2.1细胞工程课件

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。
出现自然界没有的新品种。
未解决问题：尚未让杂种植物按照人们的需要 表现出亲代的优良性状
白菜
甘蓝 白菜－甘蓝
1.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？ 马铃薯—番茄没有像人们预想的那样地上长番 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， 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，杂交植株不能地上长番茄、地下结马 铃薯就是很自然的了。
应用的原理和方法 概念 研究的水平
细胞生物学和 分子Байду номын сангаас物学
细胞整体水平或细胞器水平
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 理论基础
细 胞 工 程 分类
研究的目的
植物细胞工程
细胞的全能性
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
离心 物理方法 振动 人工诱 电刺激 导方法 化学方法： 聚乙二醇
原生质体A
原生质体B 原生质体融合 正在融合的 原生质体 再生出细胞壁 细胞分裂
杂种细胞
愈伤组织
杂种植株
养培 织 组 物 植
A
A
B
B
A
B
杂种细胞AA
杂种细胞BB
杂种细胞AB
4、成果和尚未解决的问题：
成 果：克服不同生物远缘杂交的障碍，
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
一、植物组织培养
植物组织培养（实现全能性必要条件）：
• 离体状态
• 有一定营养物质、激素和其他外界条件（如
无菌、pH等） 关键词： 外植体、脱分化、再分化、愈伤组织
植物组织培养
外植体：
从活植物体上切下进行培养的 那部分组织或器官
（条件一：离体）
外植体：
1）外植体灭菌消毒（根尖、茎、芽、嫩叶、 种子、花粉等） 2）用消毒过的器械将外植体置于培养皿上
愈伤组织的形成
愈伤组织：
在人工培养基 上由外植体长 出来的一团无 序生长的薄壁 细胞（细胞排 列疏松、无规 则、高度液泡 化的无定形的 薄壁细胞）。
愈伤组织的形成
接种
植物组织培养（试管苗的形成）
培养室
试管苗大规模培养
移栽
经过炼 苗的小 苗，可 以和一 般植物 一样进 行大规 模栽培
植物组织培养
植物组织培养的发展简史
• 1958年Steward和Reinert用胡萝卜根的愈伤 组织诱导成了体细胞胚，并进而获得了完整 植株。
• 科学研究表明，处于离体状态的植物活细胞， 在一定的营养物质、激素和其他外界条件的 作用下，就可能表现出全能性，发育成完整 的植株。人工条件下实现的这一过程，就是 植物组织培养。
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，从理论上讲，生物 体的每一个活细胞都应该具有全能性。 3、差异: ⑴受精卵的全能性最高 ⑵受精卵分化后的细胞中，体细胞的全 能性比生殖细胞的低。
4、大小：受精卵＞生殖细胞＞体细胞
植物细胞＞动物细胞
5、潜在全能性的原因: 基因的选择性表达
思考讨论：为什么体内细胞没有表现出 全能性，而是分化成为不同的组织、器官？
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
已分化的细胞，在一定的条件下，重 新回复到原始的未分化状态，也就是由高 度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤 组织的过程，称为植物细胞的脱分化。 脱分化产生的愈伤组织继续培养又可 以重新分化成根或芽等器官，这一过程称 为植物细胞的再分化。
4.在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分 化为不同的组织、器官，是因为： A.细胞丧失了全能性 B.基因的表达有选择性 C.不同的细胞内基因不完全相同 D.在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了 变化
5.植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及
诱导的植物激素分别是
①细胞的全能性
②离体植物器官，组织或细胞
D.花粉培育成单倍体是细胞全能性的体现
2.植物细胞表现出全能性的必要条件是 A.给予适宜的营养和外界条件 B.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件 C.导入其他植物细胞的基因 D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内
3.在生物体的所有细胞中，全能性最高的是
A．卵细胞 B 植物花粉 C．体细胞 D.受精卵
离体的植物器官、组织或细胞
外植体
过程
脱分化 愈伤组织 再分化 根、芽
植物激素： 细胞分裂素、生长素
植物组织培养条件：
含有全部营养成分的 培养基、一定的温度、空 气、无菌环境、适合的PH、 适时光照等。
植物体
请同学们讨论如何实现?
