21植物细胞工程
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211植物细胞工程
杂种细胞
脱分化
愈伤组织
再分化
杂种植株
（二）植物体细胞杂交技术
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。
2、过程
3、意义
克服不同生物远缘杂交的障碍， 出现自然界没有的新品种。
3、优势和未解决的问题
优势（与有性杂交方法比较） ：打破了不同种生 物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于 杂交的亲本组合范围。
细胞工程与基因工程相比：
前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术, 后者是分子水平上的生物技术。
思考:
克隆多莉羊技术是 细胞 水平上的技术， 培育抗虫棉是 分子 水平上的技术。
专题复习
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。
应用的原理和方法
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
研究的目的
按照人们的意愿来改
胞
变细胞内的遗传物质
④”
（1） ①表示离体的植物组织器官、组织或细胞 ， 被培养成为④的根本原因是
植物细胞具有全能性
（2） ②表示 愈伤组织 ，其细胞特点
是具有分生能力的薄壁细胞。
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。
Ａ．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完 整个体，因此全能性最高
Ｂ．生物体内细胞由于分化全能性不能表达 Ｃ．体细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能
脱分化
愈伤组织
再分化
杂种植株
（二）植物体细胞杂交技术
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。
2、过程
3、意义
克服不同生物远缘杂交的障碍， 出现自然界没有的新品种。
3、优势和未解决的问题
优势（与有性杂交方法比较） ：打破了不同种生 物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于 杂交的亲本组合范围。
细胞工程与基因工程相比：
前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术, 后者是分子水平上的生物技术。
思考:
克隆多莉羊技术是 细胞 水平上的技术， 培育抗虫棉是 分子 水平上的技术。
专题复习
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。
应用的原理和方法
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
研究的目的
按照人们的意愿来改
胞
变细胞内的遗传物质
④”
（1） ①表示离体的植物组织器官、组织或细胞 ， 被培养成为④的根本原因是
植物细胞具有全能性
（2） ②表示 愈伤组织 ，其细胞特点
是具有分生能力的薄壁细胞。
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。
Ａ．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完 整个体，因此全能性最高
Ｂ．生物体内细胞由于分化全能性不能表达 Ｃ．体细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能
21植物细胞工程
➢50mL锥形瓶或大试管、烧杯、酒精灯、恒温 箱、超净工作台（或接种箱）、高压灭菌锅、 滤纸、标签、消毒用酒精棉球、培养皿、解 剖刀、镊子
27
大侠
方法步骤
➢将胡萝卜用自来水充分洗净，削去外皮，并 切成段（约10cm）。用酒精棉球擦手消毒。
离体细胞 或组织
营养物质 激素 其他外界条件
植株
7
大侠
二、植物组织培养
离体的植物器官 脱分化 组织或细胞 基础培养基
愈伤组织 再分化
分化培养基
胚状体或丛芽
植物体
8
大侠
培养基
➢固体培养 加琼脂
➢液体培养
➢成分 无机营养物、碳源（蔗糖）、维生素、生 长调节物质、有机附加物
9
大侠
➢外植体：用于离体培养的植物器官或组织片 段
➢受精卵的全能性最高。 ➢卵细胞具有较高的潜在的全能性。
卵细胞→孤雌生殖（雄蜂、雄蚁） ➢体细胞的全能性比生殖细胞低得多
5
大侠
➢细胞脱分化
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细胞的 过程。
6
大侠
细胞的分化
➢在特定时间和空间条件下，细胞中的基因会 有选择地表达出各种蛋白质，从而构成生物 体的不同组织和器官。
➢愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞， 在培养了一段时间以后，会通过细胞分裂，形 成一团细胞而形成的组织叫愈伤组织；
愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一 种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞
10
大侠
愈伤组织
➢排列疏松、无规则，高度液泡化的呈无定形 状态的薄璧细胞。
