是现代生物学发展最为迅速的学科之一。
• 系统地论述现代遗传学的基本原理和进展。 • 理论课：48学时 实践课：32学时 • 考核成绩构成：期末60％＋平时40％
2021年1月8日
苏州科技学院化学与生物工程学院 叶亚新
2021年1月8日
苏州科技学院化学与生物工程学院 叶亚新
The history of genetics since 1900. Shaded areas represent the periods of major development in each branch of the subject.
代表人物： • Beadle、Tatum 1941“一个基因一个酶”学说 • Avery 1944 证明遗传物质是DNA而不是蛋白质 • McClintock 1951 跳跃基因（转座因子） • Benzer 1957 顺反子学说 、噬菌体遗传学
2021年1月8日
苏州科技学院化学与生物工程学院 叶亚新
2021年1月8日
普通遗传学第一章 绪论(1)(共33张PPT)
摩尔根（Morgan, 1866~1945）
1910前后 发现果蝇性状连锁现象（眼色与翅长）、 伴性遗传规律、基因的连锁互换规律
创立基因学说 (细胞+遗传)学
1933年 诺贝尔奖
➢种质(基因)是连续的遗传物质
➢基因是染色体上的遗传单位，有很高 稳定性，能自我复制和发生变异
➢在个体发育中，基因在一定条件下，控 制着一定的代谢过程，表现相应的遗传 特性和特征
Darwin 1809~1882
广泛研究遗传变异与生物进化关系。 ➢1859年：《物种起源》(The origin of Species)
提出了自然选择和人工选择的现代的进化理论 生物 (简单复杂、低级 高级) 逐渐进化 ➢支持获得性状遗传的一些论点提出“泛生论”假说 器官存在泛生粒聚集到生殖器官形成生殖细胞受精 卵发育成成体，泛生粒进入个器官发生作用泛生粒 [不
分子遗传学时期 molecular genetics stage
1902 鲍维里（Boveri ）和萨顿（Sutton） 1903遗传的染色体学说
(The Chromosomal Theory of Inheritance)
指出孟德尔的性状分离是与减数分裂时同源染色体的分离相 关联的。
染色体在减数分裂过程中的行为和遗传因子行为一致。 染色体是遗传因子的载体。
遗传规律
六、孟德尔遗传定律和遗传学的诞生
Mendel （1822~1884）奥地利遗传学家
豌豆杂交试验（1856-1864) 1866年 《植物杂交试验》
➢生物性状的遗传由遗传因子控制 遗传因子(Mendelian factor)：决定 生物体性状的内在原因。 ➢分离规律 独立分配规律
1900年 荷兰 狄·弗里斯（De Vris H.）
细胞工程课件 第一章 细胞工程
5. 花药与花粉培养
无菌培养植物的花药（带花粉）或花粉， 形成单倍体植株。
有效的育种辅助手段：单倍体植株获得以后， 通过染色体加倍，即得到可以稳定遗传的纯合 二倍体，缩短植物育种年限。
6.细胞培养 (Cell culture)
无菌培养植物单细胞或小细胞团。
细胞培养可用于： 1、植物克隆 2、细胞系的诱变和变异体的筛选 3、生产有用化合物（useful chemicals）
细胞工程 Cell Engineering
Plant Cell
Animal Cell
细胞
大量培养 调控分化
生产有用物质(药 物、蛋白质、酶、 有用化合物)
生产组织和器官， 用于医疗修复
个体再生
优良个体克隆， 用于良种推广
遗传改良
新细胞系、新组 织、新个体
细胞融合、细胞器移植、核 质移植、转基因
细胞工程(cell engineering)：在体外培养生物
参考资料
1. 杨淑慎：细胞工程，科学出版社 2. 李青旺：动物细胞工程与实践 ，化学化工出版
社 3. 曹孜义、刘国民（主编）：实用植物组织培养
技术教程，甘肃科学技术出版社，1999年 4. Pierik RLM: In Vitro Culture of Higher Plants
