植物细胞工程
我国在植物细胞工程领域取得的成就
我国在植物细胞工程领域取得的成就植物细胞工程是一门涉及生物学、生物技术和遗传学等多个学科的交叉领域，它旨在利用分子遗传学和组织培养技术来改良植物，提高植物的抗病性、适应性和产量。
作为一个新兴的领域，植物细胞工程在我国得到了迅速发展，并取得了一系列的成就。
我国在转基因植物的研究和应用方面取得了一系列的重要进展。
通过植物细胞工程技术，科学家们成功地转移了外源基因到植物的基因组中，使得植物具有了新的性状和功能。
我国科学家在水稻、小麦和玉米等主要粮食作物中成功导入了抗虫、抗病、抗逆境等基因，大大提高了这些作物的产量和质量，为我国的农业生产作出了巨大贡献。
我国在植物细胞工程领域的研究中积极探索了非转基因技术，如利用基因编辑技术来改良植物。
这种技术可以通过精准地编辑植物基因组，来实现对植物性状的精细调控，而不需要引入外源基因。
这种技术在保持植物遗传稳定性的也更容易被人们接受。
我国科学家在水稻抗除草剂基因的基因编辑和小麦耐盐碱基因的改良等方面取得了积极成果，为未来的农业生产提供了新的可能。
我国在植物细胞工程领域的科研和产业化应用方面不断取得突破。
我国有着丰富的植物资源和种质资源，为植物细胞工程的研究提供了重要的物质基础；我国拥有着广泛的农业生产和市场需求，为植物细胞工程技术的产业化应用提供了重要的需求基础。
我国在植物细胞工程的科研成果转化和产业化方面取得了显著进展，如转基因棉花、抗逆转基因果树等产品已经在市场上得到了广泛应用。
我国在植物细胞工程领域取得了令人瞩目的成就，包括转基因植物的研究和应用、非转基因技术的探索、以及科研成果的产业化应用等方面。
这些成就不仅推动了我国农业的发展和现代化，也为世界农业科技的进步作出了重要贡献。
在未来，随着植物细胞工程技术的不断创新和深入研究，相信我国在这一领域将取得更多的成就，为全球农业的可持续发展和粮食安全贡献更多的力量。
以上是对我国在植物细胞工程领域取得的成就的一些总结和回顾，从转基因植物研究和应用、非转基因技术探索、到科研成果转化和产业化应用等方面展开了介绍。
公开课《植物细胞工程的基本技术》课件
成熟阶段
20世纪90年代以后，随着基因工 程和细胞工程技术的不断发展， 植物细胞工程在农业生产、生物 多样性保护等方面得到了广泛应 用。
植物细胞工程的应用领域
农业领域
生物多样性保护
通过植物细胞工程技术，可以快速繁殖优 良品种、生产转基因植物、培育抗逆性强 的新品种等，提高农业生产效益。
通过植物细胞工程技术，可以保存珍稀、 濒危植物物种，保护生物多样性。
细胞培养肉和植物肉的生产
利用植物细胞工程技术生产细胞培养肉和植物肉， 满足消费者对健康和环保的需求，降低动物性食品 的生产成本。
植物工厂的兴起
利用植物细胞工程技术和设施农业，实现植 物的工厂化生产，提高农作物的产量和品质 ，降低环境影响。
植物细胞工程的未来应用
抗虫、抗病和抗旱作物的培育
利用植物细胞工程技术培育具有抗虫、抗病和抗旱功能的作物，提 高农作物的抗逆性，减少农药使用。
培养基的配制
根据实验需求，选择合适的培养基配方，并确保其pH值、渗透压等参数适宜。
实验操作的时间与温度
在适宜的时间和温度条件下进行实验操作，以保证实验结果的可靠性。
实验废弃物的处理
妥善处理实验废弃物，防止对环境造成污染。
植物细胞工程实验的安全防护
实验室安全规定
遵守实验室安全规定，确保实验操作符合相 关法律法规。
细胞培养技术
通过将植物细胞置于适宜的培养基中 ，使其在人工控制的环境下生长和分 裂。
显微操作技术
利用显微镜对细胞或亚细胞结构进行 精细操作，如显微注射、染色体操作 等。
组织培养技术
通过将植物组织或器官置于适宜的培 养基中，诱导其再生出完整的植株。
植物细胞工程实验的注意事项
实验材料的选择
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
植物细胞工程教案