➢脱分化dedifferentiation 离体的植物器官、组织或细胞→愈伤组织
27
大侠
方法步骤
➢将胡萝卜用自来水充分洗净，削去外皮，并 切成段（约10cm）。用酒精棉球擦手消毒。
离体细胞 或组织
营养物质 激素 其他外界条件
植株
7
大侠
二、植物组织培养
离体的植物器官 脱分化 组织或细胞 基础培养基
愈伤组织 再分化
分化培养基
胚状体或丛芽
植物体
8
大侠
培养基
➢固体培养 加琼脂
➢液体培养
➢成分 无机营养物、碳源（蔗糖）、维生素、生 长调节物质、有机附加物
9
大侠
➢外植体：用于离体培养的植物器官或组织片 段
➢受精卵的全能性最高。 ➢卵细胞具有较高的潜在的全能性。
卵细胞→孤雌生殖（雄蜂、雄蚁） ➢体细胞的全能性比生殖细胞低得多
5
大侠
➢细胞脱分化
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细胞的 过程。
6
大侠
细胞的分化
➢在特定时间和空间条件下，细胞中的基因会 有选择地表达出各种蛋白质，从而构成生物 体的不同组织和器官。
➢愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞， 在培养了一段时间以后，会通过细胞分裂，形 成一团细胞而形成的组织叫愈伤组织；
愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一 种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞
10
大侠
愈伤组织
➢排列疏松、无规则，高度液泡化的呈无定形 状态的薄璧细胞。
➢脱分化dedifferentiation 离体的植物器官、组织或细胞→愈伤组织
植物细胞工程(中国药科大学生物工程所有课件)
物的规模化生产。
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
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
2.1植物细胞工程 PPT课件
12.(多选)有关原生质体的下列叙述中，正确的是 A.组成原生质体的主要生命物质是蛋白质和核酸 B.原生质体包括细胞膜、液泡膜及两者之间的原 生质
C.被脱掉细胞壁的植物裸露细胞是原生质体
D.原生质体只能用于植物细胞工程
13.2006年普通高等学校招生全国统一考试理科
综合能力测试（北京卷）以下不能说明细胞全 能性的实验是 A.胡萝卜韧皮部细胞培育出植株 B.紫色糯性王米种子培育出植株 C.转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株 D.番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株
1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？ 离体 （外植体） （无机物、有机物） （生长素、细胞分裂素等）
营养物质 激素
其他外界条件 （温度、无菌、光照等）
植物组织培养 ——培养基
• 定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生 长的基质 • 矿质元素：大量元素及微量元素 • 有机营养成分 ① 含N物质：包括维生素和某些有机添加物 ② 碳源：蔗糖 ③ 琼脂：起支持作用 ④ 植物激素：生长素、细胞分裂素等
8.将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条
件中不需要的是
A、具有完整细胞核的细胞
B、一定的营养物质和植物激素
C、离体状态
D、导入指定基因
9.（多选）植物体细胞的组织培养常被用于保
留杂种优势。因为植物组织培养的过程
A.不可能发生基因突变 B.生殖方式属于无性生殖 C.子代不发生性状分离 D.体细胞内不存在等位基因
植物体细胞杂交过程
植物细胞的融合 植物细胞A
①去 壁 方法？
植物组织培养
原生质体A 原生质体B
①去 壁 ② 人 工 诱 导
融合的 原生质 体AB
植物细胞B
诱导融合 的方法？
植物细胞工程
• 技术： • 组织培养取得单倍体 • 秋水素处理单倍体旳幼苗，使染色体加倍
• 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？
• 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？
植物细胞工程(公开课课件)
基因编辑技术
如CRISPR-Cas9系统，可 以对植物基因进行精确的 敲除或修改。
植物基因转移的方法
农杆菌转化法
利用农杆菌将重组质粒导入到植 物细胞中。
基因枪法
通过物理手段将重组质粒直接导入 到植物细胞中。
微注射法
通过显微操作将重组质粒注入到植 物细胞中。
植物基因工程的应用实例抗源自、抗病转基因植物利用基因转移技术，研究基因 功能、表达调控机制等，为作
物改良提供理论依据。
02
植物细胞培养技术
植物细胞培养的基本原理
细胞全能性
激素与生长调节
植物细胞具有全能性，即每个细胞都 含有该物种的全套遗传信息，在适宜 条件下可以发育成完整的个体。
植物细胞培养过程中需要添加适当的 激素和生长调节剂，以促进细胞的生 长和分化。
培养基制备
根据需要选择适宜的培养基配 方，并按照比例配制。
培养条件控制
保持适宜的温度、光照、湿度 等培养条件，以满足细胞的生 长和分化需求。
植物细胞培养的应用实例
快速繁殖
