植物細胞工程的基本技術

2.1植物細胞工程1番茄與馬鈴薯都是茄科植物，但是不同屬的植物。番茄的果實和馬鈴薯的塊莖是我們經常食用的蔬菜。一個夢想?2細胞工程

指應用細胞生物學和分子生物學的原理和方法，通過某種工程學手段，在細胞整體水平或細胞器水平上，按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品的一門綜合科學技術。3細胞工程應用的原理和方法研究的水平研究的目的細胞生物學和分子生物學細胞整體水平或細胞器水平按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品概念分類植物細胞工程動物細胞工程理論基礎細胞的全能性4前者是細胞水平或細胞器水平上生物技術,后者是分子水平上的生物技術。細胞工程與基因工程相比：主要技術植物組織培養(yǎng)技術植物體細胞雜交動物細胞培養(yǎng)動物細胞融合單克隆抗體技術植物細胞工程技術動物細胞工程技術動物體細胞核移植技術5所采用技術的理論基礎植物細胞工程通常采用的技術手段植物組織培養(yǎng)技術植物體細胞雜交植物細胞的全能性61、定義：

生物體的細胞具有使后代細胞形成完整個體的潛能的特性。

2、原理：生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質，都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個活細胞都應該具有全能性。

3、差異：

（1）受精卵的全能性最高

（2）受精卵分化后的細胞中，體細胞的全能性比生殖細胞的低。植物細胞的全能性受精卵生殖細胞體細胞＞＞4、大小7蜜蜂（2N=32）減數(shù)分裂卵細胞(N=16)發(fā)育雄蜂(N=16)卵細胞可以直接發(fā)育成為一個新個體例：8

思考討論：為什么體內細胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織、器官？

基因在特定空間和時間條件下選擇性表達的結果。在個體發(fā)育的不同時期，生物體不同部位的細胞表達的基因是不同的，合成的蛋白質也不一樣，從而形成了不同的組織和器官。9下列有關細胞全能性的含義，正確的是：A、每個生物體內的所有細胞都具有相同的功能