植物细胞工程教案第一章：植物细胞工程概述1.1 植物细胞工程的概念解释植物细胞工程的定义强调植物细胞工程的重要性和应用领域1.2 植物细胞工程的历史与发展介绍植物细胞工程的发展历程强调植物细胞工程的重要里程碑和研究进展1.3 植物细胞工程的应用领域列举植物细胞工程在不同领域的应用实例强调植物细胞工程在农业、环境保护和医药等领域的潜力第二章：植物细胞培养技术2.1 植物细胞培养的基本原理解释植物细胞培养的原理和机制强调植物细胞培养的关键因素和条件2.2 植物细胞培养的方法和步骤介绍植物细胞培养的具体方法和步骤强调植物细胞培养中的注意事项和技巧2.3 植物细胞培养的应用实例列举植物细胞培养在不同领域的应用实例强调植物细胞培养在植物繁殖、基因工程和药物筛选等领域的潜力第三章：植物组织培养技术3.1 植物组织培养的基本原理解释植物组织培养的原理和机制强调植物组织培养的关键因素和条件3.2 植物组织培养的方法和步骤介绍植物组织培养的具体方法和步骤强调植物组织培养中的注意事项和技巧3.3 植物组织培养的应用实例列举植物组织培养在不同领域的应用实例强调植物组织培养在植物繁殖、遗传改良和植物修复等领域的潜力第四章：植物再生技术4.1 植物再生技术的基本原理解释植物再生技术的原理和机制强调植物再生技术的关键因素和条件4.2 植物再生技术的具体方法和步骤介绍植物再生技术的具体方法和步骤强调植物再生技术中的注意事项和技巧4.3 植物再生技术的应用实例列举植物再生技术在不同领域的应用实例强调植物再生技术在植物繁殖、遗传改良和植物修复等领域的潜力第五章：植物细胞工程的应用案例分析5.1 植物细胞工程在农业领域的应用案例分析植物细胞工程在农业领域的具体应用案例强调植物细胞工程在提高作物产量、抗病性和适应性等方面的作用5.2 植物细胞工程在环境保护领域的应用案例分析植物细胞工程在环境保护领域的具体应用案例强调植物细胞工程在植物修复和生物降解等方面的作用5.3 植物细胞工程在医药领域的应用案例分析植物细胞工程在医药领域的具体应用案例强调植物细胞工程在药物生产、细胞治疗等方面的作用第六章：植物细胞融合技术6.1 植物细胞融合的基本原理解释植物细胞融合的原理和机制强调植物细胞融合的关键因素和条件6.2 植物细胞融合的方法和步骤介绍植物细胞融合的具体方法和步骤强调植物细胞融合中的注意事项和技巧6.3 植物细胞融合的应用实例列举植物细胞融合在不同领域的应用实例强调植物细胞融合在植物育种、基因工程等方面的潜力第七章：植物体细胞杂交技术7.1 植物体细胞杂交的基本原理解释植物体细胞杂交的原理和机制强调植物体细胞杂交的关键因素和条件7.2 植物体细胞杂交的方法和步骤介绍植物体细胞杂交的具体方法和步骤强调植物体细胞杂交中的注意事项和技巧7.3 植物体细胞杂交的应用实例列举植物体细胞杂交在不同领域的应用实例强调植物体细胞杂交在植物育种、基因工程等方面的潜力第八章：植物基因工程8.1 植物基因工程的基本原理解释植物基因工程的原理和机制强调植物基因工程的关键因素和条件8.2 植物基因工程的方法和步骤介绍植物基因工程的具体方法和步骤强调植物基因工程中的注意事项和技巧8.3 植物基因工程的应用实例列举植物基因工程在不同领域的应用实例强调植物基因工程在提高作物产量、抗病性和适应性等方面的作用第九章：植物细胞工程技术的未来展望9.1 植物细胞工程技术的发展趋势探讨植物细胞工程技术的发展趋势和未来方向强调植物细胞工程技术在农业、环境保护和医药等领域的潜在应用9.2 植物细胞工程技术面临的挑战和解决方案分析植物细胞工程技术面临的挑战和难题探讨解决方案和克服这些挑战的方法第十章：实验练习10.1 植物细胞培养实验设计一个简单的植物细胞培养实验提供实验步骤、材料和注意事项10.2 植物细胞融合实验设计一个简单的植物细胞融合实验提供实验步骤、材料和注意事项10.3 植物组织培养实验设计一个简单的植物组织培养实验提供实验步骤、材料和注意事项重点和难点解析重点环节一：植物细胞工程的概念需要重点关注植物细胞工程的定义和重要性，以及它与传统植物繁殖技术的区别。
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。
第3章细胞工程1植物细胞
1934年美国的White，利 用番茄根建立了第一个 活跃生长的无性繁殖系， 发现B族维生素对培养的 离体根生长具有重要作 用。
创立了White培养基。
1943年White发表了《植物组织培养手册》的专著，
使植物组织培养开始成为一门新兴的学科。
1939年，Gautheret连续培养胡萝卜根形 成层首次成功
植物激素
吲哚乙酸(IAA)，2,4二氯苯氧乙酸(2,4-D)，奈乙 酸(NAA)，
吲哚丁酸(IBA)。
生长素的生理效应： ①使胞壁酸化，增加可塑性，导致细胞伸长变； ②促进RNA和蛋白质的合成，保证可持续生长。
1948 年，Skoog和崔徵通 过对烟草茎切段和髓培养组 织的研究，确定了腺嘌呤／ 生长素的比例是控制芽和根 形成的主要条件之一。