(4th Edition). Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Netherland, 1999. 5. Plant Cell, Tissue, and Organ Culture (杂志) 6. Plant Cell Reports (杂志) 7. 植物生理学通讯（杂志）
无菌培养植物的成熟胚或未成熟胚， 使其形成正常的植株。
遗传学--第一章-绪论-PPT课件
遗传学 第一章 绪论
第一章 绪论
第一节 什么是遗传学 （genetics）： 遗传学就是研究生物的遗传与变异的科学
世代间相似的现象就是“遗传” (heredity, inheritance) “ 种瓜得瓜，种豆得豆。”
生物个体间的差异叫做“变异”（variation） “一母生九子，九子各不同。”
2、微生物和生化遗传学时期遗传学 （1940-对 象从真核转到了原核，更为深入地研究了 基因的精细结构和生化功能。 重大成果有“一基因一酶”(Beadle and Tatum,1941)的建立．
遗传物质确定为DNA，而不是蛋白(Avery， 1944)；
双螺旋模型的建立(Watson和Crick 1953)以及中心法 则的提出(Crick，1958)。
Frankling and wilkins
分子遗传学时期。（1953-现在）
此期是遗传学发展的第三次高潮，可以说成果累累， 月新年异，而且趋向于应用，大大缩短了转化为生 产力的周期。
乳糖操纵子模型的建立(Jacob and Monod,1961)
青山衬托之下，是一片金灿灿 的中国水稻梯田。2002年4月5 日以中国梯田为封面的« Science»杂志以14页篇幅率先 发表了一个重大成果—中国人 独立完成的论文《水稻（籼稻） 基因组的工作框架序列》，显 示对中国科学家成就充分肯定。
第三节遗传学在国民经济中的作用 一、 遗传学与农牧业的关系 无论是农林还是畜牧水产业都是和国计民生
遗传学：研究遗传物质（基因）结构、 功能、 传递和表达规律。
遗传与变异的关系
遗传与变异现象在生物界普遍存在，是生命活 动的基本特征之一。
没有变异生物界就失去进化的素材，遗传只的 是简单的重复
第一章 绪论
第一节 什么是遗传学 （genetics）： 遗传学就是研究生物的遗传与变异的科学
世代间相似的现象就是“遗传” (heredity, inheritance) “ 种瓜得瓜，种豆得豆。”
生物个体间的差异叫做“变异”（variation） “一母生九子，九子各不同。”
2、微生物和生化遗传学时期遗传学 （1940-对 象从真核转到了原核，更为深入地研究了 基因的精细结构和生化功能。 重大成果有“一基因一酶”(Beadle and Tatum,1941)的建立．
遗传物质确定为DNA，而不是蛋白(Avery， 1944)；
双螺旋模型的建立(Watson和Crick 1953)以及中心法 则的提出(Crick，1958)。
Frankling and wilkins
分子遗传学时期。（1953-现在）
此期是遗传学发展的第三次高潮，可以说成果累累， 月新年异，而且趋向于应用，大大缩短了转化为生 产力的周期。
乳糖操纵子模型的建立(Jacob and Monod,1961)
青山衬托之下，是一片金灿灿 的中国水稻梯田。2002年4月5 日以中国梯田为封面的« Science»杂志以14页篇幅率先 发表了一个重大成果—中国人 独立完成的论文《水稻（籼稻） 基因组的工作框架序列》，显 示对中国科学家成就充分肯定。
第三节遗传学在国民经济中的作用 一、 遗传学与农牧业的关系 无论是农林还是畜牧水产业都是和国计民生
遗传学：研究遗传物质（基因）结构、 功能、 传递和表达规律。
遗传与变异的关系
遗传与变异现象在生物界普遍存在，是生命活 动的基本特征之一。
没有变异生物界就失去进化的素材，遗传只的 是简单的重复
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不同类型植物细胞向分生状态回复可能进行的程度趋势
营养生长中心 形成层 薄壁细胞 厚壁细胞 退化细胞
（引自Gautheret， 1966）
遗传学第1章 新细胞工程
22
遗传学第1章 新细胞工程
23
• 植物细胞全能性表现根据细胞类型不同从强到弱：
