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植物细胞工程研究历史 1.1902年，德国 哈伯尔特“细胞全能性”理论 2.1937年，美国 怀特 烟草茎段的形成层 3.1958年，美国 斯图尔德 胡萝卜的根 4.1965年，美国 沃索 烟草的单细胞 5.1970年，美国 斯图尔德 悬浮培养的单细胞 三、植物组织培养技术的应用 四、植物体细胞杂交 * * 植物细胞工程 阅读《世纪金榜》P274提纲: 1、什么是细胞工程？ 2、细胞工程依据的原理是什么？ 3、体现细胞全能性的条件是什么？ 4、用箭头表示植物组织培养的过程。 5、用箭头表示植物体细胞杂交的流程。 植物细胞工程 细胞工程 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，通过细胞整体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。 根据操作对象的不同，可以把细胞工程分为植物细胞工程和动物细胞工程两大类。 细胞工程 应用的原理和方法 研究的水平 研究的目的 细胞生物学和分子生物学 细胞整体水平或细胞器水平 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 概念 分类 植物细胞工程 动物细胞工程 技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交 理论基础:细胞的全能性 技术手段 动物细胞培养 核移植技术 动物细胞融合 单克隆抗体的制备 一、细胞的全能性 细胞工程的原理 具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都能经细胞分裂、分化，发育成完整生物体的潜能。 从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性，因为生物体的每一个细胞中都含有本物种所特有的全套遗传信息，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。在生物体的所有细胞中，受精卵的全能性是最高的。 细胞的全能性 概念 原 因 大 小 必要条件 受精卵 生殖细胞 体细胞 ＞ ＞ 细胞在离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件 生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能，细胞的这种特性叫做细胞的全能性。 生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。 植物体 胚状体或丛芽 离体的植物器 官、组织或细胞 二、植物组织培养技术 脱 分 化 再 分 化 愈伤组织 脱分化(去分化)： 已经分化的植物细胞,经过诱导后,失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。 再分化： 脱分化产生的愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，分化生成胚状体或丛芽的过程。 植物组织培养 是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，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。 生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、价格高等特点，近年在各地发展很快。但是生姜在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%～50%。 设计无毒生姜幼苗的培育方案。 请你设计 案例一 外殖体 愈伤组织 根、芽 植物体 脱分化 再分化 植物组织培养的过程 （分化） （未分化） （分化） 幼芽或幼根？ 条件？ 优点？ 特点？ ①繁殖速度快 ②不受季节限制 工厂化植物组织培养的应用生产 ③幼苗无毒 ④保持优良性状 ①适宜温度、 pH、无光照和无菌环境。 ②无机物、有机成分和植物激素（生长素，细胞分裂素和赤霉素） 分化程度低脱分化较易 离体的植物器官、组织或细胞 高度液泡化、排列疏松、无规则形态的薄壁细胞 实例：非洲紫罗兰的组织培养： 因为细菌等微小生物的存在，它们比植物细胞生长繁殖快，而且会产生毒素，使培养的植物细胞很快中毒死亡。 植物组织培养技术的注意点 ①植物细胞培养要想获得成功，必须有效地防止细菌的污染，保证外殖体、培养基、所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作。 ②愈伤组织形成后，要及时进行转接。 ③影响脱分化的一个重要因素是植物激素。 ④愈伤组织形态发生常见有两种：一是不定芽方式，二是胚状体方式。 （一）植物繁殖的新途径 (二)作物新品种的培育 1.单倍体育种 1.微型繁殖:果树和花卉的快速繁殖 (三)细胞产物的工厂化生产 生产药物、蛋白质、脂肪、糖类、香料、紫草素、紫杉醇，生物碱等 2.突变体的应用 3.培育转基因植物 2. 作物脱毒 3.神奇的人工种子 是治疗烫伤和割伤的药物以及染料的化妆品的原料。 番茄和马铃薯杂交的思考： 2