B、生物體內的任何一個細胞可以完成該個體的全部功能C、生物體的每一個活細胞都具有發(fā)育成完整個體的潛能D、生物體的每個細胞都經過產生、分裂、分化、生長、衰老、死亡的全過程C10Schwann在1839年明確確的指出：““如果具有與與有機體內一一樣的條件時時，每個細胞胞應該可以獨獨立生活和發(fā)發(fā)展”。背景資料德國著名植物物學家G.Haberlandt在在細胞學說的的基礎上于1902年提提出了細胞全全能性學說。。他認為，高高等植物的組組織、器官可可以不斷分割割，直到單個個細胞。如果果每個細胞都都有植物個體體一樣的性質質和能力，那那么，可以通通過植物細胞胞培養(yǎng)使單個個細胞發(fā)育成成為一個新個個體。11植物組織培養(yǎng)養(yǎng)的發(fā)展簡史史①探索階段（19世紀初初－30年代代中）德國植物生理理學家HaHerlandt首次進進行了植物細細胞培養(yǎng)實驗驗②奠基階段（30－50年代）1934年，，White培養(yǎng)番茄離離體根尖成功功1939年，，Gautheret連連續(xù)培養(yǎng)胡蘿蘿卜根形成層層首次成功White:煙草種間雜雜種的瘤組織織進行組培Nobecourt：胡胡蘿卜進行組組培以上三人是植植物組織培養(yǎng)養(yǎng)的奠基人③迅速發(fā)展階段段（60年代后后）原生質體，花花藥，快繁技技術迅速發(fā)展展12科學研究表明明，處于離體狀態(tài)的植植物活細胞，在一定的營養(yǎng)物質、激激素和其他外外界條件的作用下，就就可能表現(xiàn)出出全能性，發(fā)發(fā)育成完整的的植株。人工工條件下實現(xiàn)現(xiàn)的這一過程程，就是植物組織培養(yǎng)養(yǎng)。1958年Steward和Reinert用用胡蘿卜根的的愈傷組織誘誘導成了體細細胞胚，并進進而獲得了完完整植株。植物組織培養(yǎng)養(yǎng)的發(fā)展簡史史13植物組織培養(yǎng)養(yǎng)關鍵詞：外植體、脫分分化、再分化化、愈傷組織織細胞離體、一一定的營養(yǎng)物物質、激素和和其他外界條條件必要條件：離體的植物器官、組織或細胞愈傷組織根芽植物體脫分化再分化形成14植物組組織培培養(yǎng)的的培養(yǎng)養(yǎng)基定義：：含有有一定定營養(yǎng)養(yǎng)成分分，供供組織織培養(yǎng)養(yǎng)植物物生長長的基基質無機營營養(yǎng)成成分：：C，，H，，O大大量元元素及及部分分微量量元素素有機營營養(yǎng)成成分①含含N物物質：：包括括維生生素和和氨基基酸②碳碳源：：2%—5%的的蔗糖糖③瓊瓊脂：：起支支持作作用④激激素：：生長長素，，細胞胞分裂裂素PH值值：5.0－6.0注意：：培養(yǎng)基基中必必須含含有植植物生生長發(fā)發(fā)育所所需要要的全部營營養(yǎng)物物質，其中中生長長素和和細胞胞分裂裂素用用量的的比例例對器器官的的發(fā)生生起決決定作作用。。15植物物組組織織培培養(yǎng)養(yǎng)外植植體體：：從從活活植1）外植體滅菌消毒（根尖、莖、芽、嫩葉、種子、花粉等）2）用消毒過的器械將外植體置于培養(yǎng)皿上3）切取所需的外植體4）將外植體接種于培養(yǎng)容器的培養(yǎng)基上整個試驗在超凈工作臺上進行，保持無菌！外植體經過一段時間在培養(yǎng)基上生長后，會形成愈傷組織16幾個個概概念念：：愈傷傷組組織織：：離體體的的植植物物器器官官、、組組織織或或細細胞胞，，在在培培養(yǎng)養(yǎng)一一段段時時間間以以后后，，通通過過細細胞胞分分裂裂，，形形成成一一種種高高度度液液泡泡化化、、無無定定形形狀狀態(tài)態(tài)薄壁壁細細胞胞團團。17脫分化讓已經分化的細胞，經過誘導后，失去其特有的結構和功能而轉變成未分化細胞的過程，稱為植物細胞的脫分化。再分化脫分化產生的愈傷組織繼續(xù)進行培養(yǎng)又可以重新分化成根或芽等器官，這一過程稱為植物細胞的再分化。分化化：：個體發(fā)育育中，由由一個或一一種細胞胞增殖產生的后后代，在在形態(tài)、結構和生理功能能上發(fā)生穩(wěn)定性差差異的過程。18比較脫分化化再分化這這兩個過程程脫分化再分化是否有光結果不需光、有分裂無分分化有、有分裂有分分化形成愈傷組組織形成根、芽芽19試管苗大規(guī)規(guī)模培養(yǎng)20過程離體的植物物器官、組組織或細胞胞愈傷組織根、芽植物體外植體脫分化植物激素：：細胞分裂素素、生長素素再分化植物組織培培養(yǎng)植物組織培培養(yǎng)條件：離體，含有有全部營養(yǎng)養(yǎng)成分的培培養(yǎng)基、一一定的溫度度、空氣、、無菌環(huán)境境、適合的的PH、適適時光照等等。21正文中討論論題1.在組織織培養(yǎng)實驗驗中，為什什么要強調調所用器械械的滅菌和和實驗人員員的無菌操操作？提示：植物物組織培養(yǎng)養(yǎng)中用到的的培養(yǎng)基含有豐富的的營養(yǎng)成分分，有利于培培養(yǎng)物的生生長，然而而各種雜菌菌同樣也可可以在上面面迅速生長長，所以植物組組織培養(yǎng)過過程中污染染現(xiàn)象經常常發(fā)生。培養(yǎng)基一一旦被污染染，迅速生生長的各種種雜菌不但但會和培養(yǎng)養(yǎng)物爭奪營營養(yǎng)，而且且這些雜菌菌生長的過過程中會生生成大量對對培養(yǎng)物有有害的物質質，導致培培養(yǎng)物迅速速死亡。造成培養(yǎng)基基污染的因因素有很多多，一般包包括：外植植體帶菌、、培養(yǎng)瓶和和各種器械械滅菌不徹徹底、操作作人員操作作不規(guī)范等等。所以在在組織培養(yǎng)養(yǎng)實驗中用用到的植物物材料和各各種器械都都要進行徹徹底地滅菌菌，實驗人人員操作一一定要規(guī)范范，避免帶帶入雜菌。。胡蘿卜的組組織培養(yǎng)222.