• 营养生长中心 > 形成层 > 薄壁细胞 > 厚壁细胞(木质 化细胞) > 特化细胞(筛管、导管细胞)；
遗传学第1章 新细胞工程
9
第一节 细胞全能性及其表达
植物生命特征属性
细胞全能性概述
细胞脱分化
细胞再分化
遗传学第1章 新细胞工程
10
一、细胞全能性概念的发展
• 1902年Haberlandt作出了著名的预言——在 未来，人们可以成功地从体细胞培养出人工胚。
• 1934年，White首次给细胞全能性下定义： 每个植物活细胞在合适的培养条件下，
第一篇 植物细胞工程
遗传学第1章 新细胞工程
1
• 植物细胞工程:
–细胞全能性与形态发生 –植物细胞工程基本技术 – 原生质体培养 –原生质体融合 – 生殖细胞工程 –离体培养
遗传学第1章 新细胞工程
2
实 践 意 义:
种苗脱毒与 快速繁殖
基因工程的基础
植物 细胞工程
基础研究
次生产物 生产
遗传学第1章 新细胞工程
都有发育为胚的能力。
• 这个定义在一段时间内也被称为“假说”。
遗传学第1章 新细胞工程
11
• 1958年，Steward等和Reinert等分别从胡萝 卜培养细胞中获得了人工胚
– 首次证实了White所提出的细胞全能性假说；
• 而且两组科学家均使人工胚进一步形成完整植 株。
遗传学第1章 新细胞工程
12
• Guha等(1964；1966)获得了曼陀罗的花粉胚 和单倍体植株；
• Srivastava等（1973）和Sethi等（1976）分 别从寄生植物罗氏核实木胚乳和黑种草胚乳三 倍体组织获得了胚状体。
遗传学第1章 新细胞工程
13
• Raghavan(1978)概括指出：
– 任何植物活细胞(不管是二倍、单倍、还是三倍 的)潜在地产生一个胚状体。
遗传学第1章 新细胞工程
4
改善农业生产技术 －动植物品种改良; 植物快速繁殖
培育植物新品种
（“九五”期间细胞工程育种）
• 加倍单倍体技术育成品种 23 个 • 无性系变异筛选育成品种 12 个 • 染色体工程技术育成品种 8 个
• 其它方法育成品种 2 个
51.1% 26.7% 17.8%
4.4%
遗传学第1章 新细胞工程
5
种苗脱毒与 快速繁殖
草莓试管苗
马铃薯试管苗
遗传学第1章 新细胞工程
6
花药培养
单倍体培养
花粉培养
创
制
特 殊
三倍体培养
倍
性
材
料
胚乳培养
遗传学第1章 新细胞工程
7
心脏病药
22-55（美国）
遗传学第1章 新细胞工程
8
第一章 细胞全能性与形态发生
细胞全能性及其表达 器官发生
体细胞胚胎发生
•
• 根据细胞所处的组织不同从强到弱为：
• 顶端分生组织 > 居间分生组织 > 侧生分生组织 > 薄壁 组织(基本组织) > 厚角组织 > 厚壁组织>输导组织 。
遗传学第1章 新细胞工程
24
二、植物活细胞生命特征属性 1.生命特征属性包括：
• 新陈代谢(Metabolism) • 应激性(Irritability) • 自体复制(Autoduplication)
• 如茎尖、根尖及形成层细胞；
– 第二类是永久失去分裂能力的细胞，为终端分化细胞。
• 如筛管、导管、气孔保卫细胞等特化细胞；
– 第三类是在通常情况下不分裂，但在受到外界刺激后 可重新启动分裂的Go细胞。
• 表皮细胞及各种薄壁细胞。
遗传学第1章 新细胞工程
21
一个植物细胞向分生状态回复过程所能进行的程度，取决 于它在自然部位上所处位置和生理状态。
每个植物活细胞都具有该物种的生命特征 属性，在合适的离体培养条件下，可以展现这 些特征属性。
遗传学第1章 性：
– 不是所有基因型的所有细胞在任何条件下都具有良好的培养 反应;
– 即使对于植物细胞而言，细胞全能性也并不意味着任何细胞 均可以直接产生植物个体;
• 动、植物细胞全能性的表现程度存在明显的差异。
遗传学第1章 新细胞工程
15
• 植物细胞全能性（totipotency）：指植物 的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息， 从而具备发育成完整植株的遗传能力。
• 在适宜条件下，任何一个细胞都可以发育成 一个新个体。
遗传学第1章 新细胞工程
16
• 迄今为止植物细胞工程学科领域的进展表明，
