专题2 细胞工程
2020/7/17
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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。
分类：植物细胞工程、动物细胞工程
2.1 植物细胞工程
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2.1.1 植物细胞工程的基本技术
植物细胞工程的理论基础是什么？通常采 用的技术手段有哪些？
生长素/细胞分裂素
高 利于根分化、抑制芽的形成 适中 利于愈伤组织的形成 低 利于芽的形成
4、理论基础：细胞的全能性
1)、概念 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，叫做细胞的全能性。
2)、原因 从理论上讲，每个细胞都包含该物种 的全部遗传物质（全部基因），所以 每个活细胞都应具有全能性 。
外植体的选择、营养成分、激素、一定的外界因素 （温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等）。 1) 外植体选择
脱分化难易程度因植物种类，器官来源和生长状况 的不同而存在很大差异，一般烟草，胡萝卜，植物花和 幼嫩组织脱分化较易。
2) 激素配比对组织培养的影响
在培养基中需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素， 其浓度、使用的先后顺序、用量的比例等都影响结果。
胚状体 天然种子的局限： 1）培育周期长 2）优良杂种的后代会发生性状分离而丧失其优良特性 3）生产会受到季节、气候和地域的限制，并且需要占用大 量的土地实现制种
（1）人工种子概念
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。
（2）人工种子组成 胚状体（或不定芽、顶芽和腋芽）+人工种皮
提示：根据眼虫的特点，动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂 交的。具体的实验方案可以设计如下：
1、植物体细胞融合完成的标志是 A．产生新的细胞壁 B．细胞膜发生融合 C．细胞质发生融合 D．细胞核发生融合
( A)
2、用不同种植物的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程。
该过程是指
(B)
A．不同植物的精子和卵细胞的融合
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，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，所以杂 交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯。
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。
是（ C ）
Ａ．细胞失去了全能性
Ｂ．细胞中的基因部分丢失
Ｃ．细胞中的基因选择性表达
Ｄ．细胞中的基因变异不同
(二)、植物体细胞杂交 1、定义：
将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过程。
2、优势：（与有性杂交方法比较）
克服了远缘杂交不亲和的障碍，拓展了可用 于杂交的亲本组合范围。
3)、全能性的比较
1）受精卵 ＞ 生殖细胞 ＞ 体细胞
2）植物细胞全能性一般比动物细胞 强
4)、全能性表现的条件
离体 , 活细胞，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。
在一个生物体内，细胞没有表现出 全能性，原因
2、植物组织培养的基本过程
（外植体） 脱分化 离体的植物
愈 再分化 伤
胚状体
植
器官、组织、
组
或丛芽
细胞
织
物 体
什么叫脱分化、再分化、愈伤组织？
愈伤组织是通过细胞分裂形成的，其细胞排列 疏松而无规则，高度液泡化呈无定形状态的薄 壁细胞。
愈伤组织
以下培养基出现的现象说明什么问题？
3、影响植物组织培养的因素
（3）人工种皮中的有效成分 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
（4）技术：植物组织培养 （5）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
二 、作物新品种的培育
1、单倍体育种
1.)单倍体定义：
由配子不经过受精作用而直接发育成,且体 细胞中含有本物种配子染色体数目的个体.
植 物
所采用技术 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
一、技术手段
(一)、植物组织培养技术
1、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，培养在人工控制的培养基上，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。
B．不同植物的原生质体的融合
C．完整的两个体细胞的融合
D．植物花粉细胞的两两融合
比较
无性繁殖
染色体变异、基因重组
细胞全能性
膜流动性 细胞全能性
①脱分化 ②再分化
保持优良性状 繁殖速度快、大规模生产 提高经济效益
①去除细胞壁 ②融合形成杂种细胞 ③组织培养
克服不同种生物远源杂交 的障碍
杂交技术应用了组织培养
植物细胞工程的基本技术
ห้องสมุดไป่ตู้
试管苗大规模培养
2、作物脱毒
1.)作物脱毒的原因: 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 2.)作物脱毒的材料: 分生区（如茎尖）的细胞 3.)作物脱毒的方法: 进行茎尖组织培养 4.)作物脱毒的结果: 获得脱毒苗 5.)成就:
3、神奇的人工种子
2.1.2植物细胞工程的实际应用
一、植物繁殖的新途径
1、微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）
(1)概念： 快速繁殖优良品种的植物组织培养技术.
(2)特点: A、保持优良品种的遗传特性; B、高效快速地实现种苗的大量繁殖.
(3)优点： 从植物体上取材少，培养周期短，繁殖率高，便于自动化管理。 例：用一个兰花茎尖就可以在一年内生产 400万株兰花苗.
3、过程
植物细胞A 植物细胞B
去除细胞壁：
纤维素酶、果胶酶。
人工诱导方法：
原生质体A
物理法：离心、振动、
电激；
再生细胞壁
化学法：聚乙二醇。
原生质体B
原生质体融合
（基础：细胞膜的流动性）
杂交细胞
愈伤组织
植株
利用电激法将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合
4.成果及未解决问题
白菜
白菜—甘蓝
甘蓝
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？