在本實實驗中，切切取胡蘿卜卜塊根時強強調要切取取含有形成成層部分，，原因是這這部分容易易誘導形成成愈傷組織織。請思考考一下，胡胡蘿卜的其其他部分（（如莖、葉葉、花），，是否也能能培養(yǎng)成小小植株，你你能用實驗驗的方法進進行驗證嗎嗎？提示：胡蘿蘿卜的其他他部分（如如莖、葉、、花）也能能培養(yǎng)再生生形成小植植株，只是是誘導愈傷傷組織比較較困難。23（二）、植植物體細胞胞雜交技術術24（1）過程程細胞壁的阻阻礙要想讓兩個個來自不同同植物的體體細胞融合合在一起，，遇到的第第一個障礙礙是什么？？2有,用酶纖維素酶和和果膠酶去去除細胞壁壁25過程2誘導導原生質體體融合是關鍵環(huán)節(jié)節(jié)根據(jù)的原理理是:細胞胞膜的流動動性方法:物理理離心.振動動.電激化學:聚乙二醇(PEG)作誘導劑劑成功標志是是:雜種細胞產產生了新的的細胞壁26植物A細胞植物B細胞去壁原生質體A原生質體B原生質體融合融合體再生壁雜種細胞脫分化愈傷組織雜種植株去壁的常用用方法：酶解法（纖維素酶、果膠酶等）原生質體融融合方法：物理法：離心、振動、電刺激等化學法：聚乙二醇（PEG）植物體細胞胞雜交過程示意圖圖再分化27（一）思思考與探究究1.為什么么“番茄——馬鈴薯””超級雜種種植株沒有有如科學家家所想像的的那樣，地地上長番茄茄、地下結結馬鈴薯？？提示：1978年，，梅爾徹斯斯（Melchers）等人人首次獲得得了馬鈴薯薯與番茄的的屬間體細細胞雜種。。他們將培培育的二倍倍體馬鈴薯薯品系和番番茄葉片細細胞進行融融合，所產產生的雜交交株被稱為為“馬鈴薯薯番茄”。。像大多數(shù)數(shù)雜種一樣樣，雜交株株同時具有有馬鈴薯和和番茄的形形態(tài)特征。。其中一些些植株形成成了“類似似塊莖的生生殖根”，，但是沒有有產生可結結實的花、、果實以及及真正意義義上的塊莖莖。到目前前為止“馬馬鈴薯—番番茄”一類類的體細胞胞雜交植物物還不能產產生經濟效效益，但是是其研究價價值不可忽忽視。至于馬鈴薯薯—番茄沒沒有像人們們預想的那那樣地上長長番茄、地地下結馬鈴鈴薯，主要要原因是：：生物基因的的表達不是是孤立的，，它們之間間是相互調調控、相互互影響的，，所以馬鈴鈴薯—番茄茄雜交植株株的細胞中中雖然具備備兩個物種種的遺傳物物質，但這這些遺傳物物質的表達達受到相互互干擾，不不能再像馬馬鈴薯或番番茄植株中中的遺傳物物質一樣有有序表達，雜交植株株不能地上上長番茄、、地下結馬馬鈴薯就是是很自然的的了。28（2）植物物體細胞雜雜交技術的的意義克服遠源雜交交不親和的障礙，培育育出自然界中中沒有的、具具有優(yōu)良品質質的新品種。。成果291、當植物細細胞脫離了原原來所在植物物體的器官或或組織而處于于離體狀態(tài)時時，下列有可可能使其表現(xiàn)現(xiàn)出全能性，，發(fā)育成完整整的植株的是是（））A、細胞分裂裂素B、生長長素C、一定的營營養(yǎng)物質D、以上上三者均是2、細胞工程程是一門綜合合科學技術。。下列哪項技技術不屬于細細胞工程（））A、有性雜交交B、體細胞胞雜交C、組織培養(yǎng)養(yǎng)D、細胞核核移植鞏固練習DA303、在生物體體內，細胞胞沒有表現(xiàn)出出全能性，而而是分化為不不同的組織、、器官，是因因為（））A、細胞喪失失了全能性B、基因的選選擇性表達C、不不同的細胞內內基因不完全全相同D、、在個體發(fā)育育的不同時期期，細胞內的的基因發(fā)生了了變化4、植物體細細胞雜交尚未未解決的問題題是（））A、去掉細細胞壁，分離離出有活力的的原生質體B、讓雜種種植物按照人人們的需要表表現(xiàn)出親代的的優(yōu)良性狀C、將雜雜種細胞培育育成植株D、尚未培育育出屬間雜種種植物BB316、不能人工工誘導原生質質體融合的方方法是（））A、振動B、電激激C、、PEG試劑劑D、重重壓D5、在生物體體的所有細胞胞中，全能性性最高的是（（））A、卵細胞B、植物物花粉C、體細胞D、受受精卵D32植物體細胞雜雜交技術流程程圖進行總結結，重點理解解以下內容。。①流程圖中中為了簡化，，僅畫了一個個馬鈴薯的原原生質體與一一個番茄的原原生質體之間間的融合，可可真正在實際際操作過程中中，是把許多多馬鈴薯的原原生質體和許許多番茄的原原生質體放在在一起，讓它它們自由融合合，再從中篩篩選出所需的的雜種細胞。。②由于不同同種的細胞其其細胞膜的特特點不一樣，，如不作任何何處理，把它它們放在一起起，讓它們自自然融合是不不可能的，所所以原生質體體間的融合必必須要人工誘誘導。332.自然界中中有一種含有有葉綠體的原原生動物───眼蟲，說明明植物的細胞胞器同樣可以以在某些動物物細胞中存活活，請?zhí)接懀海簞游锛毎c與植物細胞之之間可以實現(xiàn)現(xiàn)雜交嗎？如如果理論上可可行，請設計計出具體實驗驗方案。34提示：根據(jù)眼眼蟲的特點，，動物細胞和和植物細胞之之間在理論上上是可以實現(xiàn)現(xiàn)雜交的。具具體的實驗方方案可以設計計如下：351、關關于愈愈傷組組織形形成過過程的的正確確敘述述是（（））A、愈愈傷組組織的的形成成是離離體植植物細細胞分分化的的結果果B、愈愈傷組組織的的形成成是離離體植植物細細胞分分裂的的結果果C、愈傷組組織的的形成成是離離體動動物細細胞分分化的的結果果D、愈傷組組織的的形成成是離離體植植物細細胞脫脫分化化的結結果2、植植物細細胞融融合完完成的的標志志的是是（））A、產產生新新的細細胞壁壁B、、細胞胞膜發(fā)發(fā)生融融合C、細細胞質質發(fā)生生融合合D、、細胞胞核發(fā)發(fā)生融融合DA363、若若用““①②②③③④”表示植植物組組織培培養(yǎng)的的過程程。請請回答答：（1））①①表示示，被培養(yǎng)養(yǎng)成為為④的根根本原原因是是（2））②②表示示，其細細胞特特點是。脫分化化脫分化離體的植物組組織器官、組組織或細胞植物細胞具有有全能性具有分生能力力的薄壁細胞胞愈傷組織37復習題：4．植物細胞胞表現(xiàn)出全能能性的必要條條件是（））

