遗传学课件第1后章 新细胞工程.ppt

第一篇 植物细胞工程 植物细胞工程: 细胞全能性与形态发生 植物细胞工程基本技术 原生质体培养 原生质体融合 生殖细胞工程 离体培养 一、细胞全能性概念的发展 1902年Haberlandt作出了著名的预言——在未来，人们可以成功地从体细胞培养出人工胚。 1934年，White首次给细胞全能性下定义： 每个植物活细胞在合适的培养条件下，都有发育为胚的能力。 这个定义在一段时间内也被称为“假说”。 1958年，Steward等和Reinert等分别从胡萝卜培养细胞中获得了人工胚 首次证实了White所提出的细胞全能性假说； 而且两组科学家均使人工胚进一步形成完整植株。 Guha等(1964；1966)获得了曼陀罗的花粉胚和单倍体植株； Srivastava等（1973）和Sethi等（1976）分别从寄生植物罗氏核实木胚乳和黑种草胚乳三倍体组织获得了胚状体。 Raghavan(1978)概括指出： 任何植物活细胞(不管是二倍、单倍、还是三倍的)潜在地产生一个胚状体。 至此，White所定义的细胞全能性得到了普遍的证实和承认。 另一方面，由于分子生物学的崛起以及随之而来的它对生物学其他学科的辐射和渗透，使得植物学家能给细胞全能性提出新的定义。 全能性意味着： 每一个细胞中包含着产生一个完整有机体的全部基因，在适当的条件下，一个细胞就会形成一个完全新的有机体 植物细胞全能性（totipotency）：指植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息，从而具备发育成完整植株的遗传能力。 在适宜条件下，任何一个细胞都可以发育成一个新个体。 迄今为止植物细胞工程学科领域的进展表明，给细胞全能性作下述描述更为合适： 每个植物活细胞都具有该物种的生命特征属性，在合适的离体培养条件下，可以展现这些特征属性。 细胞全能性的相对性 ： 不同基因型的植物的相同组织 同一植物的不同组织器官 同一株植物的同一组织器官对不同培养条件 细胞全能性的相对性 ： 不同基因型的植物的相同组织（不同物种甚至品种间差异很大， 如茄科，景天科植物比较容易再生成功） 同一植物的不同组织器官（来源于生长活跃及生长潜力大的组织器官更容易再生， 如幼嫩组织、自然繁殖器官等)。 同一株植物的同一组织器官对不同培养条件（不同激素浓度与配比、培养基的添加物、温度、湿度 等） 二、植物活细胞生命特征属性 1.生命特征属性包括： 新陈代谢(Metabolism) 应激性(Irritability) 自体复制(Autoduplication) 区别于无生命物质形态的特征属性。 “生命的特征属性究竟从何而来？” 生命的特征属性来自细胞,不是核酸。 核酸，可以自体复制的重要物质,但当它单独存在时，就不能表现出生命特征属性。 细胞具有生命基本特征属性 所有组成生命的分子均服从无生命的物质运动所遵循的物理、化学定律。 生命的基本单位？ 首先，细胞具有新陈代谢属性。 新陈代谢含义 而细胞是生物结构和功能的最基本单位,因此细胞能进行新陈代谢。 如：细胞构造中有两个具双层膜的细胞器——线粒体和叶绿体(植物中)---“能量转换器”。 从理论上说，细胞只要能够在培养条件下存活，就说明它具有新陈代谢特性（活体或离体都适用）。 因为“一旦新陈代谢停止，生物体就会瓦解”。 此外，离体培养细胞的以下活动表明其新陈代谢特性： 绿色细胞在合适的条件下具有光自养能力； 固氮植物的细胞在合适的条件下具有固氮特性； 培养细胞也具有该物种的“药物生物合成的能力”。 其次，细胞对环境有应激性 细胞膜由磷脂和蛋白质组成，与外界相隔开。 质膜、细胞液等组份一起构成了对环境的应激性。 例如，质膜上存在的钾—钠泵可以在细胞整体的支持下很好地调节细胞渗透性. 离体培养细胞表现出脱分化与再分化，这是植物应激性的典型表现。 细胞可自我复制 依赖核和细胞质的协调活动 既可分裂，实现细胞自体复制；又可融合，实现遗传与变异的统一。 对于高等生物来说，细胞的增殖与分化也是个体发育的基础。 最后，离体培养细胞展现自体复制特性 培养细胞的分裂能力在每一个成功的离体培养实验系统中均得到证实。 细胞既可分裂，又可融合； 细胞具有再生完整植株的能力。 总之，细胞具有生命基本特征属性。 细胞工程原理的研究任务就在于：以培养细胞展现生命特征为核心内容，揭示培养细胞展现各个生命特征属性的规律性。 植物细胞工程基本技术 植物细胞工程在花卉上的实践应用 植物细胞工程 主讲:刘娟旭, 余义勋 联系方式 TelOffice:院楼823 juanxuliu@scau.edu.cn 华南农业大学 园艺学院 几个基本的名词术语 分生（generat