F.Skoog
1956年Miller等发现了激动素。控制器官分 化的激素模式变为激动素／生长素的比例关系。
指出其能有力诱导愈伤组织分化,促进组培发展。
1958年，英国科学家Steward 等用进行悬浮培养，成功诱导出胚 状体并分化为完整的小植株，首次获得植株再生成功。使细胞 全能性理论得到证实，这是植物组培的第一次突破。
induction medium. Bar 2 mm. C Androgenic embryos formed on calli. Bar 4 mm. D Haploid plantlets regenerated from anthers. Bar 3 cm
Assani et al. Plant Cell Rep 2019, 21, 511–516
细胞全能性
已经分化的体细胞具有使后代细胞形成完整 个体的潜能，细胞的这种特性叫做细胞的全能 性。
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。
《植物细胞工程基本技术》课件PPT课件
诱变育种的方法与流程
诱变育种概述
诱变育种是通过人工诱变手段，使植物细胞发生突变，再从中选择具有优良性状的个体 进行繁殖和培育的方法。
诱变育种方法
常见的诱变育种方法包括化学诱变、物理诱变和太空诱变等。其中，化学诱变使用化学 诱变剂处理植物材料，物理诱变使用物理手段如射线、激光等处理植物材料。
诱变育种流程
克隆技术的流程
选择适宜的植物材料、进行无菌操作、细胞培养、愈伤组织诱导、 胚状体诱导、植株再生、遗传转化等步骤。
克隆技术的应用实例
1 2
克隆植物
通过克隆技术可以快速繁殖珍稀濒危植物，保护 物种资源；同时也可以生产转基因植物，改良植 物性状。
克隆动物
克隆技术在动物领域的应用主要包括动物模型的 建立、濒危动物的繁殖和优良品种的保存等方面。
利用植物细胞培养技术生产天然药物、生 物制品和疫苗等，具有生产成本低、周期 短、易于控制等优点。
环境保护
能源生产
利用植物细胞培养技术进行生态修复和环 境污染治理，如重金属污染土壤的修复、 水体净化等。
通过转基因技术将植物细胞培养成能源植 物，如生产生物柴油的油菜、藻类等，为 可再生能源的发展提供技术支持。
植物细胞工程的基本原理
植物细胞具有全能性，即任何一个细胞都包含该物种的全套 遗传信息，在适宜的条件下可以发育成一个完整的个体。通 过离体培养，可以大量繁殖植物，并实现植物的遗传改良。
植物细胞工程的发展历程
1902年
德国植物学家哈伯兰特提出植 物细胞具有全能性的假设。
1958年
斯图尔德成功进行烟草离体培 养，获得完整植株，标志着植 物组织培养技术的诞生。
观察与记录
定期观察植物细胞的生长状况， 记录数据，以便进行后续分析 和研究。
植物细胞工程
• 优点： • 明显缩短了育种年限 • 后裔稳定遗传
突变体旳利用
• 利用组织培养时，分裂状态旳细胞易受 培养条件和外界压力（如射线，化学物 质等）旳影响而产生突变旳原理，诱导 并筛选出对人类有用旳突变体。
细胞产物旳工厂化生产
问题
• 自然界中有一种具有叶绿体旳原生动物──眼 虫，阐明植物旳细胞器一样能够在某些动物细 胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间 能够实现杂交吗？假如理论上可行，请设计出 详细试验方案。
异想天开
植物细胞工程旳实际应用
• 繁殖植物旳新途径
• 微型育种 • 作物脱毒 • 人工种子
• 育种新措施
植物体细胞杂交过程
植物细胞A
去掉细胞壁
原生质体A
植物细胞B
去掉细胞壁
原生质体B
原生质体融合
杂合旳原生质体
再生出细胞壁
杂种细胞
细胞分裂
愈伤组织
分化发育
杂种植株
植物体细胞杂交过程
原生质体制备（酶解法去细胞壁）
原生质体融合（人工诱导纤）维素酶、果胶酶等
杂种细胞旳筛选和培养（形成愈伤组织）
物理法：离心、振动、电刺激等 杂种植株旳化再学生与法鉴：定聚乙二醇等试剂
在生物旳个体发育中，因为基因在特定时间和空间 下选择性地体现而形成不同器官，所以，要实现细胞旳 全能性，首先必须使生物体旳细胞处于离体状态。
当植物细胞脱离了原来所在植物体旳器官或组织而处 于离体状态时，在一定旳营养物质、激素和其他外界条件 旳作用下，就可能体现出全能性，发育成完整旳植株。
植物组织培养旳概念
有关问题
（1）要想让两个来自不同植物旳体细胞融合 在一起，遇到旳第一种障碍是什么？