A.給予適宜的的營養(yǎng)和外界界條件

B.導入其他植植物細胞的基基因

C.脫脫離母體后，，給予適宜的的營養(yǎng)和外界界條件

D.將成熟篩管管的細胞核移移植到去核的的卵細胞內5．細胞具有有全能性的原原因是（（））

A.生物物體細胞具有有使后代細胞胞形成完整個個體的潛能B.生物體體的每一個細細胞都具有全全能性

C.生物體的每每一個細胞都都含有個體發(fā)發(fā)育的全部基基因

D.生生物體的每一一個細胞都是是由受精卵發(fā)發(fā)育來的6.下列植物物細胞全能性性最高的是（（））

A.形成成層細胞B.韌皮皮部細胞C.木質部細細胞D.葉肉細胞胞CCA387．植物組織織培養(yǎng)過程中中的脫分化是是指（（）A.植物體體的分生組織織通過細胞分分裂產生新細細胞

B.未未成熟的種子子經過處理培培育出幼苗的的過程C.植植物的器官、、組織或細胞胞，通過離體體培養(yǎng)產生愈愈傷組織的過過程

D.取取植物的枝芽芽培育成一株株新植物的過過程8．植物組織織培養(yǎng)是指（（）A．離體的植植物器官或細細胞培育成愈愈傷組織B．愈傷組織織培育成植株株

C．離體體的植物器官官、組織或細細胞培養(yǎng)成完完整植物體D．愈傷組組織形成高度度液泡化組織織CC39CD9．植物體細細胞雜交要先先去除細胞壁壁的原因是（（））

