資源簡介

(共25張PPT)
原理和方法 生物學(xué)、 生物學(xué)和 生物學(xué)
操作水平 水平、 水平或 水平
目的 獲得特定的細(xì)胞組織、器官、個體或 。
分類 細(xì)胞工程和 細(xì)胞工程
細(xì)胞
分子
細(xì)胞
組織
細(xì)胞產(chǎn)品
植物
動物
細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法，通過細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平上的操作，有目的地獲得特定的細(xì)胞組織、器官、個體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。可分為植物細(xì)胞工程和動物細(xì)胞工程兩大領(lǐng)域。
發(fā)育
細(xì)胞器
科技探索之路1
1958
1960
1964
1971
1974
1902
1974年，土壤農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒被發(fā)現(xiàn)。之后，該質(zhì)粒應(yīng)用于植物分子生物學(xué)領(lǐng)域，促進(jìn)了植物細(xì)胞工程與分子生物學(xué)技術(shù)的緊密結(jié)合。
1971年，卡爾森（P.S.Carlson，1944—2017）誘導(dǎo)煙草種間原生質(zhì)體融合，獲得了第一株體細(xì)胞種間雜種植株。
1964年，古哈（S.Guha，1938—2007）等在培養(yǎng)毛曼陀羅的花藥時，首次得到了由花藥中的花粉粒發(fā)育而來的胚。
1960年，科金（E.C.Cocking，1931—）用真菌的纖維素酶分解番茄根的細(xì)胞壁，成功獲得了原生質(zhì)體。
1958年，斯圖爾德（F.C.Steward，1904—1993）等發(fā)現(xiàn)胡蘿卜的體細(xì)胞可以分化為胚，為細(xì)胞全能性理論提供了強(qiáng)有力的支持。
1902年，哈伯蘭特（G.Haberlandt，1854—1945）提出了細(xì)胞全能性的理論，但相關(guān)的實(shí)驗嘗試沒有成功。
科技探索之路1
植物細(xì)胞工程的發(fā)展歷程
一 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)
植物細(xì)胞工程
的基本技術(shù)
植物組織培養(yǎng)
植物體細(xì)胞雜交
植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)是什么
細(xì)胞的全能性
第2章 細(xì)胞工程
第1節(jié) 植物細(xì)胞工程
一、細(xì)胞工程與細(xì)胞全能性的概念
1. 細(xì)胞工程的概念：是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法，通過細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平上的操作，有目的地獲得細(xì)胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。
動物細(xì)胞工程
植物細(xì)胞工程
植物組織培養(yǎng)
植物體細(xì)胞雜交
細(xì)胞工程
2. 細(xì)胞全能性
（1）概念：細(xì)胞經(jīng)過分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能。
實(shí)例：
胡蘿卜韌皮部細(xì)胞發(fā)育成完整植株
受精卵發(fā)育成個體（動植物）
蜜蜂受精卵發(fā)育成工蜂，卵細(xì)胞發(fā)育成雄峰
用一片葉子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株
韌皮部細(xì)胞
細(xì)胞團(tuán)塊
根或芽
幼苗
胡蘿卜植株
葉子
花粉
花瓣
細(xì)胞
2. 細(xì)胞全能性
（2）體現(xiàn)細(xì)胞全能性的原因：生物體的每個細(xì)胞中都含有發(fā)育成為完整個體所需的全部遺傳物質(zhì)。
（3）生物體生長發(fā)育過程中并不是所有細(xì)胞都表現(xiàn)出全能性
①不體現(xiàn)全能性的實(shí)例：
②不體現(xiàn)全能性的原因：基因在特定時間、空間條件下選擇性表達(dá)
芽原基的細(xì)胞只能發(fā)育為芽
葉原基的細(xì)胞只能發(fā)育為葉
生長點(diǎn)
葉原基
芽軸
芽原基
枝芽結(jié)構(gòu)示意圖
葉原基的細(xì)胞只能發(fā)育為葉
芽原基的細(xì)胞只能發(fā)育為芽
在特定的時間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會選擇性表達(dá)
（4）植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件
①離體
②一定的營養(yǎng)物質(zhì)、植物激素
③適宜的溫度、pH、光照、無菌等外界條件
（3）生物體生長發(fā)育過程中并不是所有細(xì)胞都表現(xiàn)出全能性
分化程度低的＞分化程度高的
分裂能力強(qiáng)的＞分裂能力弱的
受精卵＞生殖細(xì)胞＞體細(xì)胞
