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细胞工程 细胞工程的概念 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 前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术 后者是分子水平上的生物技术 克隆多莉羊技术是水平上的技术 培育抗虫棉是水平上的技术 蛋白质工程是水平上的技术 细胞工程与基因工程相比 细胞 分子 思考 分子 细胞工程 所采用技术的理论基础 植物细胞工程 通常采用的技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交 植物细胞的全能性 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生物体的潜能 基因选择性表达的结果 一 植物细胞工程的理论基础 细胞全能性 3 全能性表达的条件 植物组织培养的条件 内因 离体细胞 组织或器官 为什么要离体 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 二 植物组织培养 2 理论基础 植物细胞的全能性 1 植物组织培养的概念 下列属于植物组织培养的是 A 花粉培养成单倍体植株B 芽发育成枝条C 根尖分生区发育成成熟区D 未受精的卵发育成植株 即时应用 A 切取 接种 植物组织培养的培养基 定义 含有一定营养成分 供组织培养植物生长的基质无机营养成分 C H O大量元素及部分微量元素有机营养成分 含N物质 包括维生素和氨基酸 碳源 2 5 的蔗糖 琼脂 起支持作用 生长激素 生长素 细胞分裂素和赤霉素PH值 5 0 6 0 愈伤组织的形成 植物组织培养 试管苗的形成 培养室 试管苗大规模培养 移栽 经过炼苗的小苗 可以和一般植物一样进行大规模栽培 离体的植物器官 组织或细胞 外植体 愈伤组织 根 芽 植物体 脱分化 再分化 无菌 营养 有机物无机盐水分 一定的外界条件 植物激素 细胞分裂素生长素 遮光 一定的光照 芽发育成叶 叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照 排列疏松而无规则 高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞 如 胡萝卜的形成层 菊花幼茎段 月季的花药 植物组织培养技术 二 植物体细胞杂交 1概念 不同种植物的体细胞融合成一个杂种细胞 杂种细胞发育成新的植物体的方法 2理论基础 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 小组合作讨论 3min 1 要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起 遇到的第一个障碍是什么 2 怎样通过比较温和的方法去掉细胞壁 3 怎样诱导两个原生质体的融合 3 如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞 下一步该对此细胞做何种处理 4 如何将杂种细胞培育成杂种植株 融合的原生质体 原生质体B 原生质体A 去壁 去壁 植物A细胞 植物B细胞 诱导融合 再生出细胞壁 杂种细胞 脱分化 细胞分裂 愈伤组织 再分化 杂种植株 植物组织培养 植物细胞融合 二 植物体细胞杂交 3过程 4意义 克服了远源杂交不亲和性的障碍 扩展了用于杂交的亲本范围 5未解决的问题 还不能让杂种植物按照人们的要求表现出亲代性状 即时应用 1 在下列选项中 不需要采用植物组织培养技术的是 A 利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 获得多倍体植株B 利用花药离体培养得到单倍体植株C 利用基因工程培养抗棉铃虫的棉花植株D 利用细胞工程培养 番茄 马铃薯 杂种植株 A 2 1 2植物细胞工程的实际应用 资料1兰花因高雅美丽而深受人们喜爱 兰花常用分根法和种子进行繁殖 在兰花的常规繁殖中 遇到的难题是 用分根法繁殖速度缓慢 不利于新品种的推广 用种子繁殖又很困难 因为兰花的种子十分微小 胚很纤弱 种子几乎没有储藏营养物质 在发芽过程中很容易夭折 资料2科学家应用多倍体育种的方法 培育出的三倍体无子西瓜 具有无子 含糖高 口感好等特点 但因其不结种子 每年必须用四倍体和二倍体西瓜杂交培育种子 不仅增加了生产成本 也给无籽西瓜的普及带来困难 资料3病毒引起的植物病害有500多种 受害的植物包括粮食作物 蔬菜 果树和花卉 如水稻 小麦 棉花 马铃薯 油菜 大蒜 苹果 枣 唐菖蒲 兰花等 而且没有有效的防治办法 只能拔除病株 造成很大的经济损失 病毒多集中在种子 老叶等器官中 在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少 在分生区几乎不含病毒 一 植物繁殖的新途径 1 微型繁殖 也叫快速繁殖技术 2 作物脱毒 培养无病毒植株 3 神奇的人工种子 二 作物新品种的培育 三 细胞产物的工厂化生产 1 微型繁殖 也叫快速繁殖技术 概念 应用组织培养技术 快速繁殖优良品种植物 2 特点 保持优良品种的遗传特性 周期短 不受季节 气候 自然灾害等因素的影响 高效快速地实现种苗的大量繁殖 例 用一个兰花茎尖就可以在一年内生产出400万株兰花苗 兰花 杨树 生菜 无籽西瓜 3 微型繁殖的应用 1 材料 植物的分生区 茎尖 无病毒或极少 2 脱毒苗 切取茎尖进行组织培养 再生的植株就有可能不带病毒 从而获得脱毒苗 2 作物脱毒 培养无病毒植株 脱毒产品 甘蔗 香蕉 马铃薯 菠萝 3 神奇的人工种子 树木需生长数年才能结出种子 优良杂交种后代会因发生性状分离而丧失优良特性 受季节 气候和地域的限制 制种时需要占用大量土地 如何克服缺陷 常规种子植物生产的不足 人工种子 技术 结构 特性 优点 胚状体 不定芽 顶芽 腋芽 人工薄膜 加入适量无机盐 有机碳源等养分 农药 抗生素 有益菌及生长调节剂等 组织培养 与天然种子比 解决某些作物繁殖力低 结子困难 发芽率低问题 保持优良品种遗传特性 不受气候 季节 地域的限制 时间短 占地少 与试管苗比 有人工薄膜保护 方便地贮藏和运输 在适宜条件下可以萌发长成幼苗 人工胚乳 相当天然种子的胚 由外植体或愈伤组织产生 提供营养 保护作用 人工种子应用 花椰菜 桉树 水稻 芹菜 明显缩短育种年限 相对常规选育 后代稳定遗传 都是纯合体 正常植物 花药 愈伤组织 单倍体幼苗 脱分化 再分化 染色体加倍 秋水仙素处理 1 单倍体育种 1 方法 2 优点 花药的离体培养获得单倍体植株 染色体加倍 选择稳定遗传优良品种 种子 纯合体 选优自交 二 作物新品种的培育 2 突变体的利用 对植物组织培养过程中得愈伤组织进行诱变处理 促其发生突变 诱导分化成植株 筛选对人们有利突变体 进而培育新品种 新品种 外植体 愈伤组织 多种突变体 筛选培育 脱分化 诱导分化 诱变处理 白三叶草 抗病 抗盐 含高蛋白 高产 1 种类 2 技术 蛋白质 脂肪 糖类 药物 香料 生物碱等 植物的组织培养 愈伤组织细胞培养 注意 一般培养到愈伤组织阶段 从愈伤组织的细胞中获得细胞