育种课件第12章 植物细胞工程与育种
植物细胞工程（plant cell engineering）是以 植物组织和细胞培养技术为基础发展起来的一门学科。 它以细胞为基本单位，在体外（in vitro）条件下进行 培养、繁殖或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意 愿生产某种物质的过程。
Control of in vitro culture
（4）花蕾和花药的预处理 对于有些物种，培养前对 花药和花蕾进行预处理，能显著提高培养效果。
Vegetative Generative
3 to 5°C
Microspore
Similar nuclei
3 to 5°C
Tobacco
10 5
5°C for 72 h Control
0 0 3 7 12 Days in Culture
2.7 单倍体细胞培养与植物育种 单倍体是高度不育的，需要进行加倍处
理才能应用。秋水仙素是常用的染色体加倍 药剂，可以用1%的秋水仙素对正处于对数 生长期的悬浮细胞进行处理，一般24h左右。 也可在固体培养基中加适当浓度的秋水仙素。
A品种 × B品种
↓
F1杂交种 ↓
小孢子培养或花药培养
单倍体培养
- less competition among microspores - no diploid anther walls - greater potential haploid plant production
Anther/Microspore Culture
2.2 单倍体育种的优点
（1）后代的快速纯合 在异花授粉作物中， 可用单倍体产生加倍单倍体（DH系），从中 筛选纯合自交系用于杂交制种。 （2）提高选择效率 如某一性状受一对基因 控制，F1采用花药或花粉培养，产生的后代 中AA个体占1/2，比常规杂交育种提高一倍。
植物细胞工程名词解释
生物技术（Biotechnology）：是现代遗传学、细胞生物学和分子生物学工具的一个复杂集合体，它是以生命科学为基础，利用生物体系和工程原理生产生物制品和创造新物种的综合性科学技术，又称生物工程，主要包括细胞工程、基因工程、酶工程、发酵工程和生物化学工程。
其中细胞工程和基因工程是酶工程和发酵工程的基础，而酶工程和发酵工程是细胞工程和基因工程的实际应用。
植物生物技术：是现代遗传学、细胞生物学和分子生物学的一个复杂集合体，以生命科学为基础，利用生物体系和工程原理生产生物制品和创造新物种的综合科学技术。
范畴：同生物技术。
植物细胞工程(plant cell engineering)：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、原生质体等）进行离体诱导使其成为完整植株的技术。
培养基：人工配置的用于细胞生长、繁殖和代谢产物生成、积累的各种营养物质的混合物。
植物细胞的全能性植物的每一个体细胞或性细胞，在一定离体培养条件下都具有再生成完整植株的能力植物细胞分化：d i f f e r e n t i a t i o n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。
植物细胞的脱分化De d i f f e r e n t i a t i o n：使已分化的细胞转化为原始无分化状态或分生细胞状态，形成胚性细胞团或愈伤组织的过程植物细胞再分化Redifferentiation:离体条件下，细胞脱分化形成的无序细胞团或愈伤组织重新进入有序分裂再生为植株个体的过程。
器官发生：离体培养下的组织或细胞团分化形成不定根、不定芽等器官的过程。
原生质体培养（Protoplasm culture）是指利用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁而获得的完整的具有活力的原生质体的培养。
愈伤组织callus在一定条件下从外植体的切口（伤口）部位生成的无特定结构和功能的薄壁细胞团。
植物细胞工程名词解释
植物细胞工程名词解释
植物细胞工程名词解释：指通过植物细胞培养、细胞融合等细胞水平的操作,或者通过基于细胞全能性的非细胞水平(如组织器官水平等)的离体培养或操作,以达到改良品种或生产生物产品目的的一种技术。
它是以植物组织细胞为基本单位，在离体条件下进行培养、繁殖或人为的精细操作，使细胞的某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而改良品种或创造新物种，或加速繁殖植物个体，或获得有用物质的过程统称为植物细胞工程。