受精卵＞干細(xì)胞＞體細(xì)胞
植物細(xì)胞＞動物細(xì)胞
（5）細(xì)胞全能性大小比較：
④不同生物細(xì)胞的全能性：
①體細(xì)胞全能性與細(xì)胞分化程度：
②體細(xì)胞全能性與細(xì)胞分裂能力：
③不同類型細(xì)胞的全能性:
2. 細(xì)胞全能性
二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)
1. 植物組織培養(yǎng)
（1）概念：是指將離體的植物器官、組織或細(xì)胞等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)。
（2）生殖方式：
無性生殖
（3）分裂方式：
有絲分裂
1958年，美國科學(xué)家斯圖爾德（F.C.Steward）將胡蘿卜韌皮部的一些細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)獲得了完整的胡蘿卜新植株。
二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)
2. 原理：
植物細(xì)胞一般具有全能性
3. 過程：
外植體
脫分化
愈傷組織
再分化
芽、根
試管苗
移栽
完整植株
接種外植體
誘導(dǎo)愈傷組織
誘導(dǎo)生芽
誘導(dǎo)生根
脫分化
再分化
移栽成活
（2）脫分化：在一定的激素和營養(yǎng)條件的誘導(dǎo)下，使已經(jīng)分化的細(xì)胞失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能，轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只募?xì)胞。
（1）外植體：離體培養(yǎng)的植物器官、組織或細(xì)胞。
接種外植體
誘導(dǎo)愈傷組織
誘導(dǎo)生芽
誘導(dǎo)生根
移栽成活
脫分化
再分化
再分化
3. 過程：
（3）愈傷組織：通過脫分化后的細(xì)胞，形成不定形的薄壁組織團(tuán)塊。
接種外植體
誘導(dǎo)愈傷組織
誘導(dǎo)生芽
誘導(dǎo)生根
移栽成活
脫分化
再分化
再分化
3. 過程：
接種外植體
誘導(dǎo)愈傷組織
誘導(dǎo)生芽
誘導(dǎo)生根
移栽成活
脫分化
再分化
再分化
3. 過程：
（4）再分化：愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化成芽、根等器官的過程。
植物組織培養(yǎng)技術(shù)
菊花的組織培養(yǎng)
（四）實(shí)驗步驟
1．消毒：
用酒精擦拭雙手和超凈工作臺臺面。將流水充分沖洗后的外植體（幼嫩的莖段）用酒精消毒30 s，然后立即用無菌水清洗2 3次；再用次氯酸鈉溶液處理30 min后，立即用無菌水清洗2 3次。
1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)
4. 探究 · 實(shí)踐：菊花的組織培養(yǎng)
一
植物組織培養(yǎng)技術(shù)
菊花的組織培養(yǎng)
（四）實(shí)驗步驟
2．分切外植體：將消過毒的外植體置于無菌的培養(yǎng)皿中，用無菌濾紙吸去表面的水分。用解剖刀將外植體切成0.5 1 cm長的小段。
一 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)
1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)
一
植物組織培養(yǎng)技術(shù)
菊花的組織培養(yǎng)
（四）實(shí)驗步驟
3．在酒精燈火焰旁，將 外 植 體 的 1/3 1/2 插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)瓶上做好標(biāo)記。
4．將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養(yǎng)瓶置于18 22 ℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中，定期觀察和記錄愈傷組織的生長情況。
一 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)
1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)
一
植物組織培養(yǎng)技術(shù)
菊花的組織培養(yǎng)
（四）實(shí)驗步驟
5．轉(zhuǎn)接到生芽和生根培養(yǎng)基：培養(yǎng)15 20 d后，將生長良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基上。長出芽后，再將其轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基上，進(jìn)一步誘導(dǎo)形成試管苗。
一 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)
1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)
一
植物組織培養(yǎng)技術(shù)
菊花的組織培養(yǎng)