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。
2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物──眼虫，说明植物的细 胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细 胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。
1.对细胞全能性的表述正确的是
A.非离体植物细胞能够表现出全能性
B.动物细胞融合标志着动物细胞全能性的实现
C.单克隆抗体的制备原理依据是细胞的全能性
10.植物体细胞杂交的目的是 A.用酶解法去掉细胞壁分离出有活力的原生质体 B.以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合 C.用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种 植株 D.通过以上三者来完成 11.在细胞工程 ― 原生质体融合育种技术中，、 其技术的重要一环是将营养细胞的细胞壁除心去， 通常是采用纤维素酶的酶解破壁法处理。如将去掉 了细胞壁的成熟植物细胞置于清水中，细胞最终将 A.皱缩 B.胀破 C.呈球形 D.保持原状
3）切取所需的外植体
4）将外植体接种于培养容器的培养基上
整个试验在超净工作台上进行，保持无菌！ 外植体经过一段时间在培养基上生长后，会 形成愈伤组织
切取
接种
植物组织培养
• 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
基因在特定空间和时间条件下选择性表达的
结果。在个体发育的不同时期，生物体不同部位
的细胞表达的基因是不同的，合成的蛋白质也不
一样，从而形成了不同的组织和器官。
Schwann在1839 年明确的指出：“如果具有 与有机体内一样的条件时，每个细胞应该可以独 立生活和发展”。 德国著名植物学家G.Haberlandt在细胞学说 的基础上于1902年提出了细胞全能性学说。他认 为，高等植物的组织、器官可以不断分割，直到 单个细胞。如果每个细胞都有植物个体一样的性 质和能力，那么，可以通过植物细胞培养使单个 细胞发育成为一个新个体。
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？包括哪两 大领域？
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。
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
1、定义：
用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂 种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。 2、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。
3、过程
植物细胞A 植物细胞B
植 物 细 胞 融 合
去细胞壁
酶解法
纤维素酶
果胶酶
③根，芽④生长素和细胞分裂素 ⑤生长素和乙烯 ⑥愈伤组织⑦再分化 ⑧脱分化 ⑨植物体 A．①②⑧⑥⑦③⑨和④ B．①②⑦⑥⑧③⑨和⑤ C．①⑥②⑨⑧③⑦和⑤ D．①②⑨⑧⑥⑦③和④
6.植物组织培养可以形成愈伤组织，下列有关愈 伤组织的叙述错误的是 A.愈伤组织是离体细胞经过脱分化形成的 B.形成愈伤组织的培养基不需含有机分子 C.愈伤组织可以形成具有生根能力的胚状结构 D.愈伤组织细胞的线粒体和核糖体可能发生碱基 互补配对 7.能刺激愈伤组织形成的诱导剂是 A.细胞分裂素和生长素 C.生长素和赤霉素 B.赤霉素 D.细胞分裂素和乙烯
返 回
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
2.1.1 植物细胞工程的基本技术
所采用技术 植物细胞的全能性 植 的理论基础
物 细 胞 工 植物组织培养 通常采用的 程 技术手段 植物体细胞杂交
细胞的全能性
1、定义: 生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个
体的潜能的特性。
2、原理: 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特
植物组织培养的发展简史
• ① 探索阶段（19世纪初－30年代中） 德国植物生理学家HaHerlandt首次进行了植物细胞培养 实验 ② 奠基阶段（30－50年代） 1934年，White培养番茄离体根尖成功 1939年，Gautheret连续培养胡萝卜根形成层首次成功 White:烟草种间杂种的瘤组织进行组培 Nobecourt：胡萝卜进行组培 以上三人是植物组织培养的奠基人 • ③ 迅速发展阶段（60年代后） • 原生质体，花药，快繁技术迅速发展