给细胞全能性作下述描述更为合适：
• 至此，White所定义的细胞全能性得到了普 遍的证实和承认。
遗传学第1章 新细胞工程
14
• 另一方面，由于分子生物学的崛起以及随之 而来的它对生物学其他学科的辐射和渗透， 使得植物学家能给细胞全能性提出新的定义。
• 全能性意味着： 每一个细胞中包含着产生一 个完整有机体的全部基因，在适当的条件下， 一个细胞就会形成一个完全新的有机体
• 区别于无生命物质形态的特征属性。
–同一植物的不同组织器官（来源于生长活跃及生长 潜力大的组织器官更容易再生， 如幼嫩组织、自然 繁殖器官等)。
–同一株植物的同一组织器官对不同培养条件（不同激 素浓度与配比、培养基的添加物、温度、湿度 等）
遗传学第1章 新细胞工程
20
• 植物细胞按照分裂能力分为三类：
– 第一类是始终保持分裂能力，从一个周期进入另一个 周期的周期细胞。
– 高等动物体细胞的细胞核具有发育全能性
– 干细胞
遗传学第1章 新细胞工程
18
• 细胞全能性的相对性 ： –不同基因型的植物的相同组织
–同一植物的不同组织器官
–同一株植物的同一组织器官对不同
培养条件
遗传学第1章 新细胞工程
19
• 细胞全能性的相对性 ：
–不同基因型的植物的相同组织（不同物种甚至品种 间差异很大， 如茄科，景天科植物比较容易再生成 功）
植物特殊 倍性创造
体细胞杂交
3
实践意义
• 改善农业生产技术－植物品种改良; 植物快速繁殖
• 保护生态环境－生物工业避免化学工业污染; 名贵药 物的细胞生产，保护自然资源
• 生物医药开发－免疫医药工业; 基因工程药物生产 • 以生物技术为依托的新型产业具有极大的商业潜力，
也是本世纪各国急剧竞争的领域之一
营养生长中心 形成层 薄壁细胞 厚壁细胞 退化细胞
（引自Gautheret， 1966）
遗传学第1章 新细胞工程
22
遗传学第1章 新细胞工程
23
• 植物细胞全能性表现根据细胞类型不同从强到弱：
• 营养生长中心 > 形成层 > 薄壁细胞 > 厚壁细胞(木质 化细胞) > 特化细胞(筛管、导管细胞)；
遗传学第1章 新细胞工程
9
第一节 细胞全能性及其表达
植物生命特征属性
细胞全能性概述
细胞脱分化
细胞再分化
遗传学第1章 新细胞工程
10
一、细胞全能性概念的发展
• 1902年Haberlandt作出了著名的预言——在 未来，人们可以成功地从体细胞培养出人工胚。
• 1934年，White首次给细胞全能性下定义： 每个植物活细胞在合适的培养条件下，
第一篇 植物细胞工程
遗传学第1章 新细胞工程
1
• 植物细胞工程:
–细胞全能性与形态发生 –植物细胞工程基本技术 – 原生质体培养 –原生质体融合 – 生殖细胞工程 –离体培养
遗传学第1章 新细胞工程
2
实 践 意 义:
种苗脱毒与 快速繁殖
基因工程的基础
植物 细胞工程
基础研究
次生产物 生产
遗传学第1章 新细胞工程
都有发育为胚的能力。
• 这个定义在一段时间内也被称为“假说”。
遗传学第1章 新细胞工程
11
• 1958年，Steward等和Reinert等分别从胡萝 卜培养细胞中获得了人工胚
– 首次证实了White所提出的细胞全能性假说；
• 而且两组科学家均使人工胚进一步形成完整植 株。
遗传学第1章 新细胞工程
12
• Guha等(1964；1966)获得了曼陀罗的花粉胚 和单倍体植株；
• Srivastava等（1973）和Sethi等（1976）分 别从寄生植物罗氏核实木胚乳和黑种草胚乳三 倍体组织获得了胚状体。
遗传学第1章 新细胞工程
13
• Raghavan(1978)概括指出：
– 任何植物活细胞(不管是二倍、单倍、还是三倍 的)潜在地产生一个胚状体。
遗传学第1章 新细胞工程
4
改善农业生产技术 －动植物品种改良; 植物快速繁殖
培育植物新品种
（“九五”期间细胞工程育种）
• 加倍单倍体技术育成品种 23 个 • 无性系变异筛选育成品种 12 个 • 染色体工程技术育成品种 8 个
• 其它方法育成品种 2 个
51.1% 26.7% 17.8%
4.4%
遗传学第1章 新细胞工程
5
种苗脱毒与 快速繁殖
草莓试管苗
马铃薯试管苗
遗传学第1章 新细胞工程