（四）實(shí)驗步驟
6．移栽前先打開封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長幾日。用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基后，將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長壯后再移栽入土。每天觀察并記錄幼苗的生長情況，適時澆水、施肥，直至開花。
一 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)
1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)
一
植物組織培養(yǎng)技術(shù)
菊花的組織培養(yǎng)
（五）注意事項
(2)接種時注意外植體的方向，不能倒插。
(3)培養(yǎng)一株完整的試管苗，必須先進(jìn)行生芽培養(yǎng)，再進(jìn)行生根培養(yǎng)。如果順序顛倒，先誘導(dǎo)生根，則不易誘導(dǎo)生芽。
(4)菊花的組織培養(yǎng)中，愈傷組織的形成一般不需要光照，而在后續(xù)的培養(yǎng)過程中，需要給予適當(dāng)時間和強(qiáng)度的光照。
(5)試管苗一般在高濕、弱光、恒溫等條件下培養(yǎng)生長，出瓶后一定要注意保溫、保濕。
(1)實(shí)驗中使用的培養(yǎng)基和所有的器械都要滅菌。接種操作必須在酒精燈火焰旁進(jìn)行，每次使用后的器械都要滅菌。
一 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)
1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)
1. A、B過程分別為 。A過程一般 光照，該過程細(xì)胞分裂方式是 ，B過程細(xì)胞分裂方式是 ，同時也進(jìn)行 ，該過程 光照，因為 。C是 。
2. 影響A、B過程的關(guān)鍵因素是 ，主要是 和 ，二者添加的 會影響A過程和B過程。
3. 植物組織培養(yǎng)是一個 （無性繁殖或有性繁殖）過程。
有絲分裂
細(xì)胞分化
植物激素
細(xì)胞分裂素
生長素
無性繁殖
有絲分裂
濃度和比例
【即時練習(xí)】下列是植物組織培養(yǎng)流程圖，請回答：
植物體
根、芽或胚狀體
外植體
A B
C
脫分化、再分化
愈傷組織
不需要
葉綠素的合成需要光照
需要
根、芽
植物體
再分化
培養(yǎng)條件：①無菌②營養(yǎng)物質(zhì)③適宜條件（溫度、PH、光等）
④植物激素：
遮光
光照
芽發(fā)育成葉，葉肉細(xì)胞中葉綠素的合成需要光照
脫分化
愈傷組織
離體的植物器官、組織或細(xì)胞（外植體）
愈傷組織重新分化為芽、根等器官
失去特有結(jié)構(gòu)和功能轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞
生長素和細(xì)胞分裂素是啟動細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵。生長素和細(xì)胞分裂素的比例和濃度會影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。
如：胡蘿卜的形成層、菊花幼莖段、月季的花藥…
排列不規(guī)則，高度液泡化，呈不定型狀態(tài)的薄壁細(xì)胞
一 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)
1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)
1.下列關(guān)于菊花組織培養(yǎng)的敘述，錯誤的是( )
A．菊花的組織培養(yǎng)需要經(jīng)過細(xì)胞的脫分化和再分化過程
B．要控制好培養(yǎng)基中生長素和細(xì)胞分裂素的濃度及比例
C．為避免環(huán)境中微生物的污染，要對外植體進(jìn)行滅菌處理
D．接種外植體到培養(yǎng)基時，需要注意形態(tài)學(xué)方向，不可倒插
隨堂檢測
C
2.鐵皮石斛是一種名貴中藥，野生資源十分稀少，其繁殖主要通過植物組織培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)。下列有關(guān)敘述錯誤的是（ ）
A.用植物組織培養(yǎng)的方法繁殖藥材表明在一定條件下，細(xì)胞分化是可以逆轉(zhuǎn)的
B.植物細(xì)胞的全能性得以表達(dá)需要離開母體
C.新植株的形成是細(xì)胞分裂和分化的結(jié)果
D.高度分化的植物細(xì)胞不具有全能性
隨堂檢測
D
課堂小結(jié)
概念
植物細(xì)胞融合
原生質(zhì)體制備
過程
變異類型
植物組織培養(yǎng)
原生質(zhì)體融合
原理
育種類型
原理
過程
花藥離體培養(yǎng)
細(xì)胞全能性
操作步驟
脫分化
再分化
外植體
根、芽、胚狀體
愈傷組織
外植體消毒
接種
切塊
形成愈傷組織
誘導(dǎo)生芽生根
植物體細(xì)胞雜交
植物組織培養(yǎng)
植物細(xì)胞工程
優(yōu)缺點(diǎn)

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