A.植物物體細胞的結結構組成中不不包括細胞壁壁

B.細胞胞壁使原生質質體失去活力力

C.細胞胞壁阻礙了原原生質體的融融合

D.細胞壁不是是原生質的組組成部分10．植物體體細胞雜交的的目的中錯誤誤的是（（））

A.把把兩個植物體體的優(yōu)良性狀狀集中在雜種種植株上B.獲得雜種種植株

C.克服遠源雜雜交不親和的的障礙

D.實現(xiàn)原生質質體的融合40再見413.請根據(jù)上上面的實驗過過程，概括出出植物組織培培養(yǎng)技術的流流程簡圖。42紫草素：培育到愈傷組組織得到紫草草素：制造治治療燙傷、割割傷的藥物，，做染料和和化妝品的原原料43無性性生生殖殖是指指不不經經過過生生殖殖細細胞胞的的結結合合，，由由母母體體直直接接產產生生新新個個體體的的生生殖殖方方式式。。有性性生生殖殖指經經過過兩兩性性生生殖殖細細胞胞的的結結合合，，產產生生合合子子，，由由合合子子發(fā)發(fā)育育成成新新個個體體的的生生殖殖方方式式后代代具具有有雙雙親親的的遺遺傳傳物物質質，，具具有有更更大大的的生生活活力和和變變異異性性44下列列哪哪一一項項屬屬于于有有性性生生殖殖？？A椒草的葉葉子長成新新植株B將水稻父父本的花粉粉傳給母本本，培育出出雜交種子子C馬鈴薯的的塊莖發(fā)芽芽生根D把仙人球球嫁接到仙仙人掌上45DDTT高稈抗銹病病×ddtt矮稈易染銹銹病DT、dT、Dt、、dt花藥離體體培養(yǎng)ddTT選擇矮稈抗抗銹病DT、dT、Dt、、dt秋水仙素素處理單倍體幼苗花粉純合體植株DdTt高稈抗銹病

F1P單倍體育種種4647多倍體育種原理?方法？？優(yōu)缺點？應應用48多倍體育種原理?方法？？優(yōu)缺點？應應用注：圖解中的的ABDR為為染色體組499、靜夜四無鄰鄰，荒居舊業(yè)業(yè)貧。。12月-2212月-22Sunday,December18,202210、雨中黃葉樹樹，燈下白頭頭人。。07:14:0107:14:0107:1412/18/20227:14:01AM11、以我獨沈久久，愧君相見見頻。。12月-2207:14:0107:14Dec-2218-Dec-2212、故人人江海海別，，幾度度隔山山川。。。07:14:0107:14:0107:14Sunday,December18,202213、乍乍見見翻翻疑疑夢夢，，相相悲悲各各問問年年。。。。12月-2212月-2207:14:0107:14:01December18,202214、他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生白白發(fā)，，舊國國見青青山。。。18十十二二月20227:14:01上上午07:14:0112月月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月227:14上上午午12月月-2207:14December18,202216、行動出出成果，，工作出出財富。。。2022/12/187:14:0107:14:0118December202217、做前，能能夠環(huán)視四四周；做時時，你只能能或者最好好沿著以腳腳為起點的的射線向前前。。7:14:02上上午7:14上上午07:14:0212月-229、沒有失敗敗，只有暫暫時停止成成功！。12月-2212月-22Sunday,December18,202210、很多事情努努力了未必有有結果，但是是不努力卻什什么改變也沒沒有。。07:14:0207:14:0207:1412/18/20227:14:02AM11、成功就是日日復一日那一一點點小小努努力的積累。。。12月-2207:14:0207:14Dec-2218-Dec-2212、世間成事，，不求其絕對對圓滿，留一一份不足，可可得無限完美美。。07:14:0207:14:0207:14Sunday,December18,202213、不不知知香香積積寺寺，，數(shù)數(shù)里里入入云云峰峰。。。。12月月-2212月月-2207:14:0207:14:02December18,202214、意志志堅強強的人人能把把世界界放在在手中中像泥泥塊一一樣任任意揉揉捏。。18十十二二月20227:14:02上上午07:14:0212月月-2215、楚塞三湘湘接，荊門門九派通。。。。十二月227:14上上午12月-2207:14December18,202216、少年十五五二十時，，步行奪得得胡馬騎。。。2022/12/187:14:0207:14:0218December202217、空山新雨雨后，天氣氣晚來秋。