专题2 细胞工程

1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆动物-----克隆羊多利诞生于英国, 标志着一种新的生物技术---动物体细胞克隆技术面世, 也揭开细胞工程更深层次发展的序幕!

什么叫基因工程？ 基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,并通过体外DNA重组技术和转基因等技术,赋予生物以新的遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，是在DNA分子水平进行设计和施工的一门综合科学技术。

什么叫细胞工程？ 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。

细胞工程与基因工程相比： 细胞器 细胞 分子水平 细胞水平 分子水平 前者是 水平或 水平上的生物技术，后者是 上的生物技术。 前者是 水平或 水平上的生物技术，后者是 上的生物技术。 分子水平 例：克隆多莉羊技术是 上的技术，培育抗虫棉是 上的技术。 细胞水平 分子水平

细胞工程 植物细胞工程 动物细胞工程 按操作对象分类

2.1植物细胞工程 §2.1.1植物细胞工程的基本技术 植物组织培养技术、 植物体细胞杂交 技术

回忆、思考 1、植物组织培养的大致过程包括哪几个阶段？ 离体的器官、组织或细胞——脱分化成愈伤组织——再分化为根和芽——完整植株 2、植物组织培养技术的理论基础是什么？ 离体的器官、组织或细胞——脱分化成愈伤组织——再分化为根和芽——完整植株 植物细胞具有全能性

> > > 3、什么叫做细胞全能性？动物细胞具有全能性吗？ 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,即每个细胞都具有全能性。 4、生物体所有细胞全能性都一致吗？ > 受精卵 生殖细胞 体细胞; 植物细胞 动物细胞 > >

科学利用菊花花瓣培养的菊花

★ 为什么植物的花瓣在植物体内没有能发育成完整的植株呢？ Ａ．细胞失去了全能性 Ｂ．细胞中的基因部分丢失 Ａ．细胞失去了全能性　　　　　Ｂ．细胞中的基因部分丢失 Ｃ．细胞中的基因进行选择性表达　　　　　Ｄ．细胞中的基因变异不同 ★ 怎样才能由一块组织通过培养得到一株完整植株, 应该如何操作?

一、植物组织培养技术 1、植物组织培养的过程 请根据书上实验过程，讨论并概括出植物组织培养技术的流程简图。 1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？ 2.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？ 3、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成小植株吗？ 4、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？ 5、请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技术的流程图，并与同学交流。

想一想 1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？ 细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件 2.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？ 细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件 避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。

3、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成小植株吗？ 胡萝卜根形成层容易诱导成愈伤组织，其他部分如叶、花也能培养成小植株，只是稍微困难些。 4、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？ 5、请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技术的流程图，并与同学交流。 在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。

切取 形成层 诱导愈伤组织 的形成 无菌接种 脱分化 再分化 移栽 培养室 试管苗的形成

根据上述过程，请同学们讨论归纳出组织培养的概念。 2、概念： 植物组织培养就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，最终形成完整的小植株。

D 1、关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（ ） A、愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果 B、愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果 自我评价 1、关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（ ） A、愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果 B、愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果 C、愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果 D、愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果 D

自我评价 2、下列属于组织培养的是（ ） A. 花药离体培养成单倍体植株 B. 芽发育成枝条 ★ C. 根尖分生区发育成成熟区 2、下列属于组织培养的是（ ） A. 花药离体培养成单倍体植株 B. 芽发育成枝条 C. 根尖分生区发育成成熟区 D. 利用桑枝条扦插大田并发育成完整植株 ★

C 自我评价 3、有关全能性的表述中，不正确的是 Ａ．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高 Ｂ．生物体内细胞由于分化全能性不能表达 Ｃ．卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高 Ｄ．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性

自我评价 自然界有些具有重要经济价值的植物产生种子的过程非常困难，能否利用植物组织培养的原理获得具有正常发育能力的“人工种子”？

二、植物体细胞杂交技术 这幅番茄—马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？ 因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。 于是，这些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。

三.植物体细胞杂交 1、定义： 用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。 2、优势：（与有性杂交方法比较） 打破了不同种生物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。克服了远缘杂交不亲和的障碍。

请思考： 1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？ 2．有没有一种温和的去壁方法呢？ 3．为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？ 4．如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？ 5．如何将杂种细胞培育成杂种植株？

3.过程 三.植物体细胞杂交

3.植物体细胞杂交过程 原生质体融合 去掉细胞壁 原生质体 杂种细胞 原生质体 脱分化 再分化 杂 种 植 株

二、植物体细胞杂交技术 1、过程 植物细胞的融合 植物组织培养 植物细胞A 方法？ 去 壁 杂种植株 融合的原生质体AB 愈伤组织 人 工 诱 导 再生出细胞壁 脱分化 再分化 原生质体B 去 壁 植物细胞B 促进融合的方法？ 融合完成的 标志

二、植物体细胞杂交技术 2、概念 将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。 3、成果和未解决的问题 成果：克服不同生物远缘杂交的障碍，出 现自然界没有的新品种。 未解决的问题：未能让杂种植物按照人们 的需要表现出亲代的优良。

白菜 白菜－甘蓝 甘蓝

1.为什么“番茄—马铃薯”杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？ 马铃薯—番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地下结马铃薯，主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。

2.你能帮助老牛解决这个难题吗？试试看，设计一个你认为可行的方案。 师法自然

小结 植物细胞工程 所采用技术的理论基础 植物细胞的全能性 植物组织培养 通常采用的技术手段 植物体细胞杂交

D A 自我评价 1、不能人工诱导原生质体融合的方法是（ ） A、振动 B、电刺激 C、PEG试剂 D、重压 1、不能人工诱导原生质体融合的方法是（ ） D A、振动 B、电刺激 C、PEG试剂 D、重压 A 2、植物细胞融合完成的标志的是（ ） A、产生新的细胞壁 B、细胞膜发生融合 C、细胞质发生融合 D、细胞核发生融合

2.植物体细胞杂交尚未解决的问题有： A、去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体 B、将杂种细胞培育成植株 C、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性 D、尚未培育出属间杂种植物

C B 3、在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（ ） A、消毒灭菌 B、适宜的温度 3、在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（ ） A、消毒灭菌 B、适宜的温度 C、充足的光照 D、适宜的养料和激素 C 4、下列植物细胞的全能性在提供了适宜条件的情况下最易表达的是（ ） A、枝条上的一个芽 B、柱头上的花粉 C、胚珠中的珠被细胞 D、根尖分生区细胞 B

C 5.植物体细胞杂交要先除去细胞壁的原因 A、植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁 B、细胞壁使原生质体失去活力 D、细胞壁不是原生质体的组成部分 C