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。
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
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。 1964年印度古哈和马赫施瓦里在离体培养毛叶曼陀罗 花药时，首次培育出单倍体的植株。
我国科学家在组织培养技术、单倍体育种方面，培育出许 多优质高产的小麦、水稻新品种，在国际上处于优先地位。 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。
3.细胞分化特点
a.持久性 b.稳定性 c.不可逆性
问：就一个个体来说，各种细胞具有相同的遗传信息， 为什么形态、结构和功能却有很大的差异呢？
资料：在红细胞中，与血红蛋白合成有关的基因处于 活动状态，与肌动蛋白（肌细胞中的一种蛋白质）合 成有关的基因则处于关闭状态；在肌细胞中则相反。 分析：1.红细胞和肌细胞等体细胞的遗传信息相同吗？ 相同。 2.红细胞 血红蛋白基因开启 合成血红蛋白 肌细胞 肌动蛋白基因开启 合成肌动蛋白 4.细胞分化实质：细胞分化是不同细胞中遗传信息的执 行情况不同导致 （基因的选择性表达）。
植物组织培养
必要条件： 细胞离体、一定的营养物质、
激素和其他外界条件
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 • 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 • 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
试 管 苗 大 规 模 培 养
2、植物组织培养的应用：
（1）试管苗的快速繁殖 （2）无病毒植物的培育 （3）提取原料 （4）人工种子 （5）转基因植物的培育 现在已有胡萝卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、 玉米、水稻、橡胶等几十种植物的人工种子试种成
①②分别是什么生命现象？两者有何 区别和联系呢？
细胞分裂
细胞分化
不 细胞 不变 增加 数量 同 点 形态 结构 相同 差异 功能 相 同 遗传信息都不变 点 联 共同完成生物个体发育过程 系
总结：细胞分化
1.概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖 产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳 定性差异的过程。 2.意义：细胞分化是个体发育的基础；是生物界 中普遍存在的生命现象。使多细胞生物体中的细 胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。 3.特点：
讨论
细胞分化对个体发育有什么意义？细胞 分化是不是人类所特有的呢？细胞分化的结 果是什么？
2.意义：细胞分化是个体发育的基础；是生物界中 普遍存在的生命现象；细胞分化使多细胞生物体中 的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效 率。
下列事实分别说明了细胞分化的哪一特征？ 1.细胞分化发生在整个生命进程中。 2.黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素； 离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，而不会 变成其他类型的细胞。 稳定性 3.造血干细胞 原红细胞 早幼红细胞 中幼 红细胞 晚幼红细胞 成熟红细胞 死亡 不可逆性
第 5章
细胞分裂和分化
第4节 细胞分化和植物细胞全能性

细胞是如何分化的？
组织、器 官、系统
个体
1.肌细胞、神经细胞、口腔上皮细胞等细胞的来源怎样？ 2.这些细胞有什么不同之处？
一
细胞分化及其意义
1.概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生 的后代，在形态结构、生理功能和合成蛋白质上发生 稳定性差异的过程。
植物组织培养
1.植物组织培养过程 离体的植物器官、组织或细胞 过程 脱分化
外植体
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
思考
为什么已经分化的细胞具有全能性呢？
• 高度分化的细胞含有保持物种发育所 需要的全套基因
1.细胞分化具有稳定性、不可逆性，是不是细胞一旦分化 就不再具有分裂分化能力了呢？ 2.能否让这些高度分化的细胞再具有分裂分化能力呢？
1.植物组织培养的过程
植物激素、无机盐和糖类等 韧皮部细胞 细胞团 胚状体 脱分化 再分化
问题
有根、茎、 叶的试管苗
高度分化的植物细胞有发育成完整个体的潜能。
由胡萝卜的韧皮部细胞培养成完整的胡 萝卜植株体现出植物细胞的什么特性？
a. 持久性 b.稳定性，不可逆性 c.遗传物质没有改变
4.实质： 不同细胞中遗传信息的执行情况不同导致 （基因的选择性表达）。
二、 全能性
（一）全能性(totipotency)的细胞 细胞全能性：单个细胞分裂、分化后仍具有发育成完整 个体的能力。
植物 、哺乳动物和人受精卵 8-Cells前的细胞是全能性细胞。
细胞的多能性（pluripotency):细胞具有分化为有限细胞
类型的能力。
单能性（unipotency)：形态上特化、功能上专一的终末 分化细胞。
细胞分化的规律： 全能——多能——单能
背景资料
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”。