利用植物细胞培养技术可以快速繁殖珍稀、 濒危植物或具有重要经济价值的植物。
基因工程
通过植物细胞培养技术，可以将外源基因导 入植物细胞，实现基因工程的操作。
植物细胞工程的基因编辑技术
总结词
基因编辑技术是植物细胞工程中的一种 重要工具，可以对植物细胞的基因进行 精确的编辑和修饰。
VS
详细描述
基因编辑技术包括CRISPR-Cas9系统、 ZFNs和TALENs等，它们能够实现对植物 细胞基因的敲除、插入、点突变等操作。 通过基因编辑技术，可以改良植物的性状 、提高抗逆性、增加产量等。此外，基因 编辑技术还可以用于研究植物生长发育的 分子机制，深入了解植物细胞工程的原理 和应用。
2-1植物细胞工程
资料1 细胞分裂素/生长素基本相等时： 维持愈伤组织的生长 生长素/细胞分裂素比例低时： 诱导芽的形成 生长素/细胞分裂素比例高时： 诱导根的形成 资料2 使用顺序 实验结果 先使用生长素，后使用 细胞分裂素 先使用细胞分裂素，后 使用生长素 同时使用 有利于细胞分裂但不分 化 细胞分裂也分化 分化频率加快
后代稳定遗传,都是纯合体;
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.
2.下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答：
⑴步骤①是去掉 常用的方法是
2.作物脱毒 (1)材料:无病毒的茎尖 (2)脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得
3.神奇的人工种子
(1)特点:
后代无形状分离
不受气候,季节和地域限制 (2)技术:植物组织培养. (3)结构:人工薄膜胚状体或不定芽或顶芽或腋芽.
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
(2)优点:
植物细胞工程
动物细胞工程
主 要 技 术
植物 细胞 工程 技术 动物 细胞 工程 技术
植物体细胞杂交 植物组织培养 动物细胞融合 动物细胞培养 单克隆抗体技术
核移植
胚胎移植
1958年，美国科学家斯图尔德（F.C.Steward）将 胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培养获得了完整的 胡萝卜新植株。
植物组织培养技术
较困难。
3.次氯酸钠、无菌水、高压灭菌锅、超净工作台、消毒用棉球都
意味组织培养过程全程灭菌，为什么要强调所用器械的灭菌和 实验人员的无菌操作？ 培养基一旦被污染，迅速培养的杂菌不但和培养物争夺营 养，而且这些杂菌生长过程中产生大量对培养物有害的物 质，导致培养物迅速死亡。
高中生物211植物细胞工程的基本技术课件新人教版选修
培养条件控制
将细胞或组织接种在培养基上， 并控制温度、湿度、光照、气体 等环境条件，以促进细胞的生长 和发育。
细胞或组织的增殖与分化
在适宜的条件下，细胞或组织会 进行增殖和分化，形成完整的植 株。
准备培养基
选择适合植物细胞生长的培养基 ，并进行灭菌处理。
移栽与种植
将培养出的植株移栽到土壤中进 行种植，并进行后续的养护和管 理。
03
0的基
因。
载体的构建
将目的基因插入到质粒或病毒 载体中，构建成基因表达载体
。
转化
将基因表达载体导入植物细胞 或组织中，实现目的基因的整
合。
筛选与鉴定
通过分子生物学手段对转基因 植株进行筛选与鉴定，确保目
的基因的表达。
植物基因工程的应用
植物细胞工程是植物生物技术的一个 重要分支，是当前国际生物技术领域 的前沿和热点。
植物细胞工程的应用
植物新品种的培育
通过植物细胞工程技术，可以快速、高效地培育出抗逆性强、产 量高、品质优良的植物新品种，提高农业生产效益。
植物种质资源的保存与利用
植物细胞工程可以实现种质资源的长期保存，同时也可以通过遗传 转化等技术对种质资源进行改良和利用。
20世纪80年代
植物基因工程技术的建立和发 展，为植物细胞工程提供了新 的手段和工具。
21世纪初
植物细胞工程在农业生产、生 物医药等领域得到广泛应用， 成为现代生物技术的重要分支
之一。
02
植物细胞培养技术
植物细胞培养的基本概念
植物细胞培养是将植物的活细胞 或组织在无菌条件下进行离体培 养，使其能够继续生长和发育的
技术。
植物细胞培养技术可以用于研究 植物生理、病理、遗传和发育等 方面，也可以用于生产有用化合
《植物细胞工程》课件
植物组织培养技术利用这一原理，通过将植物组织或细胞置于适宜的人工培养基 上，在适宜的环境条件下进行离体培养，使其生长、分化并形成完整的植株。
植物组织培养的步骤
无菌操作
外植体的选择与处理
选择健康、无病虫害的植物组织 或器官作为外植体，并进行消毒 处理。
在无菌条件下将外植体接种到培 养基上。
培养条件控制
植物细胞培养技术需要掌握植物生理 学、生物化学、遗传学等多学科知识 ，同时还需要具备无菌操作、细胞培 养、显微观察等实验技能。
植物细胞培养的步骤
准备培养基
根据培养目的选择适宜的培养基配方，并进 行灭菌处理。
植物材料的准备
选择适宜的植物组织或器官，进行表面消毒后 ，切成适宜的大小。
细胞分散
采用酶解法或机械法将植物组织或细胞分散成单 个细胞。
《植物细胞工程》PPT 课件
目录
• 植物细胞工程简介 • 植物细胞培养技术 • 植物组织培养技术 • 植物基因工程 • 植物细胞工程的前景与挑战
植物细胞工程简介
01
植物细胞工程的定义
植物细胞工程
指利用植物细胞的全能性，通过 培养、融合、转化以及基因操作 等手段，实现对植物细胞进行繁 殖、品种改良和遗传转化的技术 。
植物细胞工程面临的挑战
技术瓶颈