植物细胞工程-植物细胞工程的基本技术
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影响植物细胞脱分化和再分化的一个重要因素是什么？
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细胞分裂素/生长素基本相等时：
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细胞分裂素/生长素维持在高水平时：
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诱导芽的形成
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细胞分裂素/生长素的比例低时：
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诱导根的形成
细胞脱分化就是让已经______的细胞，经过诱导后，失去其特有的___________而转变成_______细胞的过程。在植物中，一些分化的细胞，经过______的诱导，可以_______为其有分生能力的薄壁细胞，进而形成植物的愈伤组织。愈伤组织在一定的培养条件下，又可以________出幼根和芽，形成完整的小植株 。
植物细胞的融合
植物组织培养
杂种植株
融合的原生质体AB
再生出细胞壁
脱分化
愈伤组织
再分化
植物细胞的融合
植物组织培养
植物细胞A
原生质体B
原生质体A
杂种细胞AB
去 壁
去 壁
融合完成的 标志
植物细胞B
2.1植物细胞工程 植物细胞工程的基本技术植物体细胞杂交技术
P38思考与探究
P38思考与探究
#2022
细胞工程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，在细胞整体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。 (选修3 31页)
2.1植物细胞工程植物细胞工程的基本技术
细胞的全能性及分化
翻到选修三 33页 科学家利用菊花的花瓣培养出的菊花。 为什么植物一个的花瓣就可以培育成一株完整植株的呢？
植物激素： 细胞分裂素、 生长素
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)。
植物细胞工程名词解释(中英)
生物技术（biotechnology）生物技术是以生物科学为基础，利用生物个体或生物器官、组织、细胞的特性和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系（包括细胞系），以及与工程原理相结合进行产品加工生产的综合性技术体系。
细胞工程的概念(Cell engineering)细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学方法，借助工程学的实验方法或技术，在细胞水平上研究和改造生物遗传特性和生物学特性，以获得特定的细胞、细胞产品或新生物体的有关理论和技术方法的科学。
植物细胞工程的概念plant cell engineering植物细胞工程是以植物细胞和组织为基本单位，在离体条件下进行培养、繁殖或人为的精细操作，使细胞的某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而改良品种或创造新物种，或加速繁殖植物个体，或获得有用物质的过程。
细胞全能性学说（cell totipotency）高等植物的组织、器官可以不断分割，直到单个细胞。
每个细胞都有植物个体一样的性质和能力，可以通过植物细胞培养使单个细胞发育成为一个新个体”。
细胞全能性概念(cell totipotency) 一个生活细胞所具有的产生完整生物个体的潜在能力称之为细胞的全能性离体条件下细胞的脱分化(De-differentiation )：在植物离体培养下,使一个已分化的细胞回复到原始无分化状态或分生细胞状态的过程, 称为细胞的脱分化。
愈伤组织(Callus or Cancerous Tissue)在植物细胞组织离体培养过程中，由于细胞的旺盛分裂，在外植体切口表面逐渐向内形成的一团无分化细胞组成的组织，这种组织具有再分化成器官和个体的能力。
