专题专题2 2 细胞工程细胞工程 细胞工程是指应用细胞生物学和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，通过分子生物学的原理和方法，通过细胞细胞水平水平或或细胞器水平细胞器水平上的操作，按照人上的操作，按照人们的意愿来们的意愿来改变改变细胞内的细胞内的遗传物质遗传物质或或获得细胞产品获得细胞产品的一门综合科学技术。的一门综合科学技术。细胞工程细胞工程细细胞胞工工程程应用的原理和方法应用的原理和方法研究的水平研究的水平研究的目的研究的目的细胞生物学和细胞生物学和分子生物学分子生物学细胞整体水平细胞整体水平或细胞器水平或细胞器水平按照人们的意愿来改按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质变细胞内的遗传物质或获得细胞产品或获得细胞产品概念概念分类分类植物细胞工程植物细胞工程动物细胞工程动物细胞工程主主要要技技术术植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交植物体细胞杂交动物细胞培养动物细胞培养动物细胞融合动物细胞融合单克隆抗体技术单克隆抗体技术胚胎移植胚胎移植核移植核移植植物植物细胞细胞工程工程技术技术动物动物细胞细胞工程工程技术技术2.1.1 2.1.1 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术2.1 植物细胞工程科学利用菊花花瓣培养的菊花科学利用菊花花瓣培养的菊花1 1、为什么已分化的植物组织或、为什么已分化的植物组织或细胞能培养成完整植物体？细胞能培养成完整植物体？ 植物细胞具有全能性。植物细胞具有全能性。2、什么是细胞的全能性？、什么是细胞的全能性？ 具有某种生物全部遗传信息的具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，每个生生物体的潜能，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点物细胞都具有全能性的特点 。 在特定的时间和空间条件下，在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达基因选择性的表达的结果。的结果。 生物的每一个细胞都有本物种的生物的每一个细胞都有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全全部部基因。基因。4 4、生物体内的细胞为什么没有表现出、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？全能性，而是分化成不同的组织器官？3 3、已分化的细胞为什么具有发育、已分化的细胞为什么具有发育成完整个体的潜能？成完整个体的潜能？6.6.细胞表现全能性的条件有哪些？细胞表现全能性的条件有哪些？ 离体、营养物质、激素及离体、营养物质、激素及其它适宜条件。其它适宜条件。5 5、全能性全能性大小大小受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞2） 植物细胞植物细胞动物细胞动物细胞 3） 1） 受精卵的全能性最高受精卵的全能性最高 4）分化程度低的细胞分化程度低的细胞分化程度高分化程度高的细胞的细胞 植物组织培养就是在无菌和植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。丛芽，最终形成完整的植株。植物的组织培养植物的组织培养一、一、植物组织培养植物组织培养脱分化脱分化再分化再分化1 1概念：概念：2 2理论基础：理论基础：3 3过程过程植物细胞的全能性植物细胞的全能性4. 4. 条件：条件：离体离体、营养物质、激素、适宜温度和、营养物质、激素、适宜温度和无菌无菌等其他外界条件等其他外界条件 1 1、愈伤组织：愈伤组织： 离体的植物器官、离体的植物器官、组织或细胞，在培养一组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞段时间以后，通过细胞分裂，形成一种分裂，形成一种高度液高度液泡化泡化、无定形状态薄壁无定形状态薄壁细胞细胞组成的排列疏松无组成的排列疏松无 规则的组织。规则的组织。2 2、植物细胞的脱分化植物细胞的脱分化 是让已经分化的细胞，经过诱导后，失是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。胞的过程。3 3、脱分化的实质和结果脱分化的实质和结果实质实质: :恢复细胞的全能性过程恢复细胞的全能性过程结果结果: :形成愈伤组织形成愈伤组织4 4、植物细胞的再分化植物细胞的再分化 脱分化产生的愈伤组织在培养过脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。程中重新分化根或芽等器官的过程。植物组织培养的植物组织培养的培养基培养基v无机营养成分：无机营养成分：C C，H H，O O大量元素及部分大量元素及部分微量元素微量元素v有机营养成分有机营养成分 含含N N物质：包括维生素和氨基酸物质：包括维生素和氨基酸 碳源：碳源：2%5%2%5%的蔗糖的蔗糖 琼脂：起支持作用琼脂：起支持作用 相关激素：生长素相关激素：生长素，细胞分裂素，细胞分裂素和赤和赤霉素霉素vPHPH值：值：5.05.06.06.0移栽 经过经过炼苗的小炼苗的小苗，可以苗，可以和一般植和一般植物一样进物一样进行大规模行大规模栽培栽培1.1.概念：概念： 用两个来自不同植物的体细胞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。培育成新的植物体的方法。二、植物体细胞杂交二、植物体细胞杂交2.2.过程过程去壁去壁去壁去壁纤维素酶纤维素酶果胶酶果胶酶原原生生质质体体植植物物细细胞胞原原生生质质体体融融合合离心、离心、振动、振动、电刺激、电刺激、聚乙聚乙二二醇（醇（PEG）再再生生细细胞胞壁壁杂杂种种细细胞胞脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织杂杂种种植植株株激素激素筛筛选选激素激素再再分分化化植物体细胞杂交过程示意图植物体细胞杂交过程示意图白菜白菜甘蓝甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝 “白菜甘蓝白菜甘蓝”同普通白菜相比，具有同普通白菜相比，具有生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。3.3.优点：优点：4.4.未解决问题：未解决问题： 克服不同生物远缘杂交克服不同生物远缘杂交不亲和不亲和的障碍的障碍，出现自然界没有的新品种。出现自然界没有的新品种。拓展了可用于杂交的亲本组合范围拓展了可用于杂交的亲本组合范围。 尚未让杂种植物按照人们的需尚未让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状。要表现出亲代的优良性状。