目前植物细胞培养技术尚不成熟，难以实现大规模、 高效的生产。
法规和伦理问题
基因编辑技术可能引发伦理和法规问题，需要制定相 应的规范和标准。
成本和市场需求
植物细胞工程产品的成本较高，市场接受度有待提高 。
对植物细胞工程的展望与建议
加强基础研究
加大对植物细胞工程的基础研究投入，突破技 术瓶颈。
1902年
德国科学家哈伯兰特提出植物 细胞具有全能性的观点。
植物组织培养的步骤
无菌操作
外植体的选择与处理
选择健康、无病虫害的植物组织 或器官作为外植体，并进行消毒 处理。
在无菌条件下将外植体接种到培 养基上。
培养条件控制
植物细胞培养技术需要掌握植物生理 学、生物化学、遗传学等多学科知识 ，同时还需要具备无菌操作、细胞培 养、显微观察等实验技能。
植物细胞培养的步骤
准备培养基
根据培养目的选择适宜的培养基配方，并进 行灭菌处理。
植物材料的准备
选择适宜的植物组织或器官，进行表面消毒后 ，切成适宜的大小。
细胞分散
采用酶解法或机械法将植物组织或细胞分散成单 个细胞。
《植物细胞工程》PPT 课件
目录
• 植物细胞工程简介 • 植物细胞培养技术 • 植物组织培养技术 • 植物基因工程 • 植物细胞工程的前景与挑战
植物细胞工程简介
01
植物细胞工程的定义
植物细胞工程
指利用植物细胞的全能性，通过 培养、融合、转化以及基因操作 等手段，实现对植物细胞进行繁 殖、品种改良和遗传转化的技术 。
植物细胞工程面临的挑战
技术瓶颈
目前植物细胞培养技术尚不成熟，难以实现大规模、 高效的生产。
法规和伦理问题
基因编辑技术可能引发伦理和法规问题，需要制定相 应的规范和标准。
成本和市场需求
植物细胞工程产品的成本较高，市场接受度有待提高 。
对植物细胞工程的展望与建议
加强基础研究
加大对植物细胞工程的基础研究投入，突破技 术瓶颈。
1902年
德国科学家哈伯兰特提出植物 细胞具有全能性的观点。
2.1植物细胞工程
1997年2月 英国 罗斯林研究所科学 家培育成功的克隆 羊“多利”。
什么是克隆？
• 无性生殖： 母体
生物的生殖
• 有性生殖：
母体
父体
雌配子
雄配子
（卵细胞） （精子）
新个体
受精卵 （合子）
特点意义：遗传物质均来
自母体，保持亲本性状；
新个体
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
快速繁殖。
特点意义：综合了双亲
的遗传物质，具有更大
的变异性和生活力。
2.培育脱毒作物 (1)材料:无病毒的茎尖 (2)脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得
3.人 工 种 子
3.人工种子
离体的植物器官、组织或细胞 （外植体）
脱分化（去分化）
愈伤组织
再分化
再分化
根、芽 等器官
植物体
胚状体
人造胚乳和种皮
发育
人工 种子
作物新品种的培育
1.单倍体育种 2.突变体的利用
细胞产物的工厂化生产
过 程
植 物 细 胞 融 合
植物细胞A 植物细胞B
原生质体A
去细胞壁
原生质体融合
方法？
原生质体 B
正在融合的 原生质体
再生出细胞壁
促进融合 的方法？
杂种细胞
脱分化 再分化
杂种植物
融合完 成的
植物组织培养
标志
原理：细胞膜的流动性，植物细胞的全能性 去壁的常用方法： 酶解法（纤维素酶、果胶酶等） 原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等
动物细胞工程
植物组织培养
植物体细胞杂交
一 植物细胞工程
2020/3/1
8
一、植物组织培养
1. 概念 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。
什么是克隆？
• 无性生殖： 母体
生物的生殖
• 有性生殖：
母体
父体
雌配子
雄配子
（卵细胞） （精子）
新个体
受精卵 （合子）
特点意义：遗传物质均来
自母体，保持亲本性状；
新个体
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
快速繁殖。
特点意义：综合了双亲
的遗传物质，具有更大
的变异性和生活力。
2.培育脱毒作物 (1)材料:无病毒的茎尖 (2)脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得
3.人 工 种 子
3.人工种子
离体的植物器官、组织或细胞 （外植体）
脱分化（去分化）
愈伤组织
再分化
再分化
根、芽 等器官
植物体
胚状体
人造胚乳和种皮
发育
人工 种子
作物新品种的培育
1.单倍体育种 2.突变体的利用
细胞产物的工厂化生产
过 程
植 物 细 胞 融 合
植物细胞A 植物细胞B
原生质体A
去细胞壁
原生质体融合
方法？
原生质体 B
正在融合的 原生质体
再生出细胞壁
促进融合 的方法？
杂种细胞
脱分化 再分化
杂种植物
融合完 成的
植物组织培养
标志
原理：细胞膜的流动性，植物细胞的全能性 去壁的常用方法： 酶解法（纤维素酶、果胶酶等） 原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等
动物细胞工程
植物组织培养
植物体细胞杂交
一 植物细胞工程
2020/3/1
8
一、植物组织培养
1. 概念 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。
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受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉， 如水稻、小麦、棉花、马铃薯、油菜、大蒜、 苹果、枣、唐菖蒲、兰花等。而且没有有效的 防治办法，只能拔除病株，造成很大的经济损 失。