细胞分化（differentiation)的概念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。
细胞的再分化(redifferentiation) 概念:脱分化后的分生细胞(或胚性细胞),停止旺盛分裂,在特定的条件下重新恢复细胞的分化能力,并经历器官发生(organogenesis)或经历胚胎发生(embryogenesis)过程,进一步发育成完整植株。
植物细胞工程的实际应用(共26张PPT)
利用植物细胞工程技术，优化药用植物的种植和 提取工艺，提高药用成分的产量和纯度，为药物 研发提供优质原料。
药用植物品质改良
通过植物细胞工程技术，改良药用植物的品质和 产量，提高其经济价值和药用效果。
环境保护与修复
土壤污染修复
利用植物细胞工程技术，培育具 有较强重金属耐性和积累能力的 转基因植物，用于土壤重金属污 染修复。
加强科普宣传与公众参与
提高公众对植物细胞工程技术的认知 和理解，促进科技决策的民主化和科 学化。
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组织培养
将植物组织或器官置于培养基中，通过诱导其分裂和分化， 形成新的植株。
细胞突变与基因编辑
通过物理、化学或生物诱变方法，诱导植物细胞发生突变， 从中选择具有优良性状的细胞；或者利用基因编辑技术， 对植物细胞的基因进行精确的修改。
植物细胞突变与基因编辑
突变体的筛选
从突变体库中筛选具有优良性状 （如抗病、抗虫、抗逆等）的突
详细描述
针对珍稀、濒危植物，利用植物细胞工程技术进行离体培养，实现快速繁殖。 这种方法不仅可以为物种保护提供大量种源，还可以为研究濒危机制和保护措 施提供有力支持，对于维护生物多样性具有重要意义。
药用植物的工业化生产
总结词
通过植物细胞工程技术，实现药用植物的工业化生产，为药物研发提供稳定、可靠的原料来源。
水体净化
通过植物细胞工程技术，培育具 有较强氮、磷吸收能力的转基因 植物，用于水体富营养化治理和 净化。
退化生态系统恢复
利用植物细胞工程技术，培育适 应性强、生长快的转基因植物， 用于退化生态系统的恢复和重建。
04 植物细胞工程的应用实例
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（三）细胞产物的工厂化生产
细胞产物种类：
蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等
技术：植物的组织培养
成就：
利用植物组织培养技术来大量生产人参皂 甙干粉
2、作物脱毒 原因:
长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的 病毒，导致产量降低，品质变差。 材料: 分生区（如茎尖）的细胞
方法: 进行组织培养
结果:获得脱毒苗 成就: 在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝等
作物上已获得成功
（一）植物繁殖的新途径
3.神奇的人工种子 天然种子的缺陷 人工种子的概念
通过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。
按研究对 象分类
动物细胞工程
微生物细胞工程
2.2植物细胞工程
一、植物细胞工程的基本技术
（一）植物组织培养技术
回忆、思考
1、植物组织培养的大致过程包括哪几个阶段？
离体的器官、组织或细胞→脱分化成愈伤组 织→再分化为根和芽→完整植株
2、植物组织培养技术的理论基础是什么？
植物细胞具有全能性
3、什么叫做细胞全能性？动物细胞具有全能性吗？
（二）作物新品种的培育
1.单倍体育种 单倍体定义：
体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
单倍体形成： 单倍体植株的特点：
长得弱小，而且高度不育
由配子不经受精作用而直接发育成的个体。
（二）作物新品种的培育
1.单倍体育种 方法：
离体培养
单倍体
人工诱导染 色体加倍
花药
纯合子
选育
优点：
优良品种
√
Ａ．细胞失去了全能性 Ｂ．细胞中的基因部分丢失 Ｃ．细胞中的基因进行选择性表达 Ｄ．细胞中的基因变异不同
怎样才能由一块组织 通过培养得到一株完整 植株, 应该如何操作?