6
花药培养
单倍体培养
花粉培养
创
制
特 殊
三倍体培养
倍
性
材
料
胚乳培养
遗传学第1章 新细胞工程
7
心脏病药
22-55（美国）
遗传学第1章 新细胞工程
8
第一章 细胞全能性与形态发生
细胞全能性及其表达 器官发生
体细胞胚胎发生
•
• 根据细胞所处的组织不同从强到弱为：
• 顶端分生组织 > 居间分生组织 > 侧生分生组织 > 薄壁 组织(基本组织) > 厚角组织 > 厚壁组织>输导组织 。
遗传学第1章 新细胞工程
24
二、植物活细胞生命特征属性 1.生命特征属性包括：
• 新陈代谢(Metabolism) • 应激性(Irritability) • 自体复制(Autoduplication)
• 如茎尖、根尖及形成层细胞；
– 第二类是永久失去分裂能力的细胞，为终端分化细胞。
• 如筛管、导管、气孔保卫细胞等特化细胞；
– 第三类是在通常情况下不分裂，但在受到外界刺激后 可重新启动分裂的Go细胞。
• 表皮细胞及各种薄壁细胞。
遗传学第1章 新细胞工程
21
一个植物细胞向分生状态回复过程所能进行的程度，取决 于它在自然部位上所处位置和生理状态。
每个植物活细胞都具有该物种的生命特征 属性，在合适的离体培养条件下，可以展现这 些特征属性。
遗传学第1章 性：
– 不是所有基因型的所有细胞在任何条件下都具有良好的培养 反应;
– 即使对于植物细胞而言，细胞全能性也并不意味着任何细胞 均可以直接产生植物个体;
• 动、植物细胞全能性的表现程度存在明显的差异。
遗传学第1章 新细胞工程
15
• 植物细胞全能性（totipotency）：指植物 的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息， 从而具备发育成完整植株的遗传能力。
• 在适宜条件下，任何一个细胞都可以发育成 一个新个体。
遗传学第1章 新细胞工程
16
• 迄今为止植物细胞工程学科领域的进展表明，
给细胞全能性作下述描述更为合适：
• 至此，White所定义的细胞全能性得到了普 遍的证实和承认。
遗传学第1章 新细胞工程
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• 另一方面，由于分子生物学的崛起以及随之 而来的它对生物学其他学科的辐射和渗透， 使得植物学家能给细胞全能性提出新的定义。
• 全能性意味着： 每一个细胞中包含着产生一 个完整有机体的全部基因，在适当的条件下， 一个细胞就会形成一个完全新的有机体
• 区别于无生命物质形态的特征属性。
–同一植物的不同组织器官（来源于生长活跃及生长 潜力大的组织器官更容易再生， 如幼嫩组织、自然 繁殖器官等)。
–同一株植物的同一组织器官对不同培养条件（不同激 素浓度与配比、培养基的添加物、温度、湿度 等）
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• 植物细胞按照分裂能力分为三类：
– 第一类是始终保持分裂能力，从一个周期进入另一个 周期的周期细胞。
– 高等动物体细胞的细胞核具有发育全能性
– 干细胞
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• 细胞全能性的相对性 ： –不同基因型的植物的相同组织
–同一植物的不同组织器官
–同一株植物的同一组织器官对不同
培养条件
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• 细胞全能性的相对性 ：
–不同基因型的植物的相同组织（不同物种甚至品种 间差异很大， 如茄科，景天科植物比较容易再生成 功）
植物特殊 倍性创造
体细胞杂交
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实践意义
• 改善农业生产技术－植物品种改良; 植物快速繁殖
• 保护生态环境－生物工业避免化学工业污染; 名贵药 物的细胞生产，保护自然资源
• 生物医药开发－免疫医药工业; 基因工程药物生产 • 以生物技术为依托的新型产业具有极大的商业潜力，
也是本世纪各国急剧竞争的领域之一