病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼 嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几 乎不含病毒。
资料3 兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。 兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的 常规繁殖中，遇到的 难题是：用分根法繁 殖速度缓慢，不利于 新品种的推广;用种子 繁殖又很困难，因为 兰花的种子十分微小， 胚很纤弱，种子几乎 没有储藏营养物质， 在发芽过程中很容易夭折。
二 作物新品种的培育
（一）单倍体育种
1.单倍体定义： 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。
2.单倍体形成： 由配子不经过受精作用而直接发育成的个体。 例：蜜蜂中的雄蜂
3.单倍体植株的特点： 长得弱小，而且高度不育。
二 作物新品种的培育
（一）单倍体育种 4. 设计出通过植物花药组织培养生成正常植株 的实验流程。
细胞全能性大小的比较： （未讲受）精卵＞生殖细胞 ＞体细胞
植物细胞＞动物细胞
植物组织培养技术
1、过程
离体器官 脱分化 组织细胞
愈伤组织
再分化
胚状体
、从芽
植物体
脱分化：已经高度分化的植物细胞经诱导后逐渐失 去原来的结构和功能，转变成未分化细胞 的过程，即形成愈伤组织。
再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又 重新分化成根或芽等器官。
•
相信相信得力量。20.12.222020年12月 22日星 期二12时38分 52秒20.12.22
谢谢大家！
•
生活中的辛苦阻挠不了我对生活的热 爱。20.12.2220.12.22Tuesday, December 22, 2020
•
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。12:38:5212:38:5212:3812/22/2020 12:38:52 PM
多完整的植株，这些植株的特点是（ A）
A．彼此性状相似 B．变异频率较高
C．单倍体
D．都是纯合子
3．用植物组织培养技术，可以培养或生产( D )
A．食品添加剂
B．无病毒植物
C. 人工种子
D．前三项都是
4．下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的
是（ B ）
A．花药离体培养得到单倍体植株
B．秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株
专题2 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。
根据操作对象不同，可分为植物细胞工程和动 物细胞工程两大领域。
植物细胞工程
天 使 花 房
植物组织培养技术
1958年美国科学家斯图尔德利用胡萝卜韧皮部的 细胞进行细胞培养
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.细胞产物种类： 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.成就：
课堂演练
1、植物的微型繁殖技术是指（ C ）
A．植物体细胞杂交技术 B．嫁接
C．营养繁殖
D．植物组织培养
2、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出 来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许
思考 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
一、植物繁殖的新途径
（三）神奇的人工种子 讨论 P40 1）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。
2）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。
1、过程
离体器官 脱分化 组织细胞
愈伤组织
再分化：已经高度分化的植物细胞经诱导后逐渐失 去原来的结构和功能，转变成未分化细胞 的过程，即形成愈伤组织。
再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又 重新分化成根或芽等器官。
一、植物繁殖的新途径
（二）作物脱毒
1.原因: 长期进行无性繁殖的作物，易积累感染
花药 接种 花粉细胞培养 脱分化 愈伤组织
再分化
正常植株
染色体加倍
单倍体 植株
移栽
根、芽
二 作物新品种的培育
（一）单倍体育种 5.优点：
后代都是纯合子，明显缩短育种年限 6.成就
二 作物新品种的培育
（二）突变体的利用 1.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。
•
做一枚螺丝钉，那里需要那里上。20. 12.2212 :38:521 2:38De c-2022 -Dec-2 0
•
日复一日的努力只为成就美好的明天 。12:38:5212:38:5212:38Tues day, December 22, 2020
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安全放在第一位，防微杜渐。20.12.2220.12.2212:38:5212:38:52December 22, 2020
胡萝卜横切面示意图
皮层 韧皮层 形成层 木质层 取样部位
胡萝卜的组织培养
消毒
取材
接种
移栽大田，培养 成正常植株
试管苗的形成
愈伤组织的形成
细胞的全能性
(理论基础)
定义：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。
原因：生物体的每一个细胞都含有该物种所特 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 。
•
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年12月22日星期 二下午12时38分52秒12:38:5220.12.22
•
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年12月 下午12时38分20.12.2212:38D ecember 22, 2020
•
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年12月22日星期 二12时38分52秒12:38:5222 December 2020
（3）用植物组织培养法培养杂种细胞为杂种植株。
植物体细胞杂交是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。
植物体细胞杂交技术
植物细胞A
植物细胞B
去 壁
酶解法
原生质体A
原生质体B
诱导
融 合
融合原生质体
生壁
植
杂种细胞
物
脱分化
组 织
愈伤组织
培
再分化
养
杂种植物
虽然科学家历尽艰辛，实现了马铃薯和番茄两个物种之 间的杂交，可惜这株超级杂种植物既不结番茄，也不长马铃 薯。这是为什么呢？
2、条件
离体、提供营养的培养基、激素及其他适宜 条件（温度、O2、pH、无菌、光照）。
3、概念
植物组织培养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。
菊花体细胞胚胎发生及植株再生
矮牵牛茎尖离体培养培养
•
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。下 午12时38分52秒下午12时38分12:38:5220.12.22
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专注今天，好好努力，剩下的交给时 间。20.12.2220.12.2212:3812:38:5212:38:52Dec-20
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牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年12月22日 星期二12时38分52秒 Tuesday, December 22, 2020
C．人工种子的培育
D．“番茄——马铃薯”杂种植株的培育过程
5、马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植 的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为 此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。
获得无病毒幼苗的最佳办法是（ C ）
A．选择优良品种进行杂交
B．进行远缘植物体细胞杂交
C．利有芽尖进行组织培养
D．人工诱导基因突变
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.12.2220.12.22Tuesday, December 22, 2020
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。12:38:5212:38:5212:3812/22/2020 12:38:52 PM
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安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.12.2212:38:5212:38Dec-2022-Dec-20
牡丹成熟胚的离体培养与快速繁殖
微型月季茎段离体培养
大蒜根尖培养及植株再生
过程
植物体细胞杂交技术
原生质体A
A 去掉 细胞壁
原生质体融合 融合杂的种原细生胞质体
B
原生质体B
杂种植株
愈伤组织
涉及的方法
（1）酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。
植物细胞 纤维素酶、果胶酶 原生质体
（2）人工诱导两种植物的原生质体融合成杂种细胞。 物理法： 离心、振动、电刺激 化学法：聚乙二醇（PEG）处理
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加强自身建设，增强个人的休养。2020年12月22日 下午12时38分20.12.2220.12.22
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精益求精，追求卓越，因为相信而伟 大。2020年12月22日 星期二 下午12时38分52秒12:38:5220.12.22