植物组织培养的过程（以胡萝卜组织培养为例）
切取 形成层 移栽
无菌 接种
脱分化
诱导愈伤组织 的形成 再分化
培养室
试管苗的形成
想一想
（二）植物体细胞杂交技术
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？ 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。 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。
请思考：
1．你认为两个来自不同植物的体细胞完 成融合，遇到的第一个障碍是什么？ 2．有没有一种温和的去壁方法呢？ 3．为什么两个原生质体能发生融合，这 与细胞膜的什么特性有关？ 4．如果两个来源不同的原生质体发生了 融合，下一步该做何处理？ 5．如何将杂种细胞培育成杂种植株？
1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？
细胞离体、一定的营养物质、 激素和其他外界条件 避免杂菌在上面迅速生长消耗营养， 且有些杂菌会危害培养物的生长。
3、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能 培养成小植株吗？ 胡萝卜根形成层容易诱导成愈伤组织， 其他部分如叶、花也能培养成小植株，只 是稍微困难些。
胚状体
在组织培养过程中，由愈伤组织再分化形 成的类似于胚的结构。
人工种子的组成
胚状体（不定芽、顶芽和腋芽）+人工种皮
讨论
3.神奇的人工种子
优点： ①培植周期短 ②后代无性状分离 ③不受气候,季节和地域限制 ④可以很方便地贮藏和运输 人工种皮的有效成分：
加入适量的养分、无机盐、有机碳源以 及农药、抗生素、有益菌、植物生长调 节剂等。
专题2
细胞工程
1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆 动物-----克隆羊多利诞生于英国, 标志着一 种新的生物技术---动物体细胞克隆技术面世, 也揭开细胞工程更深层次发展的序幕!
什么叫细胞工程？
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，通过细胞水平或细 胞器水平上的操作，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。 植物细胞工程
（二）植物体细胞杂交技术
1、过程
植物细胞A
去壁
植物细胞的融合
方法？
融合 完成 的 标志
植物组织培养
原生质体A 原生质体B
去壁
人 工 诱 导
融合的 原生质 体AB
杂种 细胞 脱 再 AB 分
生 出 细 胞 壁
化
愈 伤 组 织
再 分 化
杂 种 植 株
植物细胞B
促进融合 的方法？
（二）植物体细胞杂交技术
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。
3、成果和未解决的问题
成果：克服不同生物远缘杂交的障碍， 出现自然界没有的新品种。 未解决的问题：未能让杂种பைடு நூலகம்物按照人们 的需要表现出亲代的优良。
白菜
甘蓝 白菜－甘蓝
二、植物细胞工程的应用
微型繁殖 植物繁殖的新途径 作物脱毒 人工种子 作物新品种的培育 单倍体育种 突变体的利用
2.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒， 灭菌，并且要求无菌操作？
根据上述过程，请同学们讨论归纳出组 织培养的概念。
2、概念： 植物组织培养就是在无菌和人工控制 条件下，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、丛芽， 最终形成完整的植株。
细胞产物的工厂化生产
（一）植物繁殖的新途径
１、微型繁殖技术 （快速繁殖技术） 概念: 优点: 成就:
兰花、生菜、杨树以及无籽西瓜的试管 苗，都已形成一定规模的产业化生产。 快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。 1）保持优良品种的遗传特性 2）高效快速地实现种苗的大量繁殖
（一）植物繁殖的新途径
后代都是纯合子，明显缩短育种年限。 成就： 1号烟草品种、中花8号、11号水稻。
（二）作物新品种的培育
2、突变体的利用 产生：
植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处 于不断的分生状态，易受到培养条件和外界 压力的影响而产生突变
利用：
筛选对人们有利突变体,进而培育新品种
成就：
已筛选到抗病、抗盐、含高蛋白及高产的 突变体，如抗烟草花叶病毒的甘蔗。
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。 4、生物体所有细胞全能性都一致吗？
受精卵>生殖细胞>体细胞;植物细胞>动物细胞
利用菊花花瓣培养的菊花
为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？
为什么植物的花瓣在植物体内没有能发育成完整 的植株呢？