植物细胞工程常用的技术和理论基础

澳洲朱焦
租摆效果
澳洲朱焦穴盘苗
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。
细胞生物学和分
应用的原理和方法 子生物学
研究的水平 研究的目的
细胞整体水平 或细胞器水平
植物组织培养
• （二）、植物组织培养的条件 • 内因：离体细胞、组织或器官 • 外因：1）适宜的外界环境条件，例如无菌、
适宜的温度、湿度、光照等 • 2）培养基（一定的营养物质，激素）
植物组织培养
植物组织培养的培养基
无机营养成分：无机盐离子 有机营养成分：
① 含N物质：包括维生素和氨基酸 ② 碳源：2%—5%的蔗糖溶液，调节渗透压 ③ 琼脂：起支持作用 ④ 激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素 PH值：5.0－6.0
(2)脱分化培养愈伤组织时要避光(如果此时进 行光照，容易分化产生维管等组织，不利于 产生大量的愈伤组织)，但再分化过程要有光 照，这样有利于诱导形成叶绿素。
植物组织培养（试管苗的形成）
试管苗大规模培养
经过炼 苗的小 苗，可 以和一 般植物 一样进 行大规 模栽培
移栽
植物组织培养的概念：
• 在无菌和人工控制的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，给予一定的培养条件，诱导产生 愈伤组织和胚状体，最终形成完整的植株。
能力训练：
植物细胞工程 常用 的技术和理论基础
植物组织培养 植物体细胞杂交
• 植物细胞工程的理论基础是：植物细胞的 全能性。
• 全能性：是指具有某种生物全部遗传信息 的任何一个细胞，都具有发育成完整个体 的潜能。
• 原因：是生物的每一个体细胞都含有噶物 种所特有的全套遗传物质（全套基因）
• 在理论上，生物的任何一个细胞都具有发 育成完整个体的能力。但是，在生物个体 发育中，细胞并不会表现出全能性，而是 分化成各种组织和器官。这是因为在特定 的时间和空间条件下，细胞中的基因会有 选择的转录翻译出各种不同的蛋白质，从 而构成生物体的同组织和器官。
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(定向改造）
细胞工程
植物细胞工程
动物细胞工程
植物组织培养
植物体细胞杂交
一、植物组织培养
• （一）、原理： • 细胞的全能性
细胞的全能性
（1）. 概已念高: 度分化的细胞仍具有发育成完整个体
的潜能。
（2）. 原因生：物体细胞含有本物种所特有的全套遗传
植物组织培养
• （三)、 植物组织培养的基本过程
分化程度降低，分 裂能力增强
重新分化出组织器 官的过程（细胞分 裂素、生长素）
•
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化 胚状体已分化出根、芽
遮光
光照
细胞分化程度与细胞分裂能力呈负相关
愈伤组织的形成
• 愈伤组织：离体的植物 器官、组织或细胞，在 培养一段时间以后，通 过细胞分裂，形成一种 排列疏松无规则、高度 液泡化、无定形态的薄 壁细胞组成的组织。
长素、细胞分裂 素等)；④提供 其他适宜条件 (温度、无菌等)
2.植物激素在植物组织培养中的作用
生长素/细胞 分裂素的比值
作用效果
比值高时
促进根分化、抑制芽 形成
比值低时 比值适中
促进芽分化、抑制根 形成
促进愈伤组织形成
特别提醒 (1)植物组织培养成功的关键是避 免微生物的污染，所有实验用具都必须严格 灭菌，接种过程要进行严格的无菌操作。
(2)这不是全能性的反映，植物体上长出新 芽，这是细胞分化的结果(基因选择性表达 的结果)。
【探规寻律】 (1)全能性一定是在一个细胞 (或细胞核)发育成完整个体中体现出来，反 之，不能称为全能性。如用干细胞培育成某 一器官，其过程不属于细胞的全能性。
(2)全能性的原理是细胞具有发育成完整个体 所必需的“全套”基因而不是“全部”基因, 因此生物的配子中有全套基因，同样具有全 能性。
要点二 植物的组织培养
1.植物组织培养中脱分化与再分化过程的比较
名称 过程 形成体特点
条件
离体器官、 排列疏松、 ①离体；②提供
脱分 组织、细胞 高度液泡化 营养物质(有机
化 成为愈伤组 的薄壁细胞 物、无机物)；
织
团
③供激素(生
再分 化
愈伤组织成 为幼苗或胚
状体结构
有根、芽或 有生根发芽
的能力
互动探究 (1)本题B项中要获得成功除了离体条件外， 还需要什么条件？ (2)结合本题D项，试分析在植物体上长出新 芽，并进一步发育成枝条，这是细胞全能性 的反映吗？
【提示】 (1)植物细胞全能性的条件，除 了离体外，还需要种类齐全、比例合适的 营养物质和一定植物激素，另外操作中还 要注意无菌、控制适宜温度和光等。
【解析】 A项，细胞具有全能性的原因是细 胞具有发育成完整个体所必需的全套基因， 而配子也具有这样的全套基因，同样具有全 能性，A项错误；C项，植物体内细胞没有表 现出全能性，这是细胞内基因在特定时间和 空间条件下选择性表达的结果，C项错误；D 项,种子发育成植株,是正常生命历程，不属于 全能性。只有B项是正确的，细胞全能性的表 达前提是离体培养的细胞、组织或器官。 【答案】 B
信息。
3.全能性大小比较： (1)受精卵(最高)＞卵细胞(精子)＞体细胞； (2)植物体细胞＞动物体细胞； (3)胚胎干细胞＞其他干细胞＞体细胞。 4.植物细胞表达全能性的条件 (1)离体条件。 (2)无菌操作(防止杂菌污染)。 (3)种类齐全、比例适当的营养物质。
(4)适宜物质的诱导和调节(激素主要是生 长素、细胞分裂素等)。 (5)温度、酸碱度、光照的控制等。 特别提醒 细胞全能性是指细胞具有发育 成完整个体的潜能，只有形成了完整个体 才是细胞全能性的表现。细胞全能性的表 现或证明，必须同时具备“高度分化”、 “离体”和“完整个体”三个条件。
1、下列不能作为植物组织培养的材料是：
A、秋海棠的叶 C、成熟的花粉
D B、马铃薯的块茎 D、木质部中的导管细胞
例1 下列围绕有关细胞全能性的叙述，正 确的是( ) A．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体 所必需的全套基因 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．植物体内某些体细胞没有表现出全能性， 其原因是所含基因不同 D．紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植 物种子具有全能性