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让自己更加强大，更加专业，这才能 让自己 更好。2020年12月下 午12时38分20.12.2212:38Dec ember 22, 2020
病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼 嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几 乎不含病毒。
资料3 兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。 兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的 常规繁殖中，遇到的 难题是：用分根法繁 殖速度缓慢，不利于 新品种的推广;用种子 繁殖又很困难，因为 兰花的种子十分微小， 胚很纤弱，种子几乎 没有储藏营养物质， 在发芽过程中很容易夭折。
二 作物新品种的培育
（一）单倍体育种
1.单倍体定义： 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。
2.单倍体形成： 由配子不经过受精作用而直接发育成的个体。 例：蜜蜂中的雄蜂
3.单倍体植株的特点： 长得弱小，而且高度不育。
二 作物新品种的培育
（一）单倍体育种 4. 设计出通过植物花药组织培养生成正常植株 的实验流程。
细胞全能性大小的比较： （未讲受）精卵＞生殖细胞 ＞体细胞
植物细胞＞动物细胞
植物组织培养技术
1、过程
离体器官 脱分化 组织细胞
愈伤组织
再分化
胚状体
、从芽
植物体
脱分化：已经高度分化的植物细胞经诱导后逐渐失 去原来的结构和功能，转变成未分化细胞 的过程，即形成愈伤组织。
再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又 重新分化成根或芽等器官。
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多完整的植株，这些植株的特点是（ A）
A．彼此性状相似 B．变异频率较高
C．单倍体
D．都是纯合子
3．用植物组织培养技术，可以培养或生产( D )
A．食品添加剂
B．无病毒植物
C. 人工种子
D．前三项都是
4．下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的
是（ B ）
A．花药离体培养得到单倍体植株
B．秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株
专题2 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。
根据操作对象不同，可分为植物细胞工程和动 物细胞工程两大领域。
植物细胞工程
天 使 花 房
植物组织培养技术
1958年美国科学家斯图尔德利用胡萝卜韧皮部的 细胞进行细胞培养
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.细胞产物种类： 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.成就：
课堂演练
1、植物的微型繁殖技术是指（ C ）
A．植物体细胞杂交技术 B．嫁接
C．营养繁殖
D．植物组织培养
2、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出 来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许
思考 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
一、植物繁殖的新途径
（三）神奇的人工种子 讨论 P40 1）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。
2）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。
1、过程
离体器官 脱分化 组织细胞
愈伤组织
再分化：已经高度分化的植物细胞经诱导后逐渐失 去原来的结构和功能，转变成未分化细胞 的过程，即形成愈伤组织。
再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又 重新分化成根或芽等器官。
一、植物繁殖的新途径
（二）作物脱毒
1.原因: 长期进行无性繁殖的作物，易积累感染
花药 接种 花粉细胞培养 脱分化 愈伤组织
再分化
正常植株
染色体加倍
单倍体 植株
移栽
根、芽
二 作物新品种的培育
（一）单倍体育种 5.优点：
后代都是纯合子，明显缩短育种年限 6.成就
二 作物新品种的培育
（二）突变体的利用 1.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。
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日复一日的努力只为成就美好的明天 。12:38:5212:38:5212:38Tues day, December 22, 2020
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安全放在第一位，防微杜渐。20.12.2220.12.2212:38:5212:38:52December 22, 2020
胡萝卜横切面示意图
皮层 韧皮层 形成层 木质层 取样部位
胡萝卜的组织培养
消毒
取材
接种
移栽大田，培养 成正常植株
试管苗的形成
愈伤组织的形成
细胞的全能性
(理论基础)
定义：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。
原因：生物体的每一个细胞都含有该物种所特 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 。
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追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年12月22日星期 二下午12时38分52秒12:38:5220.12.22
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严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年12月 下午12时38分20.12.2212:38D ecember 22, 2020
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作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年12月22日星期 二12时38分52秒12:38:5222 December 2020
（3）用植物组织培养法培养杂种细胞为杂种植株。
植物体细胞杂交是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。
植物体细胞杂交技术
植物细胞A
植物细胞B
去 壁
酶解法
原生质体A
原生质体B
诱导
融 合
融合原生质体
生壁
植
杂种细胞
物
脱分化
组 织
愈伤组织
培
再分化
养
杂种植物
虽然科学家历尽艰辛，实现了马铃薯和番茄两个物种之 间的杂交，可惜这株超级杂种植物既不结番茄，也不长马铃 薯。这是为什么呢？
2、条件
离体、提供营养的培养基、激素及其他适宜 条件（温度、O2、pH、无菌、光照）。
3、概念
植物组织培养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。
菊花体细胞胚胎发生及植株再生
矮牵牛茎尖离体培养培养
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专注今天，好好努力，剩下的交给时 间。20.12.2220.12.2212:3812:38:5212:38:52Dec-20
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牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年12月22日 星期二12时38分52秒 Tuesday, December 22, 2020
C．人工种子的培育
D．“番茄——马铃薯”杂种植株的培育过程
5、马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植 的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为 此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。
获得无病毒幼苗的最佳办法是（ C ）
A．选择优良品种进行杂交
B．进行远缘植物体细胞杂交
C．利有芽尖进行组织培养
D．人工诱导基因突变
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。12:38:5212:38:5212:3812/22/2020 12:38:52 PM
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安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.12.2212:38:5212:38Dec-2022-Dec-20
牡丹成熟胚的离体培养与快速繁殖
微型月季茎段离体培养
大蒜根尖培养及植株再生
过程
植物体细胞杂交技术
原生质体A
A 去掉 细胞壁
原生质体融合 融合杂的种原细生胞质体
B
原生质体B
杂种植株
愈伤组织
涉及的方法
（1）酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。
植物细胞 纤维素酶、果胶酶 原生质体
（2）人工诱导两种植物的原生质体融合成杂种细胞。 物理法： 离心、振动、电刺激 化学法：聚乙二醇（PEG）处理
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加强自身建设，增强个人的休养。2020年12月22日 下午12时38分20.12.2220.12.22
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精益求精，追求卓越，因为相信而伟 大。2020年12月22日 星期二 下午12时38分52秒12